DE2000747A1

DE2000747A1 - Vorrichtung zur UEbertragung der Zug- und Bremskraefte zwischen einem Drehgestell und dem Hauptrahmen von Drehgestell-Schienenfahrzeugen

Info

Publication number: DE2000747A1
Application number: DE19702000747
Authority: DE
Inventors: Friedrich Schumacher
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Fried Krupp AG
Priority date: 1970-01-09
Filing date: 1970-01-09
Publication date: 1971-07-15
Also published as: SE369061B; DE2000747C3; DE2000747B2; ES387092A1; CH534072A; GB1306342A; YU3271A; AT308179B; FR2075319A5; YU32978B; CA932587A; BE761420A

Description

Pried. Krupp Gesellschaft mit
beschränkter Haftung in Essen

Vorrichtung zur Übertragung der Zug- und Bremskräfte zwischen einem Drehgestell und dem Hauptrahmen von Drehgestell-Schienenfahrzeugen

Die Erfindung "betrifft eine Vorrichtung zur Übertragung der Zug- und Bremskräfte zwischen einem drehzapfenlosen Drehgestell und dem Hauptrahmen von Drehgestell-Schienenfahrzeugen, insbesondere von !Triebfahrzeugen, mittels an beiden Fahrzeugseiten derart angelenkter Zug- und/oder Druckstangen, daß ein Verschwen ken des Drehgestelles um eine lotrechte Achse möglich ist.

Drehzapfenlose Drehgestelle, die mittels seitlich angeordneter Zugstangen am Hauptrahmen angelenkt sind, haben gegenüber Drehgesteilen, die mittels Drehzapfen oder in Fahrzeuglängsmitte angeordneter Zugstangen am Hauptrahmen angelenkt sind, verschiedene Vorteile. Diese ergeben sich vor allem aus der Tatsache, daß die Übertragung der zwischen Rad und Schiene erzeugten Zug- und Bremskräfte vom Drehgestell in den Hauptrahmen auf jeder Fahrzeugseite getrennt und ohne Umlerikuri/i über die Fahrzeuglängsmitte, nämlich über die entsprechenden Achslagerführungen und seitlichen Langtrliger des Drehgestells unmittelbar über die dort angelenkten Zugstangen in die seitlichen Langträger den ifaupfcranmens erfolgt. Die dadurch bedingte Einsparung von kräftigen Querträgern im Drehgestell sowie im Hauptrahmen den Fahrzeuges - die sonst die

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Zug- und Bremskräfte beispielsweise über einen mittleren Drehzapfen zu leiten hätten - ermöglicht entsprechende Verringerungen des Gewichts bei den Drehgestellen und dem Hauptrahmen sowie des Achsstandes bei den Drehgestellen, was sich besonders bei dreiachsigen Drehgestellen vorteilhaft auswirkt.

Bei den bisher bekannten Vorrichtungen der eingarjp genannten Art (vgl. deutsche Patentschrift 822 O94) wird das besonders beim Fahren in Kurven erforderliche Verschwenken des Drehgestells gegenüber dem Hauptrahmen um eine lotrechte Achse dadurch ermöglicht, daß die seitlich angebrachten Zug- und/oder Druckstangen am Drehgestell oder am Hauptrahmen nicht unmittelbar, sonder über ein besonderes Ausgleichxgestänge angelenkt sind. Abgesehen von den dadurch bedingten Verlusten durch Reibung und Verschleiß an den Lagerungs- und Umlenkpunkten wirken sich auch der erforderliche Raum- und Gev/icht sauf wand für ein derartiges, im wesentlichen sich in Querrichtung zum Fahrzeug erstreckendes Ausgleichgestänge als Nachteile aus, die den vorher genannten Vorteilen des drehzapfenlosen Drehgestells entgegenstehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Nachteile zu beheben.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe in erster Linie dadurch gelöst, daß an einem der beiden Fahrzeugteile, vorzugsweise am Hauptrahmen, doppelt wirkende Hydraulikzylinder angeordnet sind, deren Kolben mit den am anderen Fahrzeugteil, vorzugsweise am Drehgestell angelenkten Zug- und/oder Druckstangen verbunden sind, während die beiden Arbeitsräume jedes Zylinders mit den entsprechenden Arbeitsräumen des jeweils auf der anderen Fahrzeugseite angeordneten Zylinders in Leitungsverbindung steiien.

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Mit Rücksicht auf möglichst geringen Aufwand ist der Kolben jedes z.B. am Hauptrahmen befestigten Zylinders vorteilhaft mit nur einer am Drehgestell angelenkten Stange, die in diesem Pail als Zug- und Druckstange wirkt, verbundene Er kann jedoch auch mit zwei am Drehgestell angelenkten Stangen, die dann nur auf Zug beansprucht werden, verbunden sein, beispielsweise ■ dadurch, daß an diese Stangen die Enden von zwei vor und hinter dem Zylinder im Hauptrahmen gelagerten lotrechten Hebeln angelenkt sind, die ihrerseits mit den En"den der durchgehenden Kolbenstange kraftschlüssig verbunden sind. Um dabei die radiale Beanspruchung der Kolbenstangen-Führungsbuchsen durch das Federspiel zwischen Drehgestell ä und Hauptrahmen zu vermindern, sind die Kolbenstangen-Enden zweckmäßig mit entsprechenden Rollen verseuen. Die Rollen haben etwas Spiel au den lotrechten Hebeln, damit je nach Fahrtrichtung nur der an der auf Zug beanspruchten Stange angelenkte Hebel kraftschlüssig an der Kolbenstange anliegt, während der gegenüberliegende $ Hebel Spiel zur Kolbenstange hat ·

Die Anordnung der Vorrichtung kann auch derart erfolgen, daß die Hydraulikzylinder mit den entsprechenden Verbindungsleitungen und Zubehör im Drehgestell eingebaut und die Zugstangen mit jeweils etwas Spiel an beiden Enden der Kolbenstangen und am Hauptrahmen angelenkt sind.

Bei im Drehgestell eingebauten Hydraulikzylindern kann man ebenfalls mit jeweils nur einer kardanisch angelenkten Stange zur Kraftübertragung auskommen. In diesem Falle wird die Stange wiederum auf Zug und Druck beansprucht.

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Die angegebenen Lösungen mit nur auf Zug "beanspruchten Stangen haben den zusätzlichen Vorteil, daß durch geeignete Schrägstellung dieser Stangen in an sich bekannter Weise (vgl. deutsche Patentschrift 305 390) eine Verringerung der Achsentlastung erzielt werden kann.

Durch die beschriebene Art der Kraftübertragung - die als hydraulisches Ausgleichgestänge bezeichnet werden kann - ergeben sich bei jedem Verschwenken des Drehgestells gegenüber dem Hauptrahmeη gegenläufige Kolbenbewegungen in den beiden Hydraulikzylindern mit entsprechendem Ausgleich der Hydraulikflüssigkeit in den Arbeitsräumen über die Verbindungsleitungen. Diese können als Rohrleitungen ohne besonderen Aufwand so verlegt werden, da3 sie anderen Sauteilen im Drehgestell und Hauptrahmen nicht im Wege stehen. Die dadurch gewonnene Möglichkeit einer günstigen Auslegung der Antriebs- und Bremsorgane zählt zu den Hauptvorteilen der.Erfindung. Die Rohrleitungen können außerdem im Querschnitt so reichlich bemessen werden, daß dem Verschwenken der γ Drehgestelle außer der geringen Reibung zwischen Kolben und Zylinderwandung sowie zwischen den Kolbenstangen und zugehörigen. Dichtungen und Führungen kein nennenswerter V/iderstand entgegensteht .

Die Hydraulikzylinder können entweder starr oder gelenkig (kardanisch oder lediglich elastisch) -ρχ&Ή&τρ^- -rahmen- befestigt sein. Zur Schonung der als Gleitbuchse im Zylinderdeckel ausgebildeten geschmierten Führung sowie der Dichtung der Kolbenstangen kann für diese außerdem eine kreuzkopfartige Führung außerhalb des Zylinders vorgesehen sein.

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Bei dem verhältnismäßig rauhen Betrieb im Schienenfahrzeug erkehr lassen sich Leckverluste im hydraulischen System nicht ganz vermeiden« In begrenztem Umfange können derartige Leckverluste dadurch selbsttätig ausgeglichen werden, daß die Yerbindungsleitungen mit elastisch wirkenden Druckspeichern versehen sind. Diese Druckspeicher können als Zylinder mit einfachen oder als Druckübersetzer ausgebildeten Kolben und Belastungsfedern aus Stahl oder Gummi, aber auch als Wellrohre, Gasdruckspeieher und schließlich auch als Speicher mit elastischen Membranen ausgebildet sein. Sie haben außerdem die Aufgabe, das Hydrauliksystem vor zu großen Druckänderungen infolge der durch TemperaturSchwankungen bedingten Querschnitts- und Volumenänderungen zu bewahren« In jedem Falle muß eine gewisse Druckvorspannung erhalten bleiben, damit die Dichtungen in den Zylindern funktionsfähig bleiben.

In Weiterbildung der Erfindung sind Speise-und Ablaßventile sowie hochgespannte Speicher oder Förderpumpen (Hand- oder Motorpumpen) vorgesehen, durch die auch bei größeren Leckverlusten Menge und Druck der Hydraulikflüssigkeit in den freiuen Yerbindungsleitungen geregelt werden kann. Derartige Regelungen können ebenfalls selbsttätig erfolgen, beispielsweise a^oto. dadurch, daß bei einer als Folge von Undichtigkeiten auftretenden Abweichung der Kolben aus ihrer Sollstellung über die zulässige Wegtoleranz hinaus die Förderpumpe oder der Speicher, das betreffende Speiseventil und auch das betreffende Ablaßventil durch elektromagnetische Stellungs-

über wächter eingeschaltet werden. Zusätzlich kann tier angeschlossene Leuchtmelder die unzulässige Kolbenabweichung und auch die selbsttätig durchgeführte

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Korrektur im Führerstand des Triebfahrzeuges festgestellt und überprüft werden.

Mit. Rücksicht auf die in jedem Fall wünschenswerte elastische Kraftübertragung kann man die Federspeicher den Ansprüchen der verschiedenartigen Fahrzeuge entsprechend auslegen und (begrenzt) einstellen. Eine größere Elastizität in der ZugkraftÜbertragung ist beispielsweise für elektrische lokomotiven zur Schonung der Fahrmotoren bei schweren Anfahrten sehr erwünscht.

Um das hydraulische System gegenüber zu großen Druckkräften, die beispielsweise bei schweren Aufstößen des Fahrzeuges entstehen können, zu schützen, sind die Verbindungsleitungen mit Sicherheitsventilen versehen.

In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Im einzelnen zeigern

Fig. la und Ib zwei unterschiedliche Anlenkungen eines dreiachsigen Drehgestells an den Hauptrahmen einer elektrischen Drehgestell-Lokomotive, in Seitenansicht,

Fig. Ic die Anlenkung des in Fig. la dargestellten Drehgestells, in 3θΐ*β·»β»βίβ***_τ Draufsicht,

Fig. 2, 3 und 4 drei weitere Anlenkungsmöglichkeiten eines dreiachsigen Drehgestells, in teilweisen Seitenansichten,

Fig. 5 das Hydrauliksystem einer Drehgestell-An-

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lenkung nach Pig. lc, in größerem Maßstab und

Fig. 6 das Hydrauliksystem der Anlenkung von zwei Drehgestellen am Hauptrahmenο

In allen Figuren sind übereinstimmend die Drehgestelle mit 11 und die Hauptrahmen mit 12, die jeweils auf beiden Fahrzeugseiten angeordneten Hydraulikzylinder mit 13, 13 und die in diesen "beweglichen, an durchlaufenden Kolbenstangen 14 befestigten Kolben mit 15 bezeichnet. Die beiden durch die Kolben 15 voneinander getrennten Arbeitsräume 16 und 17 jedes Zylinders 13 sind mit Öl gefüllt und mit den entsprechenden Arbeitsräumen 16' bzw. 17' des jeweils auf der anderen Fahrzeugseite angeordneten Zylinders 13' über Rohrleitungen bzw. 27 verbunden.

Bei den in Fig. 1a, 1b und Ic dargestellten Beispielen sind die Hydraulikzylinder 13 etwa im Bereich des inneren Endradsatzes des Drehgestells 11 unter dem seitlichen Langträger des Hauptrahmens 12 befestigt, während die zugehörigen Kolbenstangen 14 jeweils an einem Ende über dort kardanisch angelenkte Zug- und Druckstangen 18 mit den seitlichen Langträgern des Drehgestells 11, und zwar in dessen lotrechter Quermittelebene, verbunden sind. Im Beispiel der Fig. 1b weist das Verbindungsgelenk zwischen der Kolbenstange 14 und der Zug- und Druckstange 18 eine kreuzkopfartige Führung 2ο am Hauptrahmeη 12 auf, um die Kolbenstangendichtungen im Zylinderdeckel zu schonen.

Die zwischen den Rädern 21 und der Schiene 22 auftretenden Zug- und Bremskräfte werden von den seitlichen Langträgern des Drehgestells 11 über die Zug- und Druckstangen 18, die Kolbenstangen 14 und die KoI-

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ben 15 und von dort über das Hydrauliköl in den Arbeitsräumen 16 oder 17 (je-nach der Kraftrichtung) die Zylinder 13 auf den Hauptrahmen 12 übertragen. Das Verschwenken der Drehgestelle gegenüber dem Hauptrahmen während der Kurvenfahrten wird dadurch ermöglicht, daß sich die Kolben 15 und 15' der Zylinder 13 bzw« 13', die auf den beiden Tahrzeugseiten einander gegenüberliegen, in entgegengesetzten Richtungen bewegen können, wobei die aus den sich verkleinernden Arbeitsräumen verdrängten Ölmengen durch die Rohrleitungen 26 bzw. 27 in die im gleichen Ausmaß sich vergrößernden entsprechenden Arbeitsräume auf der anderen Fahrzeugseite fließen. Weitere Bewegungen zwischen Drehgestellen und Hauptrahmen, z.B. in lotrechter Richtung, in waagerechter Querrichtung sowie Nick- und Wankbewegungen, können in bekannter W_eise gegen die Rückstellkräfte von sogen. Plexicoil-Schraubenfedern erfolgen»

Eei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Hydraulikzylinder 13 ebenfalls unter dem seitlichen langträger des Hauptrahmens 12 befestigt, allerdings nicht im Bereich eines Endradsatzes des Drehgestells 11, sondern in dessen lotrechter Quermittelebene. Die zugehörige Kolbenstange 14 trägt an beiden Enden Rollen 24 und ist über diese mit je einem vor und hinter dem Zylinder 13 im Hauptrahmen 12 gelagerten lotrechten Hebel 23 kraftschlüssig verbunden, dessen unteres Ende über eine Zugstange 18 unterhalb des Zylinders 13 am seitlichen Langträger des Drehgestells 11 angelenkt ist. Die Rollen 24 haben etwas Spiel s gegenüber den lotrechten Hebeln 23, so daß etwa bei Antrieb des Drehgestells 11 nach rechts, wie in Fig. 2 dargestellt, nur die linke der ■beiden Zugstangen 18 den zugehörigen lotrechten Hebel 23 an die Rolle 24 am linken Ende der Kolbenstan-

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ge 14 drückt, während die am rechten Ende angebrachte Rolle 24 das Spiel s zum "benachbarten lotrechten Hebel 23 aufweist» Die rechte Zugstange 18 kann daher nicht auf Druck beansprucht werden.

Bei den Ausführungsbeispielen nach den Pig. 3 und 4

ier _Λ te- Quermittelebene

des Drehgestells 11 unter dessen seitlichem Langträger befestigt, während die zugehörige Kolbenstange 14

entweder an beiden Enden (Fig. 3) oder nur an einem Ende (Fig. 4) über je eine Zugstange bzw. über eine Zug- und Druckstange 18 am seitlichen Langträger des Hauptrahmens 12 angelenkt ist. Im ersten Fall ist dabei wieder ein Längsspiel s vorgesehen, um zu vermeiden, daß die Zugstangen 13 auch auf Druck beansprucht werden können. In beiden Fällen greifen die zwischen den Rädern 21 und der Schiene 22 auftretenden Zug- und Bremskräfte zunächst am Zylinder 13 an und werden von dort hydraulisch auf die Kolbenstange 14 und sodann über die Zug- und/oder Druckstangen 18 auf den Fauptrahmen übertragen.

Die Fig. 5 und 6 zeigen die Hydrauliksysteme in Ausführungen, die den tatsächlichen Betriebserfordernissen Rechnung tragen. Im Beispiel nach Fig. 5 ist jede der Verbindungsleitungen 26 und 27 zwischen den einander entsprechenden Arbeitsräumen.16 und 16' bzw. 17 und 17' an beiden Hydraulikzylindern 13 und 13' mit einem elastisch wirkenden Druckspeicher 28 verbunden, der als Zylinder mit einem durch eine Schraubenfeder 29 belasteten "ltt-fi-eftH5f5iSiSlK!olben 30 ausgebildet und mit einem Sicherheitsventil 31 sowie einem Rückschlagventil 32 zum Nachfüllen von Hydrauliköl versehen ist.

Fi^. 6 zeigt nebeneinander zwei Hydrauliksysteme, von doneu jedes zur Anlenkung eines Drehgestella 11 an den

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Hauptrahmen 12 dient ο An jeder der vier Verbindungsleitungen ist in diesem Fall ein Gasdruckspeicher 33 mit Sicherheitsventil 34 angeschlossen. Außerdem ist zum Ausgleich größerer Leckverluste ein gemeinsamer größerer Gasdruckspeicher 35 (oder eine Förderpumpe) vorgesehen, der an jede der vier Verbindungsleitungen über jeweils ein Rückschlagventil 36 und ein Speiseventil 37 angeschlossen ist. Außerdem ist jede Verbindungsleitung mit einem Ablaßventil 38 versehen. Die Ventile 37 und 3B sind als Magnetventile ausgebildet und können daher durch elektromagnetische Stellungswächter selbsttätig eingeschaltet werden, sobald die Kolben 15 in den Hydraulikzylindern 13 von ihrer Sollstellung (bei Geradeausfahrt in Zylindermitte) zu stark abweichen.

Patentansprüche:

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Claims

Patentanspruchs t

1. ) Vorrichtung zur Übertragung der Zug- und Brems- —s kräfte zwischen einem drehzapfenlosen Drehgestell und dem Hauptrahmen von Drehgestell-Schienenfahrzeugen, insbesondere von Triebfahrzeugen, mittels an beiden Fahrzeugseiten derart angelenkter Zug- und/oder Druckstangen, daß ein Verschwenken des Drehgestells um eine lotrechte Achse möglich ist, dadurch gekennzeichnet, daß an einem der beiden Fahrzeugteile, vorzugsweise am Hauptrahmen (12), doppeltwirkende Hydraulikzylinder (13) angeordnet sind, deren Kolben (15) mit den am anderen Fahrzeugteil, vorzugsweise am Drehgestell (11) angelenkten Zug- und/oder Druckstangen (18) verbunden sind, während die beiden Arbeitsräume (16, 17) jedes Zylinders (13) nri.^ den entsprechenden Arbeitsräumen (16·, 17') des jeweils auf der anderen Fahrzeugseite angeordneten Zylinders (13¹ ) in Leitungsverbindung stehen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitungen (26, 27) jeweils mit nachfiillbaren, elastisch wirkenden Druckspeichern (2b, 33) versehen sind.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Verbindungsleitungen (26, 27) Speise- und Ablaßventile (37 bzw. 38) sowie Gasdruckspeicher (35) oder Förderpumpen vorgesehen sind, durch die bei Bedarf, beispielsweise zum Ausgleich von Leckverlusten, Menge und Druck der Hy draul ikflUsβigkeit in diesen Leitungen geregelt werden kann.

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4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 "bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitungen (26, 27) mit Sicherheitsventilen (31» 34) versehen sind.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 "bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß im Führerhaas zum Anzeigen von unzulässig großen Abweichungen der Kolben aus ihrer Mittelstellung heraus über elektrische Kontakte an den Hydraulikzylindern betätigte Leuchtmelder vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Jeder Hydraulikzylinder am Anschluß zur Kolbenstange eine Ließskala zum Überprüfen der tatsächlichen Lage des Kolbens im Zylinder aufweist.

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