DE2001282C3 - Wiegendrehgestell für Schienenfahrzeuge, insbesondere für Schnellzugwagen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Wiegendrehgestell für Schienenfahrzeuge, insbesondere für Schnellziigwagen, mit einem Rahmen, bestehend aus im Querabstand angeordneten .Seitenwangen und sich zwischen den .Seitenwangen erstreckenden Querholmen, mit wenigstens zwei Radachsen und mit einer Wiegenanordnung, die ein oberes und ein unteres Wiegenteil aufweist, zur verdrehbaren und kippbaren Aufnahme des Wagenkastens (DE PS 10 10 551).

Seil langem besieht die Forderung bei Schienenfahrzeugen, insbesondere bei Personenwagen, höhere Geschwindigkeiten zu erreichen, dabei aber das Reisen trot/dem sicher und komfortabel zu machen. Es ist selbstverständlich, daß kürzere Reisezeiten erreichbar sind, wenn die Durchschnittsgeschwindigkeit so nahe wie möglich am Maximum selbst in den Kurven gehalten werden kann. Bei normalen Personenwagen hat sich gezeigt, daß selbst dann, wenn die Schienen die maximal mögliche Überhöhung haben, beträchtliche seilliche Besehleunigungskräfte auf die Passagiere einwirken. Infolgedessen hai man bereits eine Vielzahl von Vorschlägen gemacht, um die Personenwagen um eine Längsachse zu verkippen und dabei die auf die Passagiere /ur Einwirkung kommenden seitlichen Kräfte herabzusetzen.

Bei einem bekannten Fahrgestell für Schienenfahrzeuge ist der Wagenaufbau auf Querschwingen über Dämpfungselemente gelagert, welche Querschwingen sich über einen zentralen Lagerzapfen dreh- und verkippbar auf einem Lagcrblock abstützen, wobei der Lagerblock seinerseits schwenkbar am Fahrgestellrahmen gelagert ist. Hierbei ist bei Auftreten von starken seitlichen Beschleunigungskräften, z. B. in nicht ausreichend überhöhten Kurven eine seitliche Verschiebung des Wagenschwerpunktes sowie eine Einwirkung von unangenehmen seillichen Kräften auf die Passagiere unvermeidbar. Auch bei einer anderen bekannten Ausführung (US-PS 26 33 811) sind die geschilderten, störenden Einflüsse nicht /u vermeiden, da auch bei dieser Konstruktion, bei der der Wagenaufbau auf

beidseitig des Rahmens angeordneten Luftfedern ruht, eine beträchtliche, durch die seitlichen Beschleunigungskräfte hervorgerufene Verschiebung des Wagenschwerpunktes in Kauf zu nehmen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wiegendrehgestell der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß auch bei Auftreten von starken seilliehen Kipp- und Beschieunigungskrüften die .Schwerpunktlage des Wagenaufbaus weitgehend stabil bleibt und ein gezieltes Kippen des Wiegengestells zuläßt.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Kombination der Merkmale nach Anspiuch 1 oder Anspruch 2.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Praxis hat gezeigt, daß mit einer solchen Konstruktion eine sorgfältige Lokalisierung der Kippachse relativ zum Schwerpunkt erhalten wird und daß hierbei der Schwerpunkt so niedrig liegen kann, daß man verhältnismäßig große, gezielte Kippwinkel in den Kurven erreichen kann, während die Resultierende der Zentrifugal- und Querkrätte noch innerhalb des mittleren Drittels der Gleisbreite oder Spurbreite liegt. Von Vorteil ist hierbei weiterhin der Umstand, daß die bei der beanspruchten Konstruktion verwendeten Teile den üblicherweise bei derartigen Schienenfahrzeugen verwendeten Teilen gleich oder sehr ähnlich sind, so daß die Wartung und Unterhaltung mit üblichen Eisenbahnfahrzeugausrüstungen unter Verwendung der vorhandenen Erfahrung und des vorhandenen Personals durchgeführt werden können. Durch das erfindungsgemäß ausgebildete Wicgendrehgestell wird schließlich erreicht, daß mittels der Einrichtungen /um Kippen des Wagenaufbaues und der Dämplungselemente seitliche Beschleunigungskräftc beim Durchfahren von Kurven extrem herabgesetzt bzw. völlig vermieden werden.

In vorteilhafter Weise wird die Motoreip'^it, die /wischen den durch Lenker verbundenen Gliedern wirksam ist, durch Kommandos von einer geeigneten Vorrichtung, beispielsweise einem Beschleunigungsmesser gesteuert, der vom oberen Wiegenteil getragen wird, oder durch eine Trägheitssicherung, die am Fahrzeug angeordnet ist oder vom vorhergehenden Fahrzeug oder durch die das Fahrzeug ziehenden Lokomotive. Vorzugsweise arbeitet die Motoreinheit /wischen dem Fahrzeugrahmen und dem Rahmendrehglied ebenfalls unter der Steuerung dieser Vorrichtungen.

Bei der besonders für Schnellzugpersonenwagen geeigneten Ausführungsform umfaßt die hierbei verwendete Kippsteuerung die Verwendung eines Beschleunigungsmessers, der von einer Konsole auf dem oberen Wiegenteil getragen wird und auf der Langsmittelachse des Wagens positioniert wird; so wird keine der federnden Querlageeinrichtungen zwischen diesen und den Fahrzeugaufbau zwischcngeschaltet. Besonders günstig ist es, den Beschleunigungsmesser in der Kippachse zu lagern. Als Kompromiß ist eine Anbringung möglichst nahe an der Unterseite des Fahrzeugbodens möglich. Das Beschleunigungsmeßgerät mißt die Querbeschleunigung des Fahrzeugaufbaus; sein Ausgang wird an einen nullsuchcndcn Kreis gegeben, wodurch wiederum die Antriebseinheiten in Gang gesetzt weiden, bis im Be.schleunigermeßgerätausgang ein Null oder Minimum auftritt.

Besonders bevorzugte Ausiührungsformen der Erfindung werden anhand der schematischen Zeichnungen im einzelnen erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform, wobei das Wiegendrehgestei! in vertikaler Richtung vom Fahrzeugrahmen zur besseren Darstellung nach oben verschoben ist,

Fig. 2 eine ähnliche Darstellung des Wiegendrehgestelles allein mit teilweise abgebrochenen Teilen zur Verdeutlichung der Konstruktion,

F i g. 3 und 4 Schnitte längs der Linie i-i der Fig. 1, wobei das Wiegendrehgestell in Fig. 3 im allgemeinen horizontal und in F i g. 4 geneigt steht,

F i g. 5 eine schematische Darstellung des Stcuerkreiscs für die automatisch betätigte, das Wiegendrehgestell zentrierenden Vorrichtungen gemäß dieser -\usfiih rungsform,

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Steuersystems zur Steuerung der Verkippung dt-r Wagenaufbauten eines Personenwagens relativ zu den entsprechenden Schienen, wenn der Zug eine Kurve durchfährt.

Fig. 7 eine perspektivische Explosionsansicht einer zweiten Aus^führirngsform in einer dor Fig. 1 ähnlichen Darstellung,

Fig. 8 eine perspektivische Fxplosionsdarstellung einer kleinen Einzelheit der zweiten Ausführungsform.

Fig. 9 und 10 Schnitte längs der Linie 9-9 der Fi g. 7, wobei das Wiegendrehgestell nach F i g. 9 in seiner in: allgemeinen horizontalen Stellung und in Fig. IO in einer gekippten Stellung steht und einige Feile /ur besseren Verdeutlichung weggelassen sind.

Die Ausführungsform nach den F i g. 1 bis 4 stellt ein zweiachsige.·» Drehgestell für Schnell/ugwagen mit einem Rahmen dar, welcher ein einstückiges StahiguU-stück ist, um eine maximale Steifigkeit /u erzielen. Der Rahmen enthält zwei parallele Seitenträger 10 und 11. deren Mittelteile 10;) bzw. II;» bis zum größimöglichen Ausmaß nach unten gezogen sind. Diese Seitenträger sind miteinander zwischen ihren Enden durch zu ei einen Längsabstand aufweisende Querholme 12 ur.d Π verbunden. Das Drehgestell läuft auf Radsalz-Anordnungen, die jeweils durch eine entsprechende Radachse 14 und ein Laufräderpaar 15 gebildet sind, welche an federnden Aufhängungen 19 gelagert sind.

Der auf dem Drehgestell abzustützende Wagenkasten ist schematisch in den F i g. 3 und 4 als flacher Wagenaufbau 20 angedeutet, an dem zwei nach unten verlaufende Konsolen 21 an der Unterseite in der Nähe jedes Laufwerks befestigt sind. Die Wiege /ur Abstützung des Wagenkastens besteht aus einem unteren Wiegenteil 22 und einem oberen Wiegenteil 2J, wobei der untere Wiegenteil 22 von den Seitenirägerii 10 und 11 getragen wird und /wischen den Querholmen 12 und Π schwenkbar an den Seitenträgern angeschlossen ist, während der obere Wiegenteil 23 vom unteren Wiegenteil getragen wird und selbst wiederum den Wagenaufbau 20 trägt.

Die Einrichtungen zur Auflagerung des unleren Wicgenteils 22 auf dem Rahmen bestehen aus vier federnden Abstützungen 24, die an den vier Ecken eines Rechteckes angeordnet sind, wobei ihre l.ängsdruckachsen im allgemeinen vertikal stehen, und aus Zapfen 25 an dem unteren Wiegenteil, die in die obere Platte der entsprechenden Abstützung 24 passen. Jede federnde Abstützung 24 ist /wischen dem heruntergedrückten Teil des entsprechenden Seitenträgers und einem nach oben gekrümmten Teil der Wiege montiert, wobei diese Anordnung die Verwendung verhältnismäßig langer Einheiten ermöglicht, während der untere Wiegenteil so tief wie möglich im Fahr/eng verbleibt, um den Schwerpunkt des gesamten Fahrzeuges so tief

wie möglich zu hallen. Der Mittelteil des unleren Wiegcnteils ist so stark wie möglich zusammengedrückt und mit einem nach unten vorstehenden Zapfen 2f> versehen, der frei drehbar ohne Spiel in einer Hohrung 27 in einem Drehlager 28 steckt.

Das Drehlager 28 ist zwischen den beiden Querholmen 12 und 13 über zwei entgegengesetzte, im Längsabstand angeordnete federnde Aufhängungen 29 montiert und außerdem über einen Motor, bestehend aus zwei entgegengesetzten Motoreinhcilen, die später noch näher beschrieben werden sollen. Die Motoreinheiten sind an das Drehlager 28 über entsprechende Aufhängungen 30 angeschlossen. Jede Aufhängung 29 ist zwischen einer flachen Fläche des entsprechenden Querholms und einer entsprechenden flachen Fläche des Drehlagers 28 angeordnet, wobei die Längsdruckachsen zusammenfallen und sich in Längsrichtung des Fahrzeuges erstrecken, während sich jede Aufhängung 30 zwischen einer flachen Oberfläche des Drehlagers und dem benachbarten Ende eines Kolbens 31 einer entsprechenden Motoreinheit 32 erstreckt, die innerhalb des entsprechenden heruntergedrückten Mittclrahmcntcils montiert ist.

Das obere Wiegenteil 23 hat die allgemeine Form eines offenen Rahmens und enthält bei der wiedergegebenen Ausführungsform zwei parallele Querglieder 33, die starr durch zwei Endglieder 34 und ein Mittelglied 35 miteinander verbunden sind. Die beiden Endglieder 34 tragen entsprechend massive, in seitlichem Abstand angeordnete Luftfedern 36. die mit ihren Druckachsen senkrecht montier! sind und über welche der Wagenaufbau 20 auf der Wiege abgestützt ist. Die Federn werden in üblicher Weise mit Betriebsdruckluft von der Zugdruckluftleitung versorgt. Die Endteile des unteren Wiegenteils 22 erstrecken sich nach oben in die entsprechenden Öffnungen in dem oberen Wiegenteil, um derart das Gesamtgewicht des zusammengesetzten Wiegendrehgestclls so weit als möglich zu reduzieren.

Jedes Ende des oberen Wiegenteils 23 ist mit dem entsprechenden Endglied 34 des unteren Wiegenteils 22 durch ein gelenkiges Gestänge verbunden, das aus einem im allgemeinen Y-förmigen Lenker 37 besteht, der als Winkclhebel arbeitet und mit dem Wiegenteil 22 um die Kniehebelschwenkachse durch eine Achse 38 gelenkig verbunden ist. Das Ende des einen Hebelarmes des Lenkers 37 ist durch einen Drehstab 39 mit den benachbarten Enden der beiden im Abstand angeordneten parallelen Lenker 40 verbunden, deren anderes Ende durch einen Drehstab 41 mit dem Endglied 34 in Verbindung steht. Die Enden der anderen Kurbelarme der Y-Lcnker 37 sind durch Drehstäbe 42 an den eniN|>iCx!ioiiden Enden eines Vcibindüfigsicfikcrs 43 angeschlossen, der sich durch öffnungen 44 im Wiegenteil 22 erstreckt, wobei der Verbindungslenker 43 nach oben gebogen ist. um den heruntergedrückten Mittelteil des Wiegenteiles 22 über den gesamten Bewegungsbereich freizugeben.

Das Lenkergestänge wird mit Hilfe eines herunterhängenden Lenkers 45 vervollständigt, der an seinem oberen Ende starr am Mittelglied 35 befestigt und an seinem unteren Ende durch einen Stab 46 an einem Ende eines kurzen Querlenkers 47 drehbar angeschlossen ist, der im allgemeinen parallel zum Verbindungslenker 43 verläuft und in einer Aussparung in demselben angeordnet ist. Das andere Ende des Querlenkers 47 ist an dem Verbindungslenker 43 durch einen Drehstab 48 angeschlossen.

Die gewünschte Roll- oder Kippbewegung der beiden Wiegenteile zueinander wird unter der Steuerung einer Vorrichtung bewirkt, die im nachfolgenden im einzelnen beschrieben werden soll. Diese Vorrichtung steuert die Verstelleinrichtung (50), bestehend aus doppelt wirkenden hydraulischen Einheilen, von denen jeweils eine auf jeder Seite der Wiege angeordnet ist. Jede Einrichtung 50 enthält einen Zylinder 51, der bei 52 am unteren Wiegenteil 22 gelenkig angeschlossen ist, und einen Kolben 53. der bei 54 am oberen Wiegenteil 23 gelenkig angeschlossen ist. Natürlich kann die Anlenkung der Einrichtung 50 auch umgekehrt erfolgen.

Diagonal verlaufende Lenker 55 (Fig. 1) sind durch Kugelgummibüchsen mit dem unteren Wiegenteil 22 und Konsolen 56 verbunden, die am Wagenboden annähernd in dessen Mitte befestigt sind, so daß sie die seitlichen Längsträger nicht beeinträchtigen, wenn der Wagenaufbau relativ dazu verkippt. Seillich sich erstreckende Lenker 57 (Fig. 3 und 4) sind durch ähnliche Büchsen mit dem oberen Wiegenteil und den Konsolen 21 des Wagenbodens verbunden. Diese Lenker 55 und 57 stellen sicher, daß es keine wesentliche Quer- und/oder Längsbewegung zwischen der Wiege und dem Wagenaufbau gibt, und die Federn 36 sind erforderlich, um nur eine vertikale Verschiebung aufzunehmen und nur eine vertikale Federung vorzusehen.

Die Wirkung des Verbindungsgestänges läßt sich aus dem Vergleich der F i g. 3 und 4 entnehmen, welche den oberen Wiegenteil entsprechend in seiner horizontalen Stellung und in einer seiner extremen gekippten Stellungen zeigt. Es ist wichtig darauf hinzuweisen, daß eine Wirkung des Gestänges darin besteht, die Kippachse 59 annähernd stationär in der wiedergegebenen Lage während der Verkippung des Wiegendrehgestells zu hallen, wodurch die großen seitlichen Bewegungen vermieden werden, auf die man beispielsweise bei einer Aufhängung trifft, die aus zwei im Abstand befindlichen einzelnen Lenkern besteht. Die in Fig. 4 wiedergegebene Kippwirkung wird durch eine Längenvergrößerung der Verstelleinrichtung 50 erzeugt, welche den oberen Wiegenteil 23 nach links (vgl. Fig.4) relativ zum unteren Wiegenteil 22 drücken. Diese Bewegung des oberen Wiegenteiis 23 führt zu einer entsprechenden Bewegung der Lenker 37 im Uhrzeigersinn um die Drehstäbe 38 über die Verbindung, die durch die Endglieder 34 und die Lenker 40 gebildet wird. Diese seitliche Bewegung des Wiegenteiles 23 hat eine entsprechende seitliche Bewegung des Verbindungslenkers 43 über die Lenker 45 und 47 zur Folge, was zu einer zusätzlichen Drehung der Kurbelhebellenker 37 im Uhrzeigersinn führt. Bei Fehlen der Lenker 43 45 und 47 und ihrer beschriebenen Wirkung auf die Lenker 37 würde eine seitliche Verschiebung des oberen Wiegenteils zu einer Verkippung desselben um eine sich seitlich verschiebende Achse annähernd mittig zwischen den Achsen 38, d. h. unterhalb der Ebene des Wagenaufbaues 20. Die Wirkung dieser zusätzlichen Lenker besteht also darin, die Höhe der Kippachse 58 anzuheben, und durch sorgfältige Wahl der Längen der einzelnen Lenker des Lenkergestänges läßt sie sich tatsächlich in der gewünschten Lage vorsehen.

Bei dieser besonderen Ausführungsform steht von den unmittelbar benachbarten Enden der beiden Wiegenteile das untere Wiegenteilende oberhalb des entsprechenden oberen Wiegenteilendes, so daß der obere Wiegenteil durch das Lenkergestänge am unteren Wiegenteil aufgehängt ist. Es können aber auch die

beiden Wiegenteile aneinander durch irgendwelche anderen Einrichtungen aufgehängt werden, wobei das Verbindungsgestänge sicherstellt, daß die erforderliche Relativbewegung zwischen diesen bei Betätigung der Verstelleinrichtung 50 platzgreift.

Bei einem Passagierfahrzeug ist die bevorzugte Höhe der Kippachse 58 oberhalb des Wagenbodens derart, daß sie annähernd in der Ebene eines Ellbogens eines normal sitzenden Durchschnittspassagiers liegt. Die eigentliche Bestimmung der Längen der Lenker zur Erzielung dieses Ergebnisses für eine besondere Wagenkonstruktion erfolgt durch eines der bekannten Verfahren, beispielsweise durch ein graphisches Verfahren.

Nach F i g. 5 wird jede Motoreinheit 32 mit einem Betriebsdruckmittel, gewöhnlich einem geeigneten Öl gespeist. Diese Flüssigkeit wird von einem Behälter 60 mit Hilfe einer Pumpe 61 abgezogen und einem Druckbehälter 62 zugeführt, wobei die Pumpe in bekannter Weise durch nicht gezeichnete Mittel gesteuert wird, um die Flüssigkeit im Behälter 62 zwischen vorbestimmten Druckgrenzen zu halten. Flüssigkeit aus dem Behälter wird über Leitungen 63 zwei Servovcntilen 64 zugeführt, welche über Leitungen 65 von einem Hilfswandler 66 gesteuert sind. Der Wandler 66 wird wiederum elektrisch durch einen Fliehkraftdetektor gesteuert, dessen Kasten bei 67 angedeutet ist. Er wird später noch näher beschrieben werden.

Die Servoventile 64 speisen Flüssigkeit über entsprechende Leitungen 68 und Luft enthaltende Behälter 69 in die entsprechenden Motoreinheiten 32. Läuft der Wagen gerade, dann halten die Servoventile 64 nahezu gleich großen Druck in ihren Motoreinheiten 32 aufrecht, wobei sie das Drehlager 28 zentrieren, und überschüssiges öl in den Behälter 60 über Leitungen 70 zurückkehrt. Die üblichen Gleisquerkräfte auf das Drehlager 28 werden durch die Behälter 69 absorbiert, wobei die in diesen Behältern enthaltene Luft als Luftfeder wirkt.

Durchfährt das Fahrzeug eine Kurve, dann werden entsprechend große seitlich wirkende Zentrifugalkräfte auf den unteren Wiegenteil aufgebracht und damit auf den Drehzapfen 26 und das Drehlager 28, so daß letzteres gezwungen wird, sich ausmittig zu bewegen. Der Fliehkraftdetektor 67 gibt ein entsprechendes Steuersignal auf den Hilfswandler 66, der wiederum ein oder beide Servoventile 64 betätigt, um den auf eine Motoreinheit wirkenden Druck wirksam zu vergrößern und den auf die andere Motoreinheit wirkenden Druck zu verringern, so daß eine entsprechende Kraft auf das Drehlager 28 durch die Einheiten aufgebracht wird, die den Zentrifugalkräften entgegenwirkt und das Drehlager 28 zwingt, in seine Mittellage zurückzukehren.

Eine solche Steuerung kann so angeordnet sein, daß das Drehlager 28 zu allen Zeiten mittig oder nahezu mittig bleibt mit dem Ergebnis, daß die auf die Abstützung 24 und die Aufhängung 29 aufgebrachten Scherkräfte sehr beträchtlich reduziert werden, so daß elastischere Einheiten benutzt werden können, als wenn diese Einheiten der Wirkung dieser seitlichen Kräfte unterliegen würden. Diese elastischeren Einheiten führen natürlich zu einer weicheren und ruhigeren Aufhängung.

Bei einer anderen Ausführungsform, die nicht im Detail dargestellt ist, wird das Zentrieren des Drehlagers 28 durch einen Bewegungsdetektor im Zapfen 26 gesteuert, der durch einen Lenker an einen der Seitenrahmen angeschlossen ist. Der Detektor ist mechanisch an ein Hilfsventil angeschlossen, das unter Steuerung durch den Detektor zusätzliches Drucköl der entsprechenden Motoreinheit 32 aufgibt, bis sich der Zapfenblock zurück in seine Mittelstellung bewegt hat. Ein solches Zentriersystem arbeitet vollständig automatisch unter Steuerung des Detektors und unabhängig vom Kippsteuersystem. Bei dieser Ausführungsform wird das von der Pumpe 61 und dem Druckbehälter 62

ίο zugeführte öl auch der Verstelleinrichtung 50 über Leitungen 71 und ein Hilfsventil 72 zugeführt.

Da die Lenker 55 und 57 zwischen dem oberen Wiegenteil 23 und dem Wagenaufbau 20 relative Seiten- und Drehbewegungen verhindern, brauchen senkrechte

ι ί Bewegungen nur durch die Luftfedern 36 aufgenommen zu werden. Diese Federn brauchen also nicht den großen Querbewegungen zu widerstehen und/oder sie aufzunehmen, die bei einem schnellfahrenden Zug auf sie wirken würden. Die Verbindung zwischen dem oberen und unteren Wiegenteil, nämlich das Lenkergestänge und die Verstelleinrichtung 50, erlauben nur eine relative Seitenbewegung unter Steuerung der Verstelleinrichtung 50, die tatsächlich eine Drehbewegung um die Kippachse 58 ist. Das Gewicht des Wagenaufbaus und der Wiege wird vom Drehgestellrahmen durch die Abstützungen 24 aufgenommen, die grundsätzlich so ausgelegt sind, daß sie die Drehung des Fahrzeugaufbaus auf dem Drehgestell beim Durchfahren einer Kurve aufzunehmen vermögen. Die Radaufhängung 19 erlaubt eine senkrechte Bewegung der Achse 14 und eine begrenzte seitliche Bewegung der Räder 15 relativ zum Rahmen, um die üblichen Unregelmäßigkeiten des Schienenstranges aufzunehmen.

Man erkennt, daß die Wagenkasten-Abstützung auf dem Drehgestell in drei Gruppen getrennt ist. Die erste Gruppe umfaßt den oberen Wiegenteil 23 und die zugeordneten Luftfedern 36, die eine senkrechte Sekundärfederung ohne seitliche Bewegung bewirken. Die zweite Gruppe umfaßt die Befestigung des oberen

"0 Wiegenteils am unteren Wiegenteil, wodurch die beiden Wiegenteile als einzige Einheit zwischen Drehgestellrahmen und Wagenaufbau zur eigentlichen Abstützung des letzteren wirken, jedoch relativ zueinander beweglich sind und damit die seitliche Verkippung des Wagenaufbaus ermöglichen. Die dritte Gruppe umfaßt die besondere Drehaufhängung, welche frei die Drehbewegung der Wiege relativ zum Fahrzeugrahmen ermöglicht, seitliche Verschiebungen der Wiege relativ zum Fahrzeugrahmen aufnimmt und es der Wiegenkonstruktion ermöglicht, zentriert zu bleiben trotz hoher seitlicher Zentrifugalkräfte, die durch Fehler in der Schienenüberhöhung erzeugt werden.

In Fig.6 ist schematisch ein Steuersystem für den Betrieb der Verstelleinrichtungen 50 eines ganzen Zuges wiedergegeben, welcher aus einer Lokomotive 74 und Wagen 75 besteht, die alle auf Schienen 76 laufen. Eine erste Kreisel- oder Trägheitsvorrichtung 77, die mit dem oben erwähnten Fliehkraftdetektor 67 vergleichbar ist, ist auf dem vorderen Fahrgestell der Lokomotive montiert und stellt das Ausmaß der Abweichung des Drehgestellrahmens von der Horizontalen fest Eine zweite Kreisel- oder Trägheitsvorrichtung 78 ist auf dem Lokomotivkörper montiert und bestimmt das Ausmaß der Richtungsänderung von einer geradlinigen Bahn, wobei die Vorrichtung tatsächlich dazu Verwendung findet, um den Radius der Kurve zu messen, welchen die Lokomotive durchfährt. Die Ausgangsspannungen dieser beiden Vorrichtungen

werden zusammen mit derjenigen eines Geschwindigkeitsmessers 79, falls letzteres erforderlich oder erwünscht ist, einer Steuervorrichtung 73 eingegeben, welche eine Spannung entsprechend dem Ausmaß der Neigung oder Kippung liefert, die für den Wagenaufbau erforderlich ist, damit die seitlichen Kräfte, die auf die Passagiere wirken, mit Sicherheit unterhalb eines gewünschten Wertes bleiben. Dieser Wert hängt hauptsächlich vom Krümmungsradius der Schienen, vom Ausmaß der bereits an den Schienen in der Kurve vorgesehenen Überhöhung und der Zuggeschwindigkeit ab. Diese Ausgangsspannung wird dem Hilfsventil 72 eingegeben, welches, wiederum auf die Verstelleinrichtungen 50 einwirkt.

Bei einer anderen Ausführungsform kann die Steuervorrichtung 73 des vorderen Wagens oder der Lokomotive 74 ein Signal auf die Steuervorrichtung 73 des unmittelbar folgenden Wagens über eine Verbindungsleitung 80 aufgeben, so daß die unvermeidliche Verzögerung im Betrieb der Verstelleinrichtung 50 wenigstens bis zu einem gewissen Ausmaß kompensiert werden kann. Bei einem anderen System speist die Steuervorrichtung 73 des vorderen Wagens oder der Lokomotive ein Signal auf eine Rechen- und Zeitvorrichtung 81 über eine Leitung 82, wobei die Vorrichtung 81 durch eine Mehrfachleitung 83 an die Vorrichtung 73 der nachfolgenden Wagen angeschlossen ist und das entsprechende Signal im richtigen Zeitpunkt jeder Steuervorrichtung 73 aufgibt, so daß es die Hilfsventile 72 und die dem entsprechenden Wagen zugeordneten Verstelleinrichtungen 50 für jeden Wagenaufbau betätigt, um die gewünschte Kippung relativ zu den Fahrgestellen zu erreichen, wenn der Wagen die vom ersten Wagen oder der Lokomotive 74 in dem Zeitpunkt eingenommene Stellung erreicht, in dem die entsprechende Messung durchgeführt worden ist. Somit wird das Signal anfänglich unmittelbar auf die Lokomotive oder den Zugwagen aufgegeben, so daß sich dessen Wagenaufbau neigt, während das auf das Hilfsventil des ersten Wagens 75 aufgegebene Signal um ein entsprechendes Zeitmaß verzögert wird, abhängig von der Fahrgeschwindigkeit des Zuges, wie durch den Geschwindigkeitsmesser 79 bestimmt, usw., so daß alle Wagen die Kurve mit der enisprechenden Neigung zum jeweiligen Zeitpunkt durchfahren. Falls eine Lokomotive zum Einsatz kommt, dann ist es mitunter vorzuziehen, daß sich deren Aufbau nicht neigt

Bei der in den Fig.7 bis 10 wiedergegebenen Ausführungsform verbinden die Lenker, die die gewünschte Kippung des Wagenaufbaus um die Längskippachse erlauben und aus einem Lenkergestänge (Positionen 37 bis 45) bestehen, der untere Wiegenteil 22 mit dem Fahrzeugrahmen, wobei jede Achse 38 mit ihrem Ende an einem entsprechenden Paar von parallelen Quervorsprüngen 86 montiert, die vom Fahrzeugrahmen hochstehea Die gesamte Wiege bewegt sich deshalb in der gewünschten Roll- oder Kippbewegung relativ zum Fahrzeugrahmen unter der Wirkung der Verstelleinrichtungen 50, die zwischen dem Rahmen und dem unteren Wiegenteil 22 eingesetzt sind.

^ Unterer und oberer Wiegenteil werden für eine Schwenkbewegung relativ zueinander gelagert, um eine entsprechende Schwenkbewegung des Fahrzeuges relativ zum Fahrzeugaufbau durch die vier federnden Abstützungen 24 zu ermöglichen, wobei sich das

ιυ Drehlager 28 nach oben vom unteren Wiegenleil zum Eingriff mit den beiden Aufhängungen 29 erstreckt. Elastische Puffer 87 federn die kleinen Querbewegungen ab, die dem Drehlager 28 relativ zum oberen Wiegenteil möglich sind.

Die Einrichtungen zur Befestigung des Wagenaufbaus 20 an der Wiege sind die gleichen wie bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 4, wobei die Lenker 55 und 57 relative seitliche und Drehbewegungen verhindern, so daß die Luftfedern 36 nur entsprechende senkrechte Bewegungen aufzunehmen brauchen. Zusätzliche Dämpfer 88 sitzen zwischen dem oberen Wiegenteil und dem Wagenboden. Die Primärradaufhängungen 19 erlauben senkrechte Verschiebung der entsprechenden Laufräder 15 usw., wie bei der ersten Ausführungsform. Das Gewicht des Wagenaufbaus und des oberen Wiegenteiles wird vom Fahrzeugrahmen und dem unteren Wiegenteil durch die federnden Abstützungen 24 aufgenommen, wobei zusätzliche Dämpfer zwischen die Wiegenteile eingeschaltet sind. Die Lenkerverbindung zwischen dem unteren Wiegenteil und dem Fahrzeugrahmen ergibt die gewünschte relative Seitenbewegung durch die Verstelleinrichtungen 50. Wie bei der ersten Ausführungsform sind die erforderlichen Feder- und Montagefunk- tionen in drei bestimmte Gruppen unterteilt, so daß die gleichen üblichen Bauteile zum Einsatz kommen können.

Die Ausführungsform nach den Fig. 7 bis 10 eignet sich insbesondere für die Anwendung auf Personenwagen und erfordert keine automatische Schwenkzentrieranordnung, da die Seitenbewegung der beiden Wiegenteile, die durch die Abstützungen 24 erlaubt ist, geringer ist als diejenige, die durch das Lenkergestänge möglich ist. Die Ausführungsform nach den F i g. 1 bis 4 mit einer automatischen Zentrieranordnung eignet sich insbesondere für Lokomotiven mit motorisiertem Fahrgestell. Eine Variante der Kippsteuerung, die sich insbesondere für die Ausführungsform nach den Fig.7 bis 10 eignet, umfaßt die Verwendung eines Beschleunigungsmessers 89, der von einer Konsole 90 auf dem oberen Wiegenteil 23 getragen wird und auf der Längsmittelachse des Wagens angeordnet ist Das Beschleunigungsmeßgerät mißt die Querbeschleunigung, der der Wagenaufbau beim Durchfahren einer Kurve ausgesetzt ist Das gewonnene elektrische Signal dient nach entsprechender Auswertung dann zur Ansteuerung der Verstelleinrichtungen 50.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Wiegendrehgestell für Schienenfahrzeuge, insbesondere für Schnellzugwagen, mit einem Rahmen, bestehend aus im Querabstand angeordneten Seitenwangen und sich zwischen den Seitenwangen erstreckenden Querholmen, mit wenigstens zwei Radachsen und mit einer Wiegenanordnung, die ein oberes und ein unteres Wiegenteil aufweist, zur verdrehbaren und kippbaren Aufnahme des Wagenkastens, gekennzeichnet durch die Kombination der teilweise bekannten Merkmale, daß:

a) Lagerelemente (Abstützung 24, Drehlager 28, Aufhängung 29) das untere Wiegenteil (22) mit dem Rahmen (Seitenwangen 10 und ί 1) um eine im allgemeinen senkrechte Drehachse drehbar gelagert verbinden;

b) ein Lenkeraufbau (Positionen 37 bis 38) den oberen und unteren Wiegenteil (23 bzw. 22) für eine seitliche Kippbewegung um eine in Wagenlängsrichtung sich erstreckende Kippachse (58) verbindet;

c) eine zwischen den durch Lenker verbundenen Wiegenteilen angeordnete durch eine Steuervorrichtung (Fliehkraftdetektor 67) betätigte Verstelleinrichtung (50) zur Erzeugung der seitlichen Kippbewegung; und

d) eine Federanordnung (Luftfeder 36) am oberen Wiegenteil (23) zur Abstützung des Wagenaufbaus

vorgesehen sind (F ig. 1).

2. Wiegendrehgestell nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, gekennzeichnet durch die Kombination der teilweise bekannten Merkmale, d;il3

a) Lagerelemente (Abstützung 24, Drehlager 28, Aufhängung 29) zwischen dem unteren und dem oberen Wiegenteil (22 bzw. 23) angeordnet sind;

b) ein Lenkeraufbau (Positionen 37 bis 48) den unteren Wiegenteil (22) mit dem Drehgestellrahmen (Seitenwangen 10 und 11) für eine seitliche Kippbewegung um eine in Wagen längsrichtung sich erstreckende Kippuchse (58) verbindet;

c) eine durch eine .Steuervorrichtung (Beschleunigungsmesser 89) betätigte Verstelleinrichtung (50) zur Erzeugung der seitlichen Kippbewegung /wischen dem unteren Wiegenteil (22) und dem Drehgestellrahmen; und

d) eine Federanordnung (Luftfeder 36) am oberen Wiegenteil (23) /ur Abstützung des Wagenkastens

vorgesehen sind (F i g. 7).

3. Wiegendrehgestell nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lenkeraufbau (Positionen Ώ bis 48) zwei im seitlichen Abstand angeordnete Lenker (37) aufweist, die beidseitig der Kippachse (58) angeordnet sind und die jeweils an einer seitlichen Begrenzung des Wiegenteils schwenkbar angekoppelt sind, daß Verbindungslenker (43) an die im seitlichen Abstand angeordneten Lenker (37) angeschlossen sind und diese bei einer Kippbewegiing um die Achse (38) fesseln und daß zusätzliche Lcnkerelemente (Teile 45 bis 48) vorgesehen sind, die die Verbindungslenker (43) und das entsprechende Wiegenteil (22 bzw. 23) verbinden.

4. Wiegendrehgestell nach Anspruch J, dadurch

gekennzeichnet, daß jeder der im seitlichen Abstand angeordnete Lenker (37) aus einem Kurbelhebel besteht, der schwenkbar um seine Acfce (38) am Fahrzeugrahmen oder dem unteren Wiegenteil befestigt ist.

5. Wiegendrehgestell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Wiegenteil (22) mit Teilen sich oberhalb entsprechender Teile des oberen Wiegenteils erstreckt und der obere Wiegenteil durch die im seitlichen Abstand angeordneten Lenker am unteren Wiegenteil aufgehängt ist.

6. Wiegendrehgestell nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zusät/Iichen Lenkerelemente (Teile 45 bis 48) einen herabhängenden Lenker (45) und einen sich seitlich erstreckenden Querlenker (47), der schwenkbar am herabhängenden Lenker (45) und am Verbindungslenker (43) angeschlossen m. aufweisen.

7. Wiegendrehgestell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne!, da/3 eine Vorriehtung(Motoreinheit 32) zum Zentrieren des Drehlagers in Abhängigkeil von Signalen des Fliehkraftdetektors (67) vorgesehen isi.