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Zwelachsiges Schienenfahrzeug Die Erfindung betrifft ein zweiachsiges
Schienenfahrzeug mit einem aus mittleren sowie seitlichen Langträgern und Que-rträgern
bestehenden Untergestell, das sowohl den Wagenaufbau als auch die Laufwerke trägt
und an seinen Stirnseiten mit Mittelpufferkupplungen versehen is-t.
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Die Verwendung von Mittelpufferkupplungen,die sich beispielsweise
in den Vereinigten Staaten seit Jahrzehnten an Schienenfahrzeugen mit Drehgestellen
bewährt haben, ergibt bei zweiachsigen Schienenfahrzeugen Probleme hinsichtlich
der Entgleisungssicherheit.
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WShrend die in uOpa bisher verwendeten Zug- und Stoßvorrichtungen
mit zwei seitlichen Puffern extreme Zick-Zack-Stellungen der zweiachsigen Schienenfahrzeuge
durch Anlage der Puffer verhindern, lassen die geplanten Nittelpufferkupplungen
derartige Stellungen wegen der ausschließlich in der Mitte stattfindenden KraCt-Übertragung
zu. Die seitlichen Puffer ergeben weiterhin bei der Übertragung von Druckkräften
eine günstige Aufteilung und Einleitung dieser Kräfte in der Nähe der Laufwerk-Aufhängung.
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Insbesondere bei unbeladenen Schienenfahrzeugen mit zwei Achsen besteht
die Gefahr, daß diese entgleisen, wenn auf ein Fahrzeug Druckkräfte über die Nittelpufferkupplungen
ausgeübt werden. Durch die Notwendigkeit, eine gewisse seitliche Bewegung fUr die
Spurkränze der Räder innerhalb der Laufschienen zuzulassen, ergeben sich bei miteinander
gekuppelten Schienenfahrzeugen die eingangs erwähnten Zick-Zack-Steliungen. Wenn
in dieser Stellung auf ein zwischen zwei Fahrzeugen befindliches Schienenfahrzeug
Druckkräfte,
beispielsweise beim Auflaufen oder Rangieren ausgeübt werden, rufen diese Druckkräfte
über die Mittelpufferkupplungen ein Drehmoment hervor, das durch die an den SeMìenen
anliegenden Spurkränze von zwei sioh diagonal gegenüberlie'enden' Rädern aufgenommen
werden muß. Befindet -sich das zweiachsige Schienenfahrzeug zusätzlich in einem
Schienenbereich, in dem die beiden Schienenstränge in unterschiedlicher-Höhe verlaufen,
z.B. in Gleisbögen mit großer Rampenneigung durch Überhöhung des äußeren Schienenstranges,
so besteht die Möglichkeit,'das eines der vier Räder nicht oder nur mit unzureichendem
Ruddruck auf der Laufschiene aufsteht, so daß sein Spurkranz nicht in der Lage ist,
die durch das auftretende Drehmoment ausgeübte Seitenkraft aufzufangen. Das Rad
wirdsomit seitlich aus der Schiene -he-ra-usgedrückt, und das Schienenfahrzeug entgleist.
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Man hat zwar versucht, diese Entgleisungsgefahr dadurch zu vermindern,
daß die Tragfedern der- Laufwerke mit weichen Zusatzfedern kombiniert werden, die
das Untergestell bei unbeladenem Fahrzeug tragen und die zusammengedrückt und damit
ausgeschaltet werden, sobald das Schienenfahrzeug beladen wird. Diese weichen -Zusatzfedern
ergeben zwar eine verbesserte Anpassung der einzelnen Räder an in unterschiedlicher
Höhe verlegte Schienenstränge; sie verringern andererseits aber bei verwindungssteifen
Untergestellen die Stabilität des Schienenfahrzeuges in unbeladenem Zustand.
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Der Erfindung liegt die. Aufgabe zugrunde, ein zweiachsiges Schienenfahrzeug
der eingangs beschriebenen Art zur Verwendung von Mittelpufferkupplungen zu schaffen,
dessen Laufwerke sich auch bei unbeladenem Schienenfahrzeug den in unterschiedlicher
Höhe verlaufenden Schienensträngen anpassen und -stets mit dem erforderlichen Raddruck
auf den Laufschienen aufstehen, um die Gefahr von Entgleisungen zu vermeiden.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird-mit der Erfindung vorgeschlagen, das
Untergestell mit mindestens einem um die .Längsmittelachse des Schienenfahrzeuges
schwenkbaren Rahmen zu versehen, der jeweils
ein Laufwerk und eine
fNittelpufferkupplung- trägt und dessen Schwenkbewegung gegenüber den durchgehenden
und durch stirnseitige Querträger miteinander verbundenen seitlichen -Langträgern
begrenzt ist.
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Mit dem Vorschlag der Erfindung wird ein zweiachsiges Schienenfahrzeug
geschaffen, dessen Untergestell und Wagentasten entsprechend den aufzunehmenden
Lasten verwindungssteif ausgebildet werden können, da der gegenüber dem -verwindungssteifen
Untergestell verschwenkbare Rahmen sowohl das-Laufwerk als auch die Nittelpufferkupplung
trägt, so daß sich die Räder des Laufwerkes den in unterschiedlicher Höhe verlegten
Schienensträngen anpassen können und eine einwandfreie aufnahme der Seitenkräfte
erfolgt, die von der MittelnufferkupDlung über die Laufwerk und die Spurkränze der
Räder auf die Laurschienen übertragen werden müssen. Da die Seitenkräfte oberhalb
der Schwenkachse des im Untergestell gelagerten Rahmens durch die kiittelDufferkuDplung
aufgebracht werden, rufen sie zwangsläufig eine Erhöhung des Raddruckes an demjenigen
Rad hervor,dessen Spurkranz die Seitenkräfte auf die Laufschiene zu übertragen hat'.
Hierdurch ergibt sich ein zusätzlicher Abstützeffekt, durch den die Entgleisungssicherheit
erhöht und die Laufeigenschaften des Schienenfahrzeuges auch bei Geradeausfahrt
verbessert werden.
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In Weiterentwicklung des Erfindungsgedankens wird vorgeschlagen, den
schwenkbaren Rahmen aus einem die Nittelpufferkupplung aufnehmenden mittleren Längs
träger, zwei seitlichen Längsträgern und ;jeweils einem die Enden der Längs träger
verbindenden KoDfträger sowie Querträger zu bilden und den Kopfträger sowie den
Querträger des schwenkbaren Rahmens über Schwenkbolzen mit dem stirnseitigen Querträger
bzw. mit einem d durchgehenden Querträger des Untergestelles zu verbinden.
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Bei dieser praktischen Ausführung ergibt sich ein separater Rahmen,
der an einem oder beiden Enden des Untergestelles innerhalb desselben angeordnet
ist und die Mittelpufferkupplung-sowle das Laufwerk trägt. Der mittlere Langträger
des Untergestelles
endet hierbei am zusätzlichen Rahmen, der zur
Fortsetzung des mittleren Langträgers des Untergestelles einen entsprechenden mittleren
Längsträger besitzt. Bei der Verwendung je eines schwenkbaren Rahmens für beide
Laufwerk ist es vorteilhaft, Stabilisationselemente zwischen jedem Rahmen und dem
Untergestell anzuordnen.
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Gemäß einem weiteren Ilerkmal der Erfindung wird für eine andere praktische
Ausführung vorgeschlagen, den mittleren Längs träger des schwenkbaren Rahmens einstückig
mit.dem mittleren Langtrager des Untergestelles auszubilden und den die seitlichen
Langträger -des-Untergestelles miteinander verbindenden cnuerträger, der unmittelbar
neben dem Querträger des schwenlsbaren Rahmens angeordnet und mit diesem mittels
des Schwenkbolzens verbunden ist, unter dem durchgehenden mittleren Langträger hindurchzuführen.
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Bei dieser Ausführungsform wird die Torsionsfähigkeit des mittleren
Langträgers zur Abstützung des schwenkbaren Rahmens gegenüber dem Untergestell und
zur Erzielung von Rückstellkräften -ausgenützt, wobei als Torsionsstrecke im wesentlichen
der Abschnitt des mittleren Langträgers zwischen dem Qtierträger des schwenkbaren
Rahmens und dem ersten Querträger des Untergestelles, der am mittleren Langträger
befestigt ist, herangezogen wird.
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Um den Einbau der Mittelpufferkupplungen in den mittleren Lingsträger
des schwenkbaren Rahmens nicht zu behindern, wird gemäß einem weiteren Merkmal der
Erfindung vorgeschlagen, die Schwenkbolzen an Lagerböcken zu befestigen, die unterhalb
des Untergesteiler bzw. des schwenkbaren Rahmens angeordnet sind. Die Schwenkbewegung
des schwenkbaren Rahmens wird erfindungsgemäß durch Anschläge und/oder Dämpfungselemente
begrenzt. Schließiich können zwischen dem mittleren Lengsträger des schwenkbaren
Rahmens und den seitlichen Llngsträgern Diagonalstreben zur Versteifung des Rahmens
angeordnet sein.
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Auf der Zeichnung sind zwei-Ausfilhrungen eines Untergestelles fUr
das erfindungsgemäße Schienenfahrzeug dargestellt, und zwar zeigt:'
Fig.
1 eine perspektivische Ansicht des--ersten Ausführungsbei spieles eines Untergestelles
mit schwenkbarem Rahmen, Fig. 2 eine Stirnansicht des Untergestelles nach Figur
1, Fig. 3 einen Längsschnitt durch den schwenkbaren Rahmen nach den Figuren 1 und
2 und Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des zweiten AusfUhrungsbeispiels eines
Untergestelles mit schwenkbarem Rahmen, Das Untergestell gemäß der Ausführung nach
den Figuren 1 bis 3 setzt sich in bekannter Weise aus einem mittleren Langträger
1, zwei seitlichen Langträgern 2, zwei stirnseitigen Querträgern 3, zwei durchgehenden
Querträgern 4 und mehreren Querträgersegmenten 5 zusammen, die zwischen dem mittleren
und jeweils einem seitlichen Langträger 1 und 2 angeordnet sind. In den Figuren
1 und 4 ist jeweils nur ein Ende des Untergestelles erkennbar; das andere Ende ist
entsprechend ausgebildet. Im Gegensatz zu den bekannten Untergestellen erstreckt
sich der mittlere Langträger 1 nicht über die gesamte Länge des Untergestells,sondern
lediglich bis zu den durchgehenden Querträgern 4, mit welchen der mittlere Langträger
1 starr verbunden ist.
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Zwischen dem die, seitlichen Langträger 2 an ihren Enden miteinander
verbindenden stirnseitigen Querträger 3 und dem durchgehenden Querträger 4 des Untergestelles
ergibt sich im Untergestell ein freier Raum, in dem ein gegenüber dem Untergestell
schwenkbarer Rahmen angeordnet ist. Dieser schwenkbare Rahmen setzt sich aus einem
mittleren Längsträger 6, zwei seitlichen Längsträgern 7 sowie einem Kopfträger 8
und einem Querträger 9 zusammen, die den mittleren und die seitlichen Längsträger
des Rahmens stirnseitig. miteinander verbinden. Zur Versteifung ist zwischen dem
mittleren Längs träger 6 des Rahmens und jedem seitlichen Langqträger jeweils eine
Diagonalstrebe lo angeordnet.
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Der schwenkbare Rahmen, dessen mittlerer Längsträger 6 zur Aufnahme
der aut den Zeichnungen nicht dargestellten Mittelpufferkupplung bestimmt und deshalb
in seinem Kopfträger 8 mit einer entsprechenden Aussparung versehen ist, trägt außerdem
die Lauf
werke, wozu er an seinen seitlichen Längsträgern 7 Jeweils-mit
zwei Achslagergleitstücken 11 versehen ist. Diese sind in-FiJgur 1 angedeutet. Aus
den Figuren 2 und 3 geht hervor daß die seitlichen Längsträger des schwenkbaren
Rahmens weiterhin mit Federböcken 12 versehen sind, die über Federschaken 13 mit
einer Tragfeder 14 verbunden sind. Diese Tragfeder 14 ist in der Mitte an einem
Achslagergeause 15 befestigt, das zwischen den Achslagergleitstücken 11 in der Höhe
beweglich geführt ist und die mit Rädern 16 versehene Achse 17 aufnimmt. Diese Anordnung
ist den Figuren 2 und 3 zu entnehmen.
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Die innerhalb des Untergestelles an dessen Enden angeordneten Rahmen
sind um Schwenkbolzen 18 schwenkbar gelagert, die auf der Längsmittelachse des Untergestelles
unterhalb des schwenkbaren Rahmens angeordnet sind. Einer dieser Schwenkbolzen 18
verbindet einen unten am Kopfträger 8 des Rahmens angeordneten Lagerbock 19 mit
dem herabgezogenen stirnseitigen Querträger 3 des Untergestelles. Der andere chwenkbolzen
18 verbindet zwei Lagerböcke 19, die an der Unterseite des durchgehenden Querträ
gers 4 des Untergestelles und des Querträgers 9 des Rahmens angeordnet sind.
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Durch die voranstehend beschriebene ^,usbildung und Anordnung des
schwenkbaren Rahmens erhältadieser eine verschwenkbare Lagerung innerhalb des Untergestelles,
wobei bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Schwenkbewegung des Rahmens
durch eine Querstrebe 20 begrenzt ist, die oberhalb des Kopfträgers 8 des Rahmens
angeordnet ist und die beiden seitlichen Langträger 2 des Untergestelles miteinander
verbindet. Die Schwenkbewegung kann andererseits oder zusätzlich durch Dämpfungselemente
begrenzt werden, die an geeigneter Stelle zwischen einem Teil des schwenkbaren Rahmens
und einem Teil des Untergestelles angeordnet sein können; derartige Dämpfungselemente
sind auf der Zeichnung nicht dargestellt. Zur Vervollständigung enthält die Zeichnung
jedoch Eckstücke 21, die als Tragelemente für die nichtsdargestellte Stirnwand dienen,
und ein Abdeckblech 22 für den Einbauräum der nicht gezeichneten Mittelpufferkupplung.
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Wenn über die Mittelpufferkupplung Druckkräfte auf den schwenkbaren
Rahmen ausgeübt werden, wird der in Längsrichtung des Untergestelles verlaufende
enteil der Druckkräfte vom mittleren LX'ngsträger 6 des Rahmens über den am durchgehenden
Querträger 4 des Untergestelles anliegenden Querträger 9 des Rahmens auf den durchgehenden
Querträger 4 und von diesem auf den mittleren Langträger 1 des Untergestelles übertragen.
Der in Querrichtung verlaufende Anteil der Druckkräfte, der vom Spurkranz eines
des 16 auf dienzugehörige Laufschiene übertragen werden muß, gelangt vom mittleren
Längsträger 6 des Rahmens über den Kopfträger 8 und ?uerträger g in einen seitlichen
Längs träger 7 des R nens, von wo er über die Federböcke 12, die Federschaken 13
und die Tragfeder 14- auf das Achslagergehäuse 15 und damit über die Wachse 17 auf
das Rad 16 übertragen wird. Durch die schwenkbare Bagerung des Rahmens um eine unterhalb
der Mittelpufferkupplulg liegende Achse tritt gleichzeitig ein Drehmoment auf,welches
den Erddruck des den seitlichen Anteil der Kraft zu übertragenden Rades 15 erhöht.
Dieses Rad 15 kann sich somit infolge der schwenkbaren Lagerung des Rahmens nicht
nur unterschiedlichen Höhen der Trnufschienen anpassen, sondern unterliegt zugleich
einer erhöhten AndruckkraCt,wenn es Seitenkräfte auf die Laufschiene zu übertragen
hat.
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Auf die i-iittelpufferkupplung ausgeübte Zugkräfte werden vom Kopfträger
8 des Rahmens über den stirnseitigen Querträger 3 des Untergestelles auf die seitlichen
Langträger 2 übertragen.
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Das in Figur 4 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel des Untergestelles
eines zweiachsigen Schienenfahrzeuges unterscheidet sich von der voranstehend beschriebenen
Ausführung lediglich dadurch, daß der mittlere Längs träger -6 des schwenkbaren
Rahmens mit dem mittleren Langträger 1 des Untergestelles einstückig als durchgehender
mittlerer Langträger 23 ausgebildet ist und daß der dem Querträger 9 des Rahmens
benachbarte Querträger des Untergestelles nicht mit dem mittleren Langträger 23
verbunden ist, sondern unter diesem hindurchgeführt ist.Der herabgezogene Querträger
24
verbindet somit lediglich die beiden seitlichen Langträger 2 des Untergestelles
und nimmt den Lagerbock 19 für den Schwenkbolzen 18 auf.
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Bei dieser Ausbildung, bei der der mittlere Langträger 23 sowohl ein
Teil des schwenkbaren Rahmens als auch ein Teil des Untergestelles ist, unterliegt
der mittlere Langträger 23 bei einer Schwenkbewegung des Rahmens einer Torsion,
und zwar auf demjenigen Abschnitt, der zwischen dem am mittleren Langträger. 23
befestigten Querträger 9 des Rahmens und dem ersten Querträger des Untergestellesliegt,
wobei dieser Querträger durch zwei zwischen dem mittleren Langträger 23 und jeweils
einem seitlichen Langträger 2 angeordneten Querträgersegmenten 5 besteht.
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Die auf den durchgehenden Langträger 23 beim Verschwenken des a.h
mens ausgeübte Torsionskraft ruft eine Rückstellkraft hervor, so daß sich bei dem
zweiten Ausführungsbeispiel auf einfache Weise eine sichere Rückstellung des schwenkbaren
Rahmens in die Mittelstellung ergibt.
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Alle anderen Kraftverhältnisse entsprechen auch bei der zweiten Ausführung
den bezüglich des ersten Ausführungsbeispiels dargelegten Gegebenheiten, so daß
auch bei-dieser Ausführung ohne Verwindung derjenigen Teile des Untergestelles,
die den Wagenaufbau tragen, eine gute Anpassungsfähigkeit der Räder an unterschiedliche
Höhen der Laufschienebn gegeben ist. Selbstverständlich können auch bei der zweiten
Ausfuhrung Dämpfuigselemente.zwischen Teilen des schwenkbaren Rahmens und des Untergestelles
angeordnet sein; außerdem ist auch bei dieser Ausführung zur Begrenzung.
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der Schwenkbewegung die Querstrebe 20 vorgesehen.
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Bei beiden Ausführungen ergibt sich somit der Vorteil, daß ein verwindungssteifes
Untergestell zum Traten &n des Wagenaufbaues benutzt werden kann und daß die
Ausgleichsbewegung der Laufwerke an die bei den Laufschienen auRtrete-nden Höhenunterschiede
durch die Verwendung von Rahmen erfolgt, die verschwenkbar innerhalb des Untergestelles
angeordnet sind. Diese verschwenkbaren Rahmen, die jeweils eine Mittelpufferkupplung
und ein Laufwerk tragen,
ermöglichen nicht nur eine gute Übertragung
der in die Mitteln'ufferkupplung eingeleiteten Kräfte auf die Laufwerk, sondern
ergeben eine Erhöhung des Raddruckes des mit seitlichen Kräften belasteten Rades.
Hierdurch wird nicht nur die Entgleisungssicherheit erhöht, sondern es werden die
gesamten Laufeigenschaften des zweiachsigen Schienenfahrzeuges verbessert.