DE1605114B2 - Drehgestell für Schienenfahrzeuge, insbesondere für Regelspurfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Drehgestell für Schienenfahrzeuge, insbesondere für Regelspurfahrzeuge, mit einer Anlenkung zwischen Laufwerk und Wagenkasten, deren Eigenfrequenz für das Schütteln kleiner als 0,8 Hz ist, und bei dem die Radsätze eine Neigung der Laufflächen aufweisen, die > 1 : 20 für den inneren Bereich und > 1 : 10 für den äußeren Bereich beträgt.

In der deutschen Patentschrift 862 458 ist ein solches Drehgestell für Schienenfahrzeuge beschrieben, wobei zwecks Erreichung eines schwingungsfreien Laufes der Eisenbahnwagen nebst einer Festlegung der Eigenfrequenz des Wagenkastens auf 1 Hz und weniger dem Radreifen ein steiler Anlaufkegel mit einer Neigung von etwa 1 : 6 gegeben wird.

Darüber hinaus sind Drehgestell-Konstruktionen bekannt, bei welchen die Koppelung zwischen Laufwerk und Aufbaumasse Eigenfrequenzen für die Querbewegung ergibt, die sogar bei 0,63 Hz liegen. Radstände von Drehgestellen zwischen 1,5 und 2,5 m sind notorisch, Laufflächenneigungen, die von der Laufflächenmitte mit 1 : 20 beginnend und Werte von 1: 6 zum Spurkranz hin annehmen, sind vorbeschrieben. Die Abstützung des Wagenkastens auf Rollenlagern bzw. besonders leichtgängigen Gleitlagern ist ebenso bekannt wie die Anordnung der Kastenstützungen im Bereich zwischen 0,45 und 2,0 m gegenseitiger Entfernung. Diese Merkmale sind bei den bekannten Drehgestellen einzeln oder höchstens, wie in der deutschen Patentschrift 862 458 erwähnt, zu zweien angewendet worden.

Aufgabe der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung ist es, ein Drehgestell mit noch besseren Laufeigenschaften zu schaffen, die durch eine sinnvolle Abstimmung der genannten Konstruktionsmerkmale des Drehgestells aufeinander und durch eine Koppelung von Laufwertbestgebieten erreicht werden sollen, wobei aber die Heranziehung des einen oder anderen oben angeführten Merkmals bzw. ein Verzicht darauf je nach Bedarf möglich sein soll.

Zur Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich die Erfindung durch die Vereinigung der Merkmale aus, daß bei einem Drehgestell der eingangs erwähnten Art der Drehgestellradstand zwischen 1,5 und 2,5 m ίο beträgt und/oder die Abstützung des Drehgestells unter dem Oberkasten über Rollen- oder Gleitlager erfolgt, wobei bei den Gleitlagern Reibzahlen um.. etwa μ == 0,1 für die Haftreibung und etwa μ = 0,01 für die Gleitreibung auftreten und der Abstand der seitlichen Wagenkastenstützungen kleiner als' 2 m· ■ aber größer als 0,45 m ist.

Durch die Kombination der losen Koppelung (F i g. 2) mit einem kleineren Drehgestellradstand (F i g. 4) ergeben sich schon wesentlich verbesserte Laufeigenschaften des Schienenfahrzeuges deswegen, weil damit Laufwertbestgebiete gekoppelt werden. Die lose Koppelung hat zur Folge, daß ab einer gewissen Eigenschwingungszahl der Aufbaumasse die Beschleunigungswerte als Charakteristikum der Laufgute sinken und sich mit fallender Eigenfrequenz der Aufbaumasse asymptotisch einem unteren Grenzwert nähern. Diese Lauf gute wird aber zusätzlich verbessert, wenn'2. B. der Sinuslauf des Laufwerkes in ein bestimmtes Gebiet verlegt wird. Die Sinuswellenlängen sollen z. B. für einen normalspurigen Reisezugwagen einen Wert von etwa 20 m erreichen. Die durchschnittlichen Sinuswellenlängen lassen sich aber sowohl durch den erwähnten Drehgestellradstand (F i g. 4) als auch durch die erwähnte Abstützung des Drehgestells unter dem Oberkasten (Fig. 6 und 7) in dieses Beschleunigungsminimumgebiet bringen, welches für alle Fahrgeschwindigkeiten bis etwa 250 km/h besteht.

Erfindungsgemäß ist es auch möglich, daß am Drehgestell eine an sich bekannte Wankstabilisation mit einem zwischen der linken und rechten Seite der Aufbaumasse vorgesehenen hydraulischen oder mechanischen Verbindungsglied angeordnet ist, welches die senkrechte Federung (Tauchen) zuläßt. Bei einer Kombination der Maßnahmen, die zu einer verkürzten Sinuswellenlänge führen, mit einer Wankstabilisation, ergeben sich ebenfalls Laufbestwerte deswegen, weil beide Maßnahmen in richtiger Abstimmung aufeinander die Minimumgebiete der Beschleunigung weiter verkleinern (F i g. 9).

In der Zeichnung sind für jedes Kombinationsmerkmal der Erfindung Ausführungsvarianten bzw. zugehörige Kurvenbilder dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 schematisch ein Vertikalschnittbild eines Drehgestells für ein Schienenfahrzeug,

F i g. 2 ein Kurvenbild mit Bezugnahme auf die Pendellänge,

Fig. 3 ein Drehgestell schematisch in Seitenansicht,
F i g. 4 ein zugehöriges Kurvenbild,

F i g. 5 a ein Räderpaar in Vorderansicht,

Fig. 5b ein Kurvenbild, das die Beschleunigung über den Drehzapfen zeigt,

F i g. 6 eine Abstützung des Wagenkastens schematisch im Schnitt,

F i g. 7 eine entsprechende Variante,

Fig. 8 ein Drehgestell schematisch in Seitenansicht,

3 4

F i g. 9 eine zugehörige schaubildliche Darstellung, sten, d. h. während des Betriebes des betreffenden

Fig. 10 ein Kurvenbild, das den Zusammenhang Schienenfahrzeuges werden im ersten Abnützungs-

zwischen Sinuswellenlänge des Laufwerkes und Stütz- bereich die Beschleunigungswerte geringer und damit

basisabstand zum Inhalt hat, und "· der Fahrkomfort besser. Erst bei weiterem Betrieb

Fig. 11 eine Wankstabilisation in schematischer 5 steigen die Werte für die Beschleunigung wieder an,

Darstellung. weil die Wellenlänge L bei weiterer Abnützung der

Aus der F i g. 1 ist zu entnehmen, daß die Aufbau- Räder und steiler werdender Radkonizität noch

masse 1 eines Schienenfahrzeuges über eine Kasten- kürzer wird. Damit wird erreicht, daß man während

auflage 2 auf der sogenannten Wiege 3 aufsitzt, die eines Revisionsintervalls innerhalb eines Beschleuni-

ihrerseits über Vertikalfedern 4 und 5 auf den Wie- io gungsminimums verbleibt.

gentrog 6 abgestützt ist. Dieser ist über Pendel 7 Gemäß F i g. 6 kann der Wagenkasten 19 auf der und 8 gelenkig mit den Längsholmen 9 und 10 des Wiege 20 des Laufwerks über Bronze- oder Kunst-Drehgestellrahmens verbunden, an dem in üblicher stoffplatten 21 bzw. 22 im ölbad abgestützt werden. Weise (nicht dargestellt) die Laufräder 11 und 12 Der Abstand α der Platten 21 und 22 voneinander angebracht sind. Eine lose Kopplung zwischen der 15 ist dabei kurz bemessen und beträgt weniger als 2 m. Aufbaumasse 1 und dem Laufwerk wird erreicht, Durch eine derartige Maßnahme wird eine leichte wenn die Pendellänge >0,4m gewählt wird, d.h., Drehgängigkeit des Laufwerks unter der Aufbaudaß die Eigenfrequenz der Aufbaumasse damit masse sichergestellt. Dies kann auch mit einem kleiner wird und dabei die Beschleunigungswerte Kugelkranz 23 gemäß F i g. 7 erreicht werden, wenn sich asymptotisch einem unteren Grenzwert nähern. 20 dieser zwischen Aufbaumasse 24 und Wiege 25 ein-

Aus der F i g. 2 ist ersichtlich, daß erst bei Pendel- gebaut ist.

längen > 0,4 m die Beschleunigungswerte über den In der F i g. 8 ist eine Wankstabilisation für ein Drehzapfen der Drehgestelle für alle vorkommenden Drehgestell 26 veranschaulicht, bei welchem an den Fahrgeschwindigkeiten annehmbar sind, d. h. klein Längsholmen 27 in Wagenquerrichtung ein Torbleiben. 25 sionsstab 28 befestigt ist und an der Wiege 29 beid-

Gemäß F i g. 3 ist der Abstand 13 zwischen den seitig gelenkige Hebel 30 und 31 angeordnet sind,

Rädern 14 und 15 eines Drehgestells gegenüber bis- die mit den beiden Enden des Torsionsstabes ver-

herigen Ausführungen so verkürzt, daß er kleiner als bunden sind. Auch F i g. 9 zeigt diese Anordnung im

etwa 2,5 m ist. Durch diese Maßnahme wird erreicht, Schaubild. Erfolgt auf einer Seite des Drehgestells

daß der Sinuswellenlauf des Laufwerkes auf den 30 ein Stoß auf die Räder in vertikaler Richtung, so

Schienen ebenfalls verkürzt wird, was sich auf die wird eine entsprechende Verschwenkung der Hebel

Laufeigenschaft des Schienenfahrzeuges günstig aus- 30 und 31 und Verdrehung des Torsionsstabes 28 in

wirkt. Die F i g. 4 veranschaulicht, wie bei kürzerem Pfeilrichtung ähnliche gleichgerichtete Bewegungen

Drehgestellradstand 16 auch eine kürzere Sinus- auf der anderen Seite des Drehgestells zur Folge

wellenlänge 17 in Erscheinung tritt. Die gezeichnete 35 haben. Dadurch wird das Wanken ganz oder zum

Kurve 18 veranschaulicht die funktionell Abhängig- Teil verhindert. Alle Bewegungen jedoch, die die

keit zwischen der Sinuswellenlänge des Laufwerkes senkrechte Federung auf beiden Seiten beanspruchen,

und dem Drehgestellradstand. sind durch die Torsionsstabeinrichtung nicht be-

Eine weitere Maßnahme zur Verringerung der hindert.

Sinuswellenlänge ist in der Festsetzung des Winkels/j 40 Durch die geschilderte Maßnahme erfolgt eine

(oder der Neigung des inneren bzw. äußeren Lauf- Vergrößerung der Stützbasis, wodurch bei richtiger

flächenbereiches) gemäß F i g. 5 a zu erblicken, der Abstimmung auf die Sinuswellenlänge bzw. auf die

die Radkonizität bestimmt. Für die Länge L der Pendellänge die Laufeigenschaften des betreffenden

Sinuswelle gilt nämlich die bekannte Formel Schienenfahrzeugs wesentlich verbessert werden.

45 Die Fig. 10 zeigt deutlich, daß sich die Minimum-

-j f"_r . _s gebiete, welche bei einer Variation der Sinuswellen-

L = 2 π · I / länge etwa bei 20 m liegen, noch weiter verkleinern

r ¹S Vi lassen, wenn der Stützbasisabstand der Vertikalfederung der Aufbaumasse nicht wie üblich bei

nach Klingel. Wird daher der Winkel y_; größer, so 50 a = 2 m belassen, sondern auf a — 3,2 m gesteigert

wird auch die Wellenlänge L kürzer. wird.

Aus der F i g. 5 b ist ersichtlich, daß für beide Außer der gezeigten Wankstabilisation gibt es noch Drehzapfenebenen bei allen Geschwindigkeiten zwi- andere Möglichkeiten, um das Wanken eines Schieschen 80 und 200 km/h ausgeprägte Beschleunigungs- nenfahrzeuges zu verhindern oder zu verkleinern, minima bei ungefähr L = 20 m vorhanden sind. 55 Wesentlich bei allen diesen Vorrichtungen ist ledig-Wählt man daher eine Radkonizität mit einem Win- lieh, daß zwischen der rechten und der linken Seite kel Yt, der einer Neigung > 1 :20 für den inneren der Aufbaumasse ein hydraulisches oder mecha-Laufflächenbereich entspricht, so hat man beim Ein- nisches Verbindungsglied vorgesehen ist, das senksatz eines derartigen Schienenfahrzeuges mit Sinus- rechte Federungsbewegungen zuläßt, das Wanken wellen zu rechnen, deren Länge L etwa bei 22 m 60 aber infolge der Bewegungsübertragung von einer liegt, weil bei den üblichen Neigungen von 1 : 20 und Seite auf die andere verhindert.
Drehgestellradständen von 2,5 m die mittlere Sinus- Die Fig. 11 zeigt schließlich schematisch eine wellenlänge etwa 26 m beträgt. Durch Abnützung Hebelanordnung zwischen der linken und rechten nach einer bestimmten Fahrstrecke wird die Rad- Seite eines nur durch die Federn 32 und 33 angedeukonizität steiler werden und die Wellenlänge L wird 65 teten Drehgestells, die unten auf dem Wiegentrog 34 auf etwa 20 m zurückgehen. Bei dieser Wellenlänge abgestützt sind und oben die Wiege 35 tragen,
sind, wie die Kurven für verschiedene Fahrgeschwin- Ein in sich starres Gelenkdreieck 36 ist über einen digkeiten zeigen, die Beschleunigungswerte am klein- Hebel 37 an der Wiege 35 auf der einen Seite ange-

lenkt und bei 38 auf dem Wiegentrog drehbar gelagert. Ein gleichartiges Gelenkdreieck 39 ist auf der anderen Seite des Drehgestells angeordnet und über die Lagerstelle 40 auf dem Wiegentrog 34 befestigt. Zwischen den beiden Gelenkdreiecken 36 und 39 ist eine direkte mechanische Verbindung (Stange 41) vorgesehen, in die ein elastisches Glied 42 eingeschaltet sein kann. Das Gelenkdreieck 39 ist mit einem Hebel 43 ebenfalls an der Wiege 35 angelenkt. Erfolgt auf der linken Seite in Pfeilrichtung eine Krafteinwirkung auf die Feder 32 bzw. die Wiege 35, so wird diese Kraft auf die andere Seite des Drehgestells über die Hebelanordnung übertragen, weil diese die in Fig. 1 mit strichlierten Linien angedeutete Lage einnehmen und die Wiege 35 auch auf der rechten Seite herunterziehen wird.
Von den oben angeführten Konstruktionsmerkmalen können, weil es sich um eine Kombinationserfindung handelt, schon jeweils zwei zu einer Verbesserung der Laufgüte des Drehgestells führen. Es ist aber auch möglich, mehr als zwei der angeführten ίο Merkmale oder alle zusammen zu verwirklichen, um die angestrebten, verbesserten Laufeigenschaften des Drehgestells sicherzustellen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

i 605 1 14 Patentansprüche:

1. Drehgestell für Schienenfahrzeuge, insbeson-' dere für Regelspurfahrzeuge, mit einer Anlenkung zwischen Laufwerk und Wagenkasten, deren Eigenfrequenz für das Schütteln kleiner als 0,8Hz ist, und bei dem die Radsätze eine Neigung der Laufflächen aufweisen, die > 1 : 20 für den inneren Bereich und >-1 : 10 für den äußeren Bereich beträgt, gekennzeichnet durch die Vereinigung der Merkmale, daß der Drehgestellradstand (16) zwischen 1,5 und 2,5 m beträgt und/oder die Abstützung des Drehgestells unter dem Oberkasten (Kastenauflage 2) über Rollenoder Gleitlager (Kugelkranz 23 bzw. Bronzeoder Kunststoffplatten 21 und 22) erfolgt, wobei bei den Gleitlagern Reibzahlen um etwa μ = 0,1 für die Haftreibung und etwa μ = 0,01 für die Gleitreibung auftreten und der Abstand der seitlichen Wagenkastenstützungen kleiner als 2 m aber größer als 0,45 m ist.

2. Drehgestell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an ihm eine an sich bekannte Wankstabilisation mit einem zwischen der linken und rechten Seite der Aufbaumasse (1) vorgesehenen hydraulischen oder mechanischen Verbindungsglied angeordnet ist, welches die senkrechte Federung (Tauchen)zuläßt.