DE1755887C3 - Schienenfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schienenfahrzeug mit zwei über ein Kugelgelenk miteinander verbundenen Rahmenhälften gemäß Oberbegriff von Patentanspruch 1,

Aus der französischen Patentschrift 13 77 367 ist bereits ein Schienenfahrzeug mit dem in Rede Itehenden Aufbau bekannt, bei dem die beiden Rahmenhälften durch ein zentrales Kugelgelenk Unter·· financier Verbunden sind Und auf an einem Untergestell angeordneten horizontalen Gleitbahnen aufliegen, Die beiden Rahmenhälften sind mechanisch arn Untergestell

über Gummilager angelenkt, wobei die einzelnen Gummilager reale Drehachsen bilden, deren Abstand voneinander durch die zulässige Länge des Untergestells begrenzt ist Um Ablauframpen überqueren zu können, ist die zulässige Länge des Untergestells relativ gering. Wegen der in der Regel sehr kurzen Längen des Untergestells ist weiter die Gesamtlänge des Schienenfahrzeuges ebenfalls begrenzt Des weiteren kommen bei der bekannten Konstruktion praktisch nur Gummilager in Frage, da sich der Abstand ihrer oberen Bereiche von den betreffenden Rahmenhälften bei Kurvenfahrt gegenüber Geradeausfahrt verkürzen muß und diese Abstandsänderung ein elastisches Verhalten der Lager bedingt Gummilager verformen sich jedoch an.ch elastisch in Querrichtung, so daß mit solchen Lagern eine Querversetzung oder ein Querspiel unter entsprechenden Belastungsbedingungen nicht verhindert werden kann. Diese Spielfreiheit ist jedoch von großer Bedeutung beim Transport von Automobilen bzw. schränkt die möglichst enge Aneinanderreihung der Fahrzeuge ein, da die durch die Gummilager möglichen Relativbewegungen an den dadurch beeinflußten Fahrzeugen Beschädigungen hervorrufen können. Das bekannte Schienenfahrzeug ist somit sowohl hinsichtlich seiner Nutzlänge als auch Ladekapazität deutlichen Beschränkungen unterworfen.

Demgegenüber lic ?t der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Schienenfahrzeug mit dem eingangs erwähnten Aufbau zu schaffen, dessen Länge und Ladekapazität innerhalb der für Schienenfahrzeuge zulässigen Grenzen leicht auf maximale Werte gebracht werden können und nicht von dem Betriebsverhalten der Schwenkverbindung zwischen Rahmenhälften und Untergestell bestimmt sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kombination der Merkmale im Patentanspruch I gelöst. Anders als bei der bekannten Konstruktion sind bei der Erfindung die Rahmenhälften in Bezug auf das Untergestell um immaterielle, mometuane Drehachsen verschwenkbar. Diese immateriellen momentanen Drehachsen können sehr leicht längs der Langsachse des Schienenfahrzeuges verschoben und an einer Stelle angeordnet werden, die sich hierfür besonders eignet. Insbesondere können diese immateriellen Drehachsen an Stellen angeordnet werden, die die Krümmung des Schienenfahrzeuges erleichtern und eine Verlängerung des Schienenfahrzeuges innerhalb der zulässigen Grenzen auf einen maximalen Wert ermöglichen. Die Symmetrieachse des Untergestells bleibt stets die Halbierende der Längsachsen der beiden Rahmenhälften und jedes Querspiel bzw. Querverlagerung zwischen Untergestell und Rahmenhälften wird unterdrückt, wenn letztere zueinander ausgerichtet liegen oder bei einer Krümmung des Schienenfahrzeuges unter einem Winkel zueinander stehen. Die Querspielfreiheit ermöglicht es, ohne Beschädigung Automobile in sehr enger Aneinanderreihung auf dem Schienenfahrzeug anzuordnen, so daß jedes Schienenfahrzeug eine maximale Ladekapazität aufweist. Ein Vergleich mit dem eingangs beschriebenen bekannten Schienenfahrzeug hat ergeben, daß bei einer Länge von 28 m eine Erhöhung der Ladekapazität um 16% realisierbar isl.

Bezüglich Weiterbildungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche Verwiesen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Eisenbahnwagens mit Gelenk;

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Fig.2 die Draufsicht auf eine Einzelheit, bei der in Höhe der mittleren Radachse Teile weggebrochen sind; F i ,g. 3 den senkrechten Schnitt 3-3 aus F i g. 2;

Fi,g.4 eine geometrische Darstellung der Bewegungen der Rahmenhälften gegenüber der mittleren Radachse bei einer Kurve in Draufsicht;

F i g. 5 eine geometrische Darstellung des Eisenbahnwagens bei einer Kurve in Draufsicht;

Fig.6 die Seitenansicht eines einer anderen Ausführungsform bei einem vierachsigen Eisenbahnwagen mit Gelenk;

F i g. 7 die Draufsicht auf den Eisenbahnwagen von Fig. 6;

F i g. 8 den senkrechten Schnitt 8-8 von F i g. 7;

F i g. 9 die Ansicht gemäß der Linie 9-9 von F i g. 8;

F i g. 10 den Schnitt 10-10 von F j g. 8;

F i g. 11 den senkrechten Schnitt 11-11 von F i g. 9.

Der Eisanbahnwagen besteht aus zwei Rahmenhälften 1 und Γ, deren jede eine feststehende Radachse 2 oder 2' aufweist und die auf einer gemeinsamen mittleren Radachse 3 ruhen. Diese mittlere Radachse 3 ist über zwei Federn 5 und vier Aufhängearn-.en 6 an einem Untergestell 4 befestigt Die Rahmenhälften 1 und Γ sind über ein Kugelgelenk 7 mit dem Mittelpunkt O miteinander verbunden und liegen auf dem Untergestell 4 über vier waagerecht verlaufende Gleitbahnen 8 auf. Jede der Rahmenhälften 1 und Γ ist mit zwei Gleitstücken 9 und 10 bzw. 9' und 10' versehen; diese sitzen drehbar auf Zapfen 11 mit senkrechten Achsen A und B, A' und B', die an der jeweiligen Rahmenhälfte befestigt sind, und liegen an ebenen, senkrechten, an dem Untergestell befestigten Flächen an, welche Gleitbahnen 12 und 13 bzw. 12' und 13' bilden.

Die Gleitbahnen sind so angeordnet, daß die zu ihnen parallelen, durch die Achsen A und B bzw. Λ'und B' laufenden Ebenen P-Q bzw. P'-Q' sich in der senkrechten Geraden Z-Z schneiden, welche durch die Mitte der geometrischen Achse X-X der mittleren Radachse 3 läuft, und daß bei einem auf einer geraden Strecke befir !lichen Eisenbahnwagen, wobei die Senkrechte Z-Zdurch den Mittelpunkt Odes Kugelgelenks läuft, die zu den Ebenen P-Qbzv/. P'-Q'senkrechten und durch die Achsen A und B bzw. A' und B' gelegten Ebenen R-S bzw. R'-S' sich in einer senkrechten Geraden schneiden, welche die momentane Drehachse darstellt, die sich in der Längssymmel. ieebene D-D des Eisenbahnwagens befindet und durch einen der in Bezug auf die Achse Z-Z zueinander symmetrischen Punkte / oder /'läuft.

Bei der Verformung d."j Eisenbahnwagens in einer Kurve bewegt sich die mittlere Radachse 3 in Bezug auf die Rahmenhälften 1 und Γ.

Der Mittelpunkt O des Kugelgelenks bleibt in der senkrechten durch die Achse XX der mittleren Radachse 3 gelegten Ebene Δ, während die Punkte /und /',die als mit den Rahmenhälften 1 und Γ fest verbunden angenommen werden, sich in der senkrecht stehenden Ebene DD, die durch die Mitte der Achse XX der mittleren Radachse läuft und zu dieser senkrecht angeordnet ist, verschieben.

F i ß. 4 zeigt in Draufsicht die Symmetrieebenen D-D und Δ, den Mittelpunkt O des Kugelgelenks, durch den die Gerade Z läuft, die Achsen A, B₁ A' und B', die Gefaden /und /', die Ebenen P-Q₁ P'-Q', die Ebenen R-S, R'-S' und die beider Zylinder C Und C", auf denen die Geraden Z, A und B einerseits und Z, A' und B' andererseits liegen; der Gbenbahnwagen befindet sich hierbei auf einer geraden Strecke. In dem Fall haben die Zylinder C und C die Längssymmetrieebene D-D des Eisenbahnwagens zur Symmetrieebene und sind gleich groß; die zweite senkrechte Symmetrieebene Δ tangien diese beiden Zylinder längs der senkrechten Geraden ZZ.

Wenn nun A auf P und 8 auf Q nach A\ und B\ verschoben werden, haben der Kreis Cund der Kreis C_x. auf dem O, A\ und B_x liegen, denselben Durchmesser. Der Winkel (P, O, Q) ist nämlich den beiden Kreisen eingeschrieben und schneidet zwei Kreisbögen mit gleichgroßen Sehnen AB und A\B\ ab. Der Kreis, auf dem O, A\ und B\ liegen, ist also die neue Stellung C_x des Kreises C I\ ist die neue Stellung des Punktes /, der mit der Rahmenhälfte 1 fest verbunden ist

Die Winkel (A_x O I_x) und (A O I) sind gleich groß, da sie zwei gleichen Kreisen eingeschrieben sind und zwei gleich große Kreisbögen abschneidea I\ liegen also auf D. Der Punkt O_x liegt dem Punkt I_x auf dem Kreis C_x diametral gegenüber, der Winkel UOO\ beträgt als 90°. O\ liegt auf Δ. Die Mittelachse der R?hmenhälfte 1 ist nach D\ gelangt

Ebenso, wenn A' nach A Ί und B' nacn B\ gelangt, liegt V_x auf D und O\ auf J.

Wenn sich der Eisenbahnwagen in einer Kurve befindet erhält man also das in F i g. 5 dargestellte geometrische Bild.

Wenn die Achsen A, Sund A'gezwungen wären, sich in den Ebenen P-Q und P'-Q' zu bewegen, so wäre es nicht erforderlich, an dem Eisenbahnwagen die Achse B' und die Ebene P-O'fest auszuführen.

Die Herstellung einer vierten Achse ß'und der Ebene P'-Q' gestattet jedoch die Verwendung von Gleitstükken mit einseitigem Kontakt

Bei der in Fig. 2 gezeigten Anordnung hat das Untergestell 4 der Radachse 3 in der waagrechten Ebene infolge des Zusammenwirkens der vier Gleitstükke 9,10,9' und 10' mit den senkrechten Gleitbahnen 12, 13,12' und 13' keinerlei Bewegungsfreiheit

In F i g. 2 sind die Gleitstücke sowie die Gleitbahnen in Bezug auf die Ebenen D-D und Δ symmetrisch angeordnet, während dies in F i g. 5, die eine allgemeinere Anordnung darstellt nicht der Fall ist

Wenn es auch aus praktischen Erwägungen einfacher ist, eine symmetrische Anordnung zu treffen, ist dies jedoch keineswegs unbedingt erforderlich. Die Achsen A, B, A' und B' können sich vielmehr an jedem beliebigen Punkt der Kreise mit dem Durchmesser OI und OV befinden; ferner wurde die Länge OI — OV lediglich aufgrund eisenbahntechnischer Anordnungen gewählt.

Aufgrund dieses Merkmals kann ein Untergestell 4 geringer Größe geschaffen werden, indem die bei Durchfahren einer Kurve auftretenden Kräfte an die günstigsten Punkte geleitet werden, wobei gleichzeitig die Punkte / und /' beliebig weit herausgeschoben werden können.

Hinsichtlich des Winkels a (Fig.5) zwischen den Außenradachsen 2 und 2' und der jeweiligen zum Gleis senkrechten Geraden verhält es sich hierbei so, als handle es sich um zwei zweiachsige Eisenbahnwagen mit gedachten Radachsen Fund F', deren gegenseitiger Abstand gleich dem Abstand der Radachse 2 von der Radachse Fder Radachse 2' von der Radachse F'ist.

Durch entsprechende Wahl des Abstandes der Punkte /und /'von dem Punkt O kann der mit Gelenk versehene Eisenbahnwagen verkürzt oder verlängert werden, wobei man stets denselben Winkel a zwischen den äußeren Radachsen 2 und 2' und der jeweiligen, zum

Gleis senkrechten Geraden, erhält.

Bei dem oben beschriebenen Auslführungsbeispiel ruht das Untergestell 4 nur auf einer einzigen mittleren Radachse; das bedeutet, daß ein derartiger Wagen nur zum Transport von Gütern geringer Dichte anwendbar ist. Diese mittlere Radachse hat nämlich eine Last zu tragen, die ungefähr das Doppelte der von jeder äußeren Radachse getragenen Last beträgt. Die äußeren Radachsen können folglich nur mit der Hälfte der zulässigen Höchstlast belastet werden. Im folgenden wird eine andere Ausführungsform eines Eisenbahnwagens mit Gelenk beschrieben, der vier Achsen aufweist, von denen zwei paarweise angeordnet sind und zu einem mittleren Drehgestell gehören, auf welchem das mittlere Untergestell ruht. Aufgrund dieser Ausbildung können alle Radachsen des Wagens gleichwertig belastet werden.

Ein derartiger Eisenbahnwagen (Fig.6 bis 11) weist zwei Rahmenhälften 1 und Γ auf, deren jede eine feststehende Radachse 2 bzw. 2' enthält und die auf den gekoppelten Radachsen 3 und 3' eines mittleren Drehgestells X über ein aus einem Querträger Aa bestehendes Untergestell aufliegen. Dieser Querträger 4a ist mit einem Rahmen 20 des Drehgestells über eine sphärische Lagerpfanne 21 und eine Verbindungsachse 22 verbunden und liegt mit Gleitstücken 23 und 24 auf diesem Rahmen 20 auf (vgl. F i g. 8).

Der kastenförmige Querträger 4<i besteht aus verschweißten Blechen, welche zwei trapezförmig sich ausweitende Außenteile 25 und einen mittleren Teil 26 bilden, in welchem eine durchgehende rechteckige öffnung 27 mit dem Umriß mnpq (Fig.8) vorgesehen ist. In diese öffnung sind die einander gegenüberliegenden Enden der beiden Rahmenhälften 1 und Γ eingeführt. Diese liegen mit Gleitschuhen 28 und 28' auf zwei waagrechten, auf dem Querträger 4a vorgesehenen Gleitbahnen 8 und 8' auf und sind oben durch vier Gleitschuhe 29 und 29', die auf Gleitbahnen 30, 30' gleiten, geführt.

Die Rahmenhälften 1 und Γ sind durch das Kugelgelenk 7 mit dem Mittelpunkt O miteinander verbunden, das sich zwischen starr an den Rahmenhälften angebrachten Ansatzstücken 31 und 3Γ befindet. Das Ansatzstück 31 hat eine sphärische Aussparung 32

■ zur Aufnahme der Gelenkkugel 33, das Ansatzstück 3Γ bildet eine Gabel 34, in welcher eine die Gelenkkugel 33 durchquerende Achse 35 sitzt.

Wie bei dem oben beschriebenen Aüsführungsbeispiel sind die Rahmenhälften ί und 1' mit je zwei

ι Gleitstücken 9 und 10 bzw. 9' und 10' versehen, welche auf den an den entsprechenden Rahmenhälften befestigten Zapfen 11 mit vertikalen Achsen A und B bzw. Λ'und B' verschwenkbar angebracht sind. Diese Gleitstücke liegen an ebenen, senkrecht angeordneten

;-i Flächen an, die an dem Querträger Aa befestigt sind und die Gleitbahnen 12 und 13 bzw. 12' und 13' bilden.

Die Gleitbahnen sind so angeordnet, daß sich einerseits die zu ihnen parallelen und durch die Achsen A und ßbzw./Tund ß'laufenden Ebenen P-Qund P'-Q'

'- (Fig.9) in der senkrechten Geraden Z-Z schneiden, welche in der senkrechten Mittelquerebene des Fahrgestells X liegt, und andererseits bei einem auf einer geraden Strecke befindlichen Eisenbahnwagen, die durch den Mittelpunkt Odes Kugelgelenks gehende

... Senkrechte Z-Z und die zu den Ebenen P-Q bzw. P'-Q' senkrechten und durch die Achsen A und Bbzw. A'und ß'gelegten Ebenen R-Sbzv/. R'-S'm einer senkrechten Geraden schneiden, welche die momentane Drehachse darstellt, die sich in der Längssymmetrieebene D-D des Eisenbahnwagens befindet.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

17 55 «R7 Patentansprüche:

1. Schienenfahrzeug mit zwei über ein Kugelgelenk miteinander verbundenen Rahmenhälften, wobei das Kugelgelenk auf der vertikalen Symmetrieachse des Fahrzeuges bei Ausrichtung der Rahmenhälften liegt und die Rahmenhälften auf horizontalen Gleitbahnen an einem durch wenigstens eine Mittelachse getragenen Untergestell aufliegen, d a durch gekennzeichnet, daß jede Rahmenhälfte (1 bzw. 1') mit dem Untergestell (4) über zwei Kontaktelemente (Gleitstücke 9 und 10 bzw. 9' und 10') verbunden ist, die sich um zwei vertikale Achsen A und A' bzw. B und B') an der betreffenden Rahmenhälfte drehen, und längs zweier ebener, geradliniger und vertikaler Flächen (Gleitbahnen 12 und 13 bzw. 12' und 13') am Untergestell bewegbar sind, daß die Flächen dergestalt ausgerichtet sind, daß die symmetrisch zur Längssymmetrieebene von jeder Rahmeⁿhälfte liegenden Achsen (A und ßbzw. Λ'und ß'Jjtweils in einer Ebene des Untergestells bei Krümmungsänderungen des Schienenweges verschiebbar sind, daß die vier durch die Achsen gehenden und parallel zu den Flächen liegenden Ebenen (P-Q und P'-Q') ineinander übergehen und symmetrisch zu den beiden Längs- und Quersymmetrieebenen des Untergestells liegen, wobei sie sich bei zueinander ausgerichteten Rahmenhälften auf der vertikalen Achse des Kugelgelenks schneiden, und daß durch den Schnittpunkt von senkrecht zu den Ebenen (P-Q und P'-Q') stehenden und durch die Achsen (A uno Λ'bzw. Bund Begehenden Ebenen (R-Sund R'-S') immaterielle momentane Drehachsen (I) gebildet sind, deren Abstand durch Änderung der Winkellage der Ebenen (P-Q' t.w. P'-Q')und des Abstandes der Achsen (A und Λ'bzw. Sund B')-vom Kugelgelenk verstellbar ist, so daß die Bewegung der Rahmenhälften relativ zum Untergestell ohne Querspiel erfolgl. und die beiden Symmetrieachsen des Untergestells stets die Halbierenden der Längsachsen der Rahmenhälften bleiben.

2. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktelemente der Rahmenhälften (1 und 1') um die vertikalen Achsen (A und A' bzw. B und B') verschwenkbare Gleitstücke (9 und 10 bzw. 9' und 10') sind, die sich gleichzeitig spielfrei auf den vertikalen Ebenen des Untergestells (4) abstützen.

3. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktelemente an den Rahmenhälften (1 und V) Rollen oder Walzen mit vertikalen Achsen sind, die sich spielfrei auf den vertikalen Ebenen des Untergestells (4) abstützen.