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Triebdrehgestell für Schienenfahrzeuge Die Erfindung betrifft ein
Triebdrehgestell für Schienenfahrzeuge mit einem Drehgestellrahmen, der aus zwei
durch je einen oberen und unteren Längsträger und diese verbindenden Streben gebildeten
Rahmenwangen und die oberen Längsträger in Abständen verbindenden Querträgern besteht,
mit zwei, von je :einem Motor angetriebenen und zwischen den Enden der Rahmenwangen
vertikal verschiebbar gelagerten Radsätzen und -einer querliegenden, an beiden Rahmenwangen
federnd abgestützten Wiege, die die Last in einer Drehpfanne aufnimmt, wobei die
Motoren mit ihren parallel zur Drehgestellängsachse gerichteten Drehachsen zwischen
den Radsätzen und den beiden Rahmenwangen angeordnet sind und über Kardanwellen
mit den Radsätzen. über Getriebe in Verbindung stehen.
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Es ist der Zweck :der Erfindung, ein Triebdrehgestell der genannten
Art mit einer besonders gedrängten Bauweise bei verkürztem Radsatzabstand und mit
besonders guten Federungseigenschaften zu schaffen, das sich zur Verwendung auf
Gleisanlagen mit relativ engen Kurven, also für Untergrund- oder Hochbahnen eignet
und das stark wechselnden Belastungen ausgesetzt werden kann, ohne daß die Federungseigenschaften
eine wesentliche Veränderung erfahren.
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Es sind bereits verschiedene zweiachsige Drehgestelle bekannt, bei
denen die vom Drehgestell übernommene Last auf Längsträgern abgestützt wird. Diese
Längsträger sind außerhalb oder innerhalb der Räder geführt und über Querträger
miteinander verbunden. Auf solchen Rahmen ist meist eine Wiege fest oder vertikal
federnd abgestützt, die die Last des Wagens in einer Pfanne aufnimmt.
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Derartige Drehgestelle lassen sich mit verhältnismäßig kleinem Radabstand
herstellen. Die damit erreichte Federung für den Wagenaufbau ist jedoch nicht für
schnellfahrende Triebfahrzeuge geeignet, die oft auch .als Schmalspurfahrzeuge ausgelegt
sind. Gerade bei den Drehgestellen mit kleinem Achsabstand ist die Standfläche klein,
so daß die seitlichen Verschiebekräfte des Wagens, die über die Wiege und die Pfanne
auf den Drehgestellrahmen übertragen werden, besonders gefährlich werden können.
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Soll über einen Drehgestellrahmen auch noch der Antrieb der Räder
erfolgen, .dann sind die Schwierigkeiten zum Bau :eines gut gefederten Triebgestelles
mit kleinem Abstand noch weit größer.
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Es sind bereits zweiachsige Triebdrehgestelle bekannt, bei denen die
Motoren zwischen den beiden Radsätzen und den beiden Rahmenwangen angeordnet sind.
Die Drehachsen der Motoren verlaufen parallel zur Drehgestellängsachse. Der Antrieb
der Radsätze erfolgt getrennt über Kardanwellen und Getriebe. Bei dieser Anordnung
der Triebwerke ist der Raum zwischen den beiden Radsätzen bereits ziemlich stark
ausgenützt, so daß für die Federung der Radsätze und :der Wiege meist nur wenig
Platz bleibt. Diese Triebgestelle weisen daher in der Regel einen Drehgestellrahmen
auf, der außerhalb der Räder verläuft, was zu einer unerwünschten Vergrößerung der
Drehgestellbreite führt.
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Die Erfindung gibt einen Aufbau für ein Triebdrehgestell an, das unter
Verwendung an sich bekannter Merkmale und bestimmter Ausgestaltung des Drehgestellrahmens
und der Federung für die Radsätze und die Wiege einen sehr kleinen Radabstand ermöglicht
und dennoch besser abgefedert. ist, besonders was die seitlichen Verschiebekräfte
betrifft.
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Gegenüber bekannten Triebdrehgestellen, bei denen die vom Drehgestellrahmen
übernommene Last auf Längsträger abgestützt wird, die die Radsätze verbinden, ist
das -erfindungsgemäße Triebdrehgestell so beschaffen, daß der eine starre Einheit
bildende Drehgestellrahmen innerhalb der Räder mit den stirnseitigen Enden seiner
beiden Rahmenwangen über Federn auf den Achslagern abgestützt ist, die vertikal
verschiebbar geführt sind, daß ferner die beiden Motoren unterhalb der Querträger
des Rahmens aufgehängt sind, wobei die Längsachsen der Motoren, der Kardanwellen
und der Radachsen
ungefähr in einer gemeinsamen waagerechten Ebene
liegen, und daß die über Federn auf dem Rahmen abgestützte und zwischen vertikalen
Streben der Rahmenwangen .geführte Wiege quer zur Fahrtrichtung mittels Stoßdämpfer
am Rahmen geführt ist.
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Eine weitere Verbesserung der Federungseigenschaften wurde ferner
dadurch erreicht, daß .die die Wiege abstützenden Federn in bekannter Weise von
einer balgartigen Luftfeder umgeben sind, die über eine Leitung mit einem Druckbehälter
oder einer Pumpe verbunden ist und mittels eines selbsttätig arbeitenden Ventiles
Druckluft aufnimmt, wenn die Federn in einem bestimmten Maß belastet sind, und umgekehrt
Druckluft entweichen läßt, wenn die Federn in einem bestimmten Maß entlastet sind.
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Die Merkmale der Erfindung haben zwar im einzelnen als bekannt zu
gelten, jedoch wird durch die Kombination dieser Merkmale ein echter und wesentlicher
technischer Fortschritt erzielt, der im Hinblick auf die zahlreichen Einzelbauteile
eines Triebdrehgestelles weder selbstverständlich noch naheliegend ist.
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In den Zeichnungen ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel
veranschaulicht. Es zeigt F i g. 1 die Draufsicht auf ein vierrädriges Triebdrehgestell,
bei dem ein Teildes Drehgestellrahmens horizontal geschnitten ist, F i g. 2 eine
nach Linie 2-2 in F i g. 1 teilweise geschnittene Seitenansicht, F i g. 3 einen
Querschnitt nach Linie 3-3 in F i g. 1 und F i g. 4 einen Querschnitt nach Linie
4-4 in F i g. 1. Ein in F i g. 3 gezeigter Bremszylinder nebst Befestigung wurde
in F i g. 4 weggelassen, damit andere Teile besser sichtbar sind.
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Die mit 1 bezeichneten Räder bilden mit den Achswellen 2 Radsätze,
.die in Achslagern 3 ruhen. Jedes Achslager 3 trägt über der Achswelle 2 eine oder
mehrere Schraubenfedern 4.
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Der Drehgestellrahmen ist ein starres Gebilde, das vorzugsweise aus
einem einzigen Stück besteht. Er wird gebildet durch zwei obere Längsträger 5, den
davon ausgehenden Achsliagerführungen 6 mit Schenkeln zur Aufnahme der Achslager
3, durch zwei untere Längsträger 7, die im Abstand unter den oberen Längsträgern
5 verlaufen sowie durch Querträger 8; die die oberen Längsträger 5 verbinden. Zwischen
den Längsträgern 5 und 7 erstrecken sich vertikale Streben 9, die in Verbindung
mit den Längsträgern 5 und 7 Durchbrüche W bilden und die mit nach unten verlaufenden
Schenkeln die unteren Enden aufrecht stehender Federeinheiten 10 tragen, welche
die Wiege 11 abstützen.
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Jede Federeinheit 10 der Wiege 11 besteht aus einer oder mehreren
konzentrisch angeordneten Schraubenfedern 13, die gemeinsam die auf der Wiege 11
ruhende Last tragen. Balgähnliche, luftdichte Kammern 14 mit Wänden aus Gummi, Segeltuch
oder einem anderen geeigneten biegsamen Material umschließen die Schraubenfedern
13. Jede Kammer 14 hat eine VerbindungP (F i g. 2) zu einem Regelventil 15, das
über eine Leitung 16 mit einem nicht dargestellten, unten am Fahrzeug angeordneten
Druckluftbehälter verbunden ist.
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Wenn sich die Wiege 11 auf Grund einer die Federn 13 zusammendrückenden
--Belastung unter eine vorbestimmte Grenze senkt,- öffnet ein Bolzen 17 unter der
Einwirkung einer Feder 18 das Ventil 15, so daß sich die Kammer 14 mit Druckluft
füllt und die Wiege 11 in die gewünschte Lage angehoben wird. Bei Verringerung der
Last oder des Druckes öffnet sich das Ventil 15 und läßt Luft aus der Kammer
14 so lange entweichen., bis der Druck in der Kammer 14 wieder normal ist.
Die Einzelheiten des Ventils 15 und dessen Arbeitsweise gehören nicht zur vorliegenden
Erfindung.
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Anschläge L an der Wiege 11 und am Drehgestellrahmen 5, 7 begrenzen
den Federweg. Wird die Feder 13 ungewöhnlich ausgedehnt, wird die Aufwärtsbewegung
der Wiege 11 durch den Anschlag der Oberseite der Wiege an der Unterseite des oberen
Längsträgers 5 begrenzt.
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Innerhalb der Durchbrüche W des Drehgestellrahmens befinden sich Arme
der Wiege 11, die von einer die Last aufnehmenden Pfanne 12 der Wiege ausgehen.
Die Wiege 11 befindet sich innerhalb des durch die Rahmenwangen 5, 7 und die Spurkränze
der Räder 1 umschlossenen Raumes. Die Arme der Wiege 11 sind. verhältnismäßig flach
und die lastaufnehmende Pfanne 12 verhältnismäßig tief.
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Die Wiege 11 ist in Längsrichtung des Triebdrehgestelles durch Puffer
geführt, von denen jeder aus einer durch Streben 9 gesicherten Platte 9 a, aus einem
Polster 9 b aus gummiähnlichem Material, das mit der Platte 9 a verbunden ist, aus
einer mit der anderen. Seite :des"Polsters9b verbundenen Gleitplatte 9 c und aus
einer weiteren Gleitplatte 11 a besteht, die an der Wiege 11 angeordnet ist.
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Die Teile 5, 6, 7, 8 und 9 des Drehgestellrahmens sind zur Erhöhung
der Festigkeit in Kastenform ausgeführt, wobei ihre Wandungen ineinander übergehen.
Niet- und Schweißstellen werden weitgehend vermieden.
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Jeder Querträger 8 trägt an seiner Unterseite eine kleine Aussparung
19 (F i g. 4) zur Aufnahme eines Motorgehäuses 20, das seitliche Ansätze
21 und 22
zur Lagerung auf Längsträgerstützen 23 und Querträgerstützen
24 aufweist. Zum Einbau des Motors 20 wird derselbe in die richtige Höhe gebracht
und dann in Längsrichtung verschoben, um seine Ansätze 21 und 22 über -die Stützen
23 und 24 zu bringen.
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Ferner ist eine Triebwelle 25 mit der Motorwelle und der weiter hinten
liegenden Achswelle 2 verbunden, und zwar mittels .eines Kardangelenkes an der Motorwelle
einerseits und an einem Untersetzungsgetriebe 26 der Achswelle 2 andererseits. Jede
Triebwelle 25 erstreckt sich unter der Wiege 11 und dem ihrem Motor gegenüberliegenden
Querträger 8 hindurch und hält den Motor 20 gegen axiale Verschiebung auf den Stützen
23 und 24.
Sicherheitsbügel 40 an der Wiege 11 unterfangen die Triebwellen
25.
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Die Oberflächen der .Stützen 23 und 24 sind in Längsrichtung des Triebdrehgestelles
und zu seiner Mitte etwas nach unten geneigt. Auf diese Weise sind der Motor 20,
seine Triebwelle 25 und das Getriebe 26 hintereinander ausgerichtet, so daß nur
ein geringes Spiel des Kardangelenkes erforderlich ist.
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Jedem Getriebe 26 ist ein das Drehmoment der Achswelle 2 aufnehmender
Arm 27 zugeordnet, der sich bis beinahe zur Mitte des Triebdrehgestelles erstreckt
und sich auf einem Ausleger 28 abstützt, der an der Innenseite einer Strebe 9 vorgesehen
ist. Vorzugsweise ist ein Polster 29 zwischen dem Ausleger 28 und dem Ende des Armes
27 vorgesehen und
mittels eines Bolzens T verbunden. Der Ausleger
28, der Arm 27 und ,der Bolzen T sind von der Triebwelle 25, dem Querträger 8 und
den anderen Gestellteilen getrennt. Bei einem Bruch des Bolzens T wird der Arm 27
in seiner Aufwärtsbewegung dadurch gehindert, daß er an der Unterseite des Querträgers
8 anliegt, der über den Arm 27 hinwegführt.
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Auf jeder Seite des Triebdrehgestelles ist jedem Rad 1 eine Bremseinheit
zugeordnet, die aus einem an der Außenseite des Drehgestellrahmens befestigten Tragarm
30, einem Flüssigkeits-Druckzylinder mit Kolben sowie einem Gestänge und einem Bremskopf
31 mit Bremsschuh 32 besteht, der auf das zugeordnete Rad 1 einwirkt. Von .den Druckzylindern
führen Druckmittelleitungen 33 zum üblichen, mit Ventilen versehenen Druckbehälter
am Fahrzeugkörper, der jedoch in den Zeichnungen nicht dargestellt ist. Bei einem
solchen Aufbau befindet sich die gesamte Bremsanlage zwischen den Rädern 1 und außerhalb
des Drehgestellrahmens. Es gibt keine Bremsstangen, Hebel, Stützen, Zwischenverbindungen
und Tragarme, die mit den Motoren 20, den Triebwellen 25, den Getriebekästen 26
und Drehmomentarmen 27 innerhalb des Drehgestellrahmens aufeinandertreffen könnten.
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Die Ausbildung der Achslager 3 als Innenlager macht in der Längsrichtung
wirksame Druckausgleicher entbehrlich, weil die Last auf die Achswellen 2 zwischen
den Rädern 1 verteilt wird, wobei die Achswellen selbst als Druckausgleicher quer
zum Drehgestell wirken. Außerdem verhindert der verhältnismäßig kurze Abstand der
Achslager 3 jeder Achswelle voneinander eine wesentliche diagonale Beanspruchung
des Drehgestellrahmens, wie dies bei Außenlagern der Fall wäre.
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Ohne -die gebräuchlichen Druckausgleicher können die Untergestelle
so breit und stark gemacht werden, wie dies wünschenswert ist, um den auftretenden
seitlichen Kräften zu widerstehen. Außerdem sind keine abnehmbaren Blöcke erforderlich,
wie dies der Fall wäre, wenn die Untergestelle mit Druckausgleichem ausgestattet
wären.
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Die Seitenwangen des Drehgestellrahmens sind fachwerkartig versteift,
und die Achsen der Wiegenfedern 13 liegen in der gleichen Längsebene wie die Rahmenwangen.
Dadurch wird die Verwendung eines leichteren Rahmens ermöglicht, als wenn die Wiege
in der sonst bei Triebdrehgestellen üblichen Weise von den Rahmenlängsträgern getragen
würde. Diese Anordnung der Wiegenfedern 13 läßt ' an den Rahmenwangen genügend Platz
zum Anbau der Bremseinheiten in der Längsebene der Räder 1.
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Der gesamte Aufbau ist gedrängt und leicht im Vergleich zu den üblichen
Triebdrehgestellen mit Außenlagern und längsseitigen Druckausgleichern.
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Die Wiege 11 wird von ihren Federn 13 getragen, wobei seitliche Bewegungen
durch Abweichungen der Federn aus der Lotrechten ermöglicht werden. Diese seitlichen
Bewegungen werden begrenzt durch Anliegen der Wiegenflanken 35 an Anschlägen 36
des Drehgestellrahmens 5, 7. Zum Abfangen der seitlichen Bewegungen der Wiege 11,
die durch seitliche Abweichungen der Wiegenfedern 13 hervorgerufen werden, werden
vorzugsweise radial wirksame Stoßdämpfer 37 benutzt, die die Wiege 11 mit .dem Drehgestellrahmen
5, 7 verbinden. Vertikale Stoßdämpfer 38 verbinden ferner die Wiege 11 mit Tragarmen
39 am Drehgestellrahmen 5, 7 und dämpfen die durch die Bewegung der Federeinheiten
10 hervorgerufenen Vertikalbewegungen der Wiege.
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Gegenstand des Hauptanspruches ist die Kombination der in diesem Anspruch
enthaltenen, an sich bekannten Merkmale. Der Patentanspruch 2 ist als echter Unteranspruch
zu werten, der nur in Verbindung mit dem Anspruch 1 gilt.