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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Triebfahrzeug, insbesondere Eisenbahn-Hochgeschwindigkeits-Triebfahrzeug,
mit zumindest einem, auf Radachsen federnd gelagertem Drehgestellrahmen
und einem auf diesem federnd gelagerten Wagenkasten, wobei an dem
Drehgestellrahmen eine Motoreinheit in Nähe eines Radsatzes aufgehängt und über eine Kupplung
mit dem Radsatz antriebsverbunden ist.
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Ein
Triebfahrzeug dieser Art geht beispielsweise aus der
EP 0 589 864 B1 der Anmelderin
hervor. Bei dieser bekannten Konstruktion ist eine Motor-Getriebe-Einheit
innerhalb eines geschlossenen Rahmens angeordnet. Dabei ist die
Motoreinheit in einem Punkt an einen Mittel-Querträger um eine
Horizontalachse verschwenkbar angelenkt und an einem Kopf-Querträger mit
Hilfe von zwei im wesentlichen vertikal verlaufenden Blattfedern
an zwei weiteren Punkten aufgehängt.
Die Blattebene einer Feder verläuft
dabei im wesentlichen parallel zur Fahrtrichtung, die Blattebene
der zweiten Feder hingegen schräg
zur Fahrtrichtung. Ein hydraulischer Dämpfer ist zwischen der Motoreinheit
und dem Kopf-Querträger
vorgesehen. Die Motor-Getriebe-Einheit wirkt dabei auch als Tilger
für Schwingungen
des Drehgestellrahmens um dessen Hochachse. Verschiedene Varianten
dieses Konzepts hinsichtlich der Anordnung und Lage des Dämpfers und
der Federn sind in der
EP
0 589 866 B1 der Anmelderin gezeigt.
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Die
Federung von Eisenbahnfahrzeugen, insbesondere Triebfahrzeugen,
erfolgt bekanntlich zweistufig, wobei eine erste Federung (= Primärfederstufe)
zwischen Radsatz und Drehgestellrahmen und eine zweite Federung
(= Sekundärfederstufe) zwischen
Drehgestellrahmen und Wagenkasten erfolgt. Es ist bekannt, daß bei Hochgeschwindigkeitszügen die
Abstimmung der Primärfederstufe
besonders kritisch ist, wenngleich die erreichbare Grenzgeschwindigkeit
natürlich
von der Gesamtheit Primär- und
Sekundärfederstufe
abhängt.
Generell ist man bemüht,
das Trägheitsmoment
des Drehgestellrahmens um seine Hochachse so weit als möglich zu verringern.
Wenn man versucht, die geschlossene Rahmenbauweise des Drehgestells
mit Kopfträgern, die
beispielsweise in dem oben genannten Dokument beschrieben ist, zu
verlassen, um das Trägheitsmoment
zu verringern, ergeben sich Probleme mit der Aufhängung der
Motoreinheit, die sich bis zu gewissen Geschwindigkeiten, z.B. bis
200 km/h, gegebenenfalls starr mit dem Drehgestellrahmen verbinden
läßt, die
jedoch bei noch höheren
Geschwindigkeiten elastisch und gedämpft an dem Drehgestellrahmen
befestigt sein muß.
Da sonst ein zu großes,
nicht mehr beherrschbares Trägheitsmoment vorliegt.
Dies wird verständlich,
wenn man bedenkt, daß die
Anregungsenergie für
Schwingungen des Drehgestells mit dem Quadrat der Fahrgeschwindigkeit
steigt.
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Eine
Dreipunktaufhängung
der Motoreinheit geht auch aus der
DE 28 22 992 C2 als bekannt hervor, wobei
elektromechanisch oder hydraulisch umschaltbare Kupplungselemente
zwischen Fahrzeugrahmen und Drehgestellrahmen bzw. zwischen Drehgestellrahmen
und Motoreinheit vorgesehen sind, die abhängig davon geschaltet werden,
ob das Fahrzeug auf geradem oder gebogenem Gleis fährt. Die
Lösung
ist entsprechend aufwendig und benötigt zusätzliche, entsprechend verläßliche Steuergeräte.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Triebfahrzeug zu schaffen, bei
welchem die Aufhängung der
Motoreinheit eine optimale Abfederung auch bei offenem Rahmen und
bei hohen Geschwindigkeiten ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird, ausgehend von einem Triebfahrzeug der eingangs genannten
Art dadurch gelöst,
daß erfindungsgemäß die Motoreinheit
ausschließlich
an Blattfedern aufgehängt
ist und zumindest drei Blattfedern vorgesehen sind, deren Blattebenen
im wesentlichen senkrecht, parallel zur Fahrtrichtung und parallel
zueinander verlaufen.
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Dank
der Erfindung ergibt sich eine sehr einfache und doch wirkungsvolle
Konstruktion, die eine gefederte Aufhängung der auch als Schwingungstilger
dienenden Motoreinheit ermöglicht.
Die Konstruktion nach der Erfindung ist überdies praktisch wartungsfrei
und kann nicht zu Fehlfunktionen führen, da keine externen Steuerungen
notwendig sind.
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Bei
einer besonders für
offene Rahmen geeigneten Variante sind alle Blattfedern an einer
Seite der Motoreinheit, nämlich
bezüglich
der Fahrtrichtung davor oder dahinter angeordnet.
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Eine
den Verhältnissen
der üblichen
Drehgestellrahmen sehr gut angepaßte Ausbildung zeichnet sich
dadurch aus, daß je
zwei übereinander
angeordnete Blattfedern links und rechts der Motoreinheit vorgesehen
sind.
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In
Hinblick auf ökonomische
Herstellbarkeit kann mit Vorteil jede Blattfeder im wesentlichen rechteckförmig sein.
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Um
einfacher eine kleinere Quersteifigkeit zu erreichen, ist es zweckmäßig, wenn
jede Blattfeder aus Federlamellen besteht. Dabei empfiehlt es sich, wenn
die Federlamellen aneinander liegen, wobei sie eine das Gleiten
erleichternde Beschichtung besitzen oder wenn die Federlamellen
in Abstand voneinander gehalten sind. In letzterem Fall sind zweckmäßigerweise
an den Enden jeder Blattfeder Abstandshalter zwi schen den Federlamellen
angeordnet. Eine andere, Schmutzablagerungen vermeidende Variante
sieht vor, daß der
Raum zwischen den Federlamellen mit einem Elastomer gefüllt ist.
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Für die Kinematik
der Bewegungen der Motoreinheit ist es zweckmäßig, wenn die Blattfedern an ihren
Enden fest eingespannt und mit dem Drehgestellrahmen bzw. der Motoreinheit
starr verbunden sind.
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Zweckmäßig ist
es, wenn zwischen Motoreinheit und Drehgestellrahmen zumindest ein
Dämpfungsglied
angeordnet ist, da sich über
ein solches Dämpfungsglied
die Abstimmung der Dämpfung
eindeutig vorgeben läßt. Dabei
ist es in Hinblick auf eine wirksame Dämpfung im allgemeinen vorzuziehen, wenn
das Dämpfungsglied
zur Dämpfung
von Bewegungen der Motoreinheit quer zur Fahrtrichtung eingerichtet
ist. Insbesondere kann dann das Dämpfungsglied als hydraulischer,
quer zur Fahrtrichtung angeordneter Stoßdämpfer ausgebildet sein.
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Falls
zumindest ein Anschlag für
die Bewegung der Motoreinheit quer zur Fahrtrichtung vorgesehen
ist, wird in einfacher Weise den unterschiedlichen Anforderungen
zwischen Fahrten auf geraden Gleisen mit hoher Geschwindigkeit und
Fahrten auf gebogenen Gleisen mit entsprechend geringerer Geschwindigkeit
entsprochen. Dabei ergibt sich eine konstruktiv einfache Lösung, falls
in dem Dämpfungsglied
zumindest ein Anschlag integriert ist.
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Zweckmäßige Ausgestaltungen
zeichnen sich weiters dadurch aus, daß die Motoreinheit neben einer
Radachse angeordnet ist oder die Motoreinheit koaxial zur Radachse,
diese umgebend, angeordnet ist.
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In
Hinblick auf ein möglichst
geringes Trägheitsmoment
um die Hochachse ist es empfehlenswert, falls der Drehgestellrahmen
als nach vorne und/oder hinten offener Rahmen mit zumindest einem
Querträger
ausgebildet ist, und die Motoreinheit an diesem Querträger mittels
der Blattfedern aufgehängt
ist. Eine zusätzliche
Massenverringerung kann man hier erreichen, wenn der Querträger als
Rohrträger
ausgebildet ist.
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Im
Sinne einer besonders kompakten Bauart ist es ratsam, wenn die Blattfedern
von ihren Befestigungen an dem Drehgestellrahmen zu ihren Befestigungen
an der Motoreinheit schräg
von oben nach unten verlaufen.
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Die
Erfindung samt weiteren Vorteilen ist im folgenden an Hand einer
beispielsweisen Ausführungsform
näher erläutert, die
in der Zeichnung veranschaulicht ist. In dieser zeigen
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1 in
teilweiser schematischer Seitenansicht einen Drehgestellrahmen nach
der Erfindung,
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2 eine
Draufsicht auf die Ausführung nach 1,
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3 eine
Seitenansicht einer bei der Erfindung verwendbaren Blattfeder und
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4 einen
Schnitt nach der Linie IV–VI
der 3.
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Bezugnehmend
auf 1 und 2 erkennt man einen Teil eines
Drehgestellrahmens 1, dessen Rahmen zwei seitliche Längsträger 2, 3 aufweist,
welche über
einen Querträger 4 miteinander verbunden
sind. Der Querträger 4 ist
als gekröpfter Rohrträger ausgebildet.
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Antriebsräder 5, 6 sind
mit ihrer Radachse 7 an den Längsträgern 2,3 gelagert.
Bei dieser Ausführungsform
wird ein achsreitendes Getriebe 8 verwendet, das über eine
Kupplung 9 mit einer Motoreinheit 10 auf Antrieb
verbunden ist.
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Von
dem Mittelabschnitt des Querträgers 4 stehen
insgesamt vier Konsolen 11, 12, 13 und 14 ab, von
welchen die Konsolen 11 und 12 in
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1 und
die Konsolen 11 und 13 in 2 ersichtlich
sind. Die Konsole 14 ist in 1 durch
die Konsole 12 und in 2 durch
die Konsole 13 verdeckt. Die Bezugszeichen der jeweils
verdeckten Konsolen sind in der Zeichnung in Klammern gesetzt. Die
Motoreinheit 10 ist über
vier Blattfedern 15, 16, 17 und 18 und über die
genannten Konsolen 11 bis 14 an dem Querträger 4 aufgehängt. In 1 sind die
Blattfedern 17 und 18, in 2 die Blattfedern 16 und 18 durch
jeweils davor bzw. darüber
liegende Blattfedern verdeckt und ihre Bezugszeichen sind dementsprechend
in Klammern gesetzt.
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Die
Ebenen aller vier Blattfedern 15 bis 18 verlaufen
im wesentlichen senkrecht, parallel zur Fahrtrichtung und parallel
zueinander. Bei der dargestellten Ausführungsform verlaufen weiters
sämtliche vier
Blattfedern von ihren Befestigungen an dem Drehgestellrahmen 1 schräg von oben
nach unten zu ihren Befestigungen an der Motoreinheit 10.
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Wie
aus 3 und 4 im Detail hervorgeht, sind
alle vier Blattfedern, hier die Blattfeder 15, unter Zuhilfenahme
von Klemmstücken 19, 20 und Schraubbolzen 21 an
ihren Enden fest eingespannt bzw. mit den Konsolen 11 bis 14 bzw.
der Motoreinheit 10 verspannt. Dabei besteht jede Blattfeder 15 aus
einzelnen Federlamellen 22, die an ihren Enden durch zwischenliegende
Abstandshalter 23 in Abstand voneinander gehalten sind.
Auf diese Weise kann man eine geringere Quersteifigkeit bei sonst
genügender
Festigkeit erreichen, ohne daß die
Auslenkung quer zur Fahrtrichtung im Sinne eines sogenannten S-Schlages
beeinträchtigt
wäre. Um
Verschmutzungen zu vermeiden, kann der Raum zwischen den Federlamellen
mit einem Elastomer gefüllt sein.
Alternativ kann ein solches aus einzelnen Federlamellen gebildetes
Federpaket auch ohne Abstandshalter realisiert werden, falls man
bei aneinander liegenden Federlamellen diese mit einer das Gleiten
aneinander erleichternden Beschichtung, z.B. aus PTFE versieht.
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Es
ist insbesondere aus 2 einleuchtend, daß die Motoreinheit 10 auf
Grund der besonderen Aufhängung
quer zur Fahrtrichtung bereits durch relativ geringe Kräfte leicht
versetzbar ist, wogegen sie in Fahrtrichtung und vertikal relativ
steif aufgehängt ist.
Die hier im Sinne einer Schwingungstilgung für den Drehgestellrahmen durchaus
erwünschten Querschwingungen
der Motoreinheit 10 werden durch ein oder mehrere Dämpfungsglieder
bedämpft. Die
dargestellte Ausführung
weist hierzu einen hydraulischen Stoßdämpfer 24 (2)
auf, der mit seinem einen Ende an einem Flansch 25 des
Querträgers 4 und
mit seinem anderen Ende an einem Flansch 26 der Motoreinheit 10 angelenkt
ist.
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In
Kurvenfahrten muß die
Fahrgeschwindigkeit naturgemäß stark
herabgesetzt werden. Dennoch sind die auf die Motoreinheit 10 wirkenden Fliehkräfte so stark,
daß die
daraus resultierende Versetzung der Motoreinheit 10 durch
eigene Anschläge
definiert begrenzt werden soll. Solche Anschläge 27, die aus 2 ersichtlich
sind, hemmen natürlich
die Querschwingungen der Motoreinheit 10, doch ist dies
ohne Bedeutung, da die genannten Querschwingungen nur bei hohen
Geschwindigkeiten auftreten und bedämpft werden sollen. Die genannten
Anschläge
können
auch vorteilhafterweise in dem Dämpfungsglied 24 integriert
sein. Mit "28" ist in 1 der
schematisch gezeigte Wagenkasten bezeichnet.
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Bei
der gezeigte Ausführungsform
besteht die Motoreinheit 10 nur aus dem Motor, getrennt durch
die Kupplung 9 von dem achsfesten Getriebe 8.
Die Erfindung umfaßt
jedoch auch Ausführungen, bei
welchen das Getriebe mit dem Motor eine starre Einheit bildet, sodaß der Begriff "Motoreinheit" im Sinne der vorliegenden
Erfindung auch den Begriff "Motor-Getriebe-Einheit" umfassen soll. Weiters
sollen auch Ausführungen
erfaßt
sein, bei welchen die Motoreinheit 10 an anderer Stelle
angeordnet ist, z.B. koaxial zur Achse 7, diese umgebend
und auch ohne eigenes Getriebe.
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Die
gezeigte Ausführungsform
weist zur Aufhängung
der Motoreinheit 10 vier Blattfedern auf, doch sollte es
klar sein, daß die
Aufhängung
auch an drei Blattfedern erfolgen könnte, z.B. an zwei seitlichen
und einer oberhalb der Motoreinheit 10 angeordneten Blattfeder.
Andererseits könnten
auch mehr als vier Blattfedern verwendet werden. Lage und Anzahl
der Blattfedern werden vor allem von dem jeweiligen konstruktiven
Aufbau, insbesondere des Drehgestellrahmens, abhängen.