DE2049857A1

DE2049857A1 - Torsionally soft motor bogie for rail vehicles

Info

Publication number: DE2049857A1
Application number: DE19702049857
Authority: DE
Inventors: Hans 3581 Rhunda Stotzer Karl Sigismund Dipl Ing Voß Uwe Dipl Ing 1000 Berlin Diehng
Original assignee: Wegmann & Co, 3500 Kassel, Allgemei ne Elektnzitatsgesellschaft AEG, TeIe funken, 6000 Frankfurt
Priority date: 1970-10-10
Filing date: 1970-10-10
Publication date: 1972-04-13
Also published as: CH546663A; AT317985B; FR2111404A5; SE365170B

Description

Dr. HEINZ FEDcP
Dr. WOLF-D. FEDErIDr. HEINZ FEDcP
Dr. WOLF-D. FEDErI

Patemonwaita Akte 70-10/20-75 Patemonwaita files 70-10 / 20-75

4 Düsseldorf *-*■4 Düsseldorf * - * ■

An vvehrhahr. '? - κ5tn.r, 9. Oktober 1970 WF/KaTo vvehrhahr. '? - κ5tn.r, October 9, 1970 WF / Ka

Firma Wegmann & Go., Kassel und Allgemeine Elektricitätsgesellsohaft AE&. Telefunken, Frankfurt/Main Wegmann & Go., Kassel and Allgemeine Elektricitätsgesell sohaft AE &. Telefunken, Frankfurt / Main

Verwindungsweiches Triebdrehgestell für Schienenfahrzeuge.Torsionally soft motor bogie for rail vehicles.

Die Erfindung betrifft ein verwindungsweiches Triebdrehgestell für Schienenfahrzeuge in Η-Bauart mit zwei Längsträgern und zwei Querträgern.The invention relates to a torsionally soft motor bogie for rail vehicles in Η-design with two longitudinal members and two Cross members.

Während früher für Schienenfahrzeuge durchweg verwindungssteife Drehgestelle verwendet wurden, in denen die Radsätze über Federn gelagert waren, geht man neuerdings mehr und mehr dazu über, verwindungsweiche Drehgestelle zu verwenden, d.h. Drehgestelle, die einer Verwindung einen soviel geringeren Widerstand entgegensetzen, als die üblichen verwindungssteifen Drehgestelle, daß beim Verwinden des Drehgestelles die Raddruckdifferenzen höchstens gleich, zweckmäßigerweise jedoch niedriger sind als die Raddruckdifferenzen, die bei einem verwindungssteifen Drehgestell auftreten, das sich über Achsfedern auf den Radsätzen abstützt.While previously torsion-resistant bogies were used throughout for rail vehicles, in which the wheel sets had springs were stored, there has recently been more and more of them being torsion-soft To use bogies, i.e. bogies that offer so much less resistance to torsion, than the usual torsion-resistant bogies that when twisting the bogie, the wheel pressure differences are at most equal, but advantageously lower than that Wheel pressure differences that occur in a torsion-resistant bogie that is supported by axle springs on the wheelsets.

Es wurden für solche verwindungsweiche Drehgestelle schon verschiedene Konstruktionen vorgeschlagen, die sich bei Laufdrehgestellen bewährt haben. Bei einem Triebdrehgestell ist die Lösung der Aufgabe wesentlich schwieriger, weil trotz der Verwindung des Drehgestelles die Antriebskraft einwandfrei auf die Radachse oder die Radachsen übertragen werden muß. Eine besondereDifferent bogies have already been developed for such warp-soft bogies Proposed constructions that have proven themselves in running bogies. In the case of a motor bogie, the The solution to the task is much more difficult, because despite the twisting of the bogie, the drive force is working properly on the Wheel axle or axles must be transferred. A special

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Schwierigkeit entsteht dadurch, daß nach Möglichkeit in jedem Drehgestell nur ein Motor vorgesehen sein soll, da die Kosten für den Antrieb, wenn statt eines größeren^ mehrere kleinere Motoren verwendet werden, mit der Anzahl der Motoren ansteigen.Difficulty arises from the fact that if possible only one motor should be provided in each bogie, since the costs for the drive, if several smaller motors are used instead of one larger ^, increase with the number of motors.

Die Aufgabe wird bei einem Triebdrehgestell in Η-Bauart mit zwei Längsträgem und zwei Querträgern gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die außerhalb oder innerhalb der Räder liegenden Längsträger in dem mittleren Abschnitt zwischen den Anschlußstellen der Querträger verdrehweich, an den überstehenden Enden dagegen verdrehsteif und die Querträger verdrehweich ausgebildet sind, der Motor mit der Antriebswelle in Fahrtrichtung zwischen den Querträgern in Dreipunktlagerung aufgehängt ist und die beiden Radächsen über Kegelradgetriebe und Drehmomentenkupplung antreibt und das Drehgestell mit dem Wagenkasten drehzapfenlos durch außen liegende Lenkerstangen verbunden ist, und sich der Wagenkasten auf dem Drehgestell über torusfb'rmige Gasfederbälge abstützt.The task is with a motor bogie in Η-design with two Longitudinal beams and two cross beams according to the invention thereby solved that the outside or inside of the wheels lying longitudinal members in the middle section between the connection points the cross member is torsionally soft, but at the protruding ends it is torsionally stiff and the cross member is torsionally soft are, the engine with the drive shaft is suspended in the direction of travel between the cross members in three-point mounting and the both wheel axles via bevel gear and torque coupling drives and the bogie with the car body is pivotless is connected by external handlebars, and the car body is on the bogie via torus-shaped gas bellows supports.

Unter verdrehweichen Trägern sind dabei Träger verstanden, die einer Verdrehung einen verhältnismäßig geringen Widerstand entgegensetzen. Ein ausgesprochen verdrehsteifer Träger ist beispielsweise ein Rohr oder ein Kastenträger. Schneidet man ein Rohr oder einen Kastenträger in Längsrichtung auf, so erhält man einen verdrehweichen Träger, bei dessen Verdrehung sich die Kanten des Längsschlitzes in Längsrichtung gegeneinander verschieben. Allgemein kann gesagt werden, daß ein Träger verdrehweich ist, wenn er über seine gesamte Länge einen Querschnitt mit offenem Profil aufweist. Ein I-Träger z.B. ist dann verdrehweich, wenn die beim Verdrehen auftretenden Längsverschiebungen in Ober- und Untergurt nicht behindert werden. Bei dem Drehgestäl gemäß der Erfindung kann die Verdrehweichheit der Querträger insbesondere dadurch erreicht werden, daß sie in den an die Längsträger angrenzenden Abschnitten bajonettförmig nach untenIn this case, torsionally flexible carriers are understood to mean carriers which offer a relatively low resistance to rotation. A particularly torsionally stiff girder is, for example, a pipe or a box girder. One cuts in Pipe or a box girder in the longitudinal direction, one obtains a torsionally flexible girder, when the girder is rotated Move the edges of the longitudinal slot against each other in the longitudinal direction. In general it can be said that a carrier is torsionally soft is when it has an open profile cross-section over its entire length. An I-beam, for example, is then torsionally flexible, if the longitudinal displacements in the upper and lower chords that occur when twisting are not hindered. At the swivel According to the invention, the torsional softness of the cross member can be achieved in particular by the fact that they are in the Longitudinal beams adjoining sections bayonet-shaped downwards

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abgesetzt sind. Die dadurch entstehende Wölbung des Ober- und Untergurtes nimmt beim Verdrehen der Träger die Längsverschiebungen auf, so daß nur geringe, die Verdrehung behindernde Gegenkräfte entstehen. Bei den Längsträgern können an den Enden des mittleren, verdrehweichen Abschnittes die Untergurte bajonettförmig nach oben abgesetzt sein, so daß auch hier die Wölbung des Untergurtes die Längsverschiebungen zulässt. Die Enden der Längsträger dagegen, mit denen diese auf den Radachsen aufliegen, können als Kastenträger ausgebildet sein.are discontinued. The resulting curvature of the upper and lower chords takes the longitudinal shifts when the girders are twisted on, so that only slight counter-forces that hinder the rotation arise. In the case of the side members, at the ends of the middle, torsionally flexible section, the lower chords bayonet-shaped be offset upwards, so that here too the curvature of the lower chord allows the longitudinal displacements. The ends of the In contrast, the side members with which they rest on the wheel axles can be designed as box girders.

Diese verdrehsteifen Enden der Längsträger stützen sich unmittelbar auf die Radlager ab. Eine weiche, senkrechte Federung zwischen Drehgestell und Radsatz, wie sie bei verwindungssteifen Drehgestellen üblich ist, ist nicht erforderlich. Es genügt zur Verbesserung der Laufeigenschaften, eine Achsanlenkung vorzusehen, die in senkrechter Richtung und in Richtung quer zur Fahrtrichtung hart und nur in Fahrtrichtung relativ weich ist. Dies hat zur Folge, daß die senkrechten Relativbewegungen zwischen der Hohlwelle des Getriebes und der Achswelle sehr klein sind, wodurch es ermöglicht wird, von dem Getriebe ohne Einschaltung von Übertragungsgliedern, die in der Lage sind, größere Federwege auszugleichen, lediglich über eine Drehmomentenkupplung auf die Radachsen überzugehen. Die Verwendung einer Achsanlenkung, die nur in Fahrtrichtung eine merkliche, aber auch in dieser Richtung verhältnismäßig geringe Nachgiebigkeit besitzt, hat den Vorteil, daß sich jeder Radsatz des Drehgestelles beim Durchfahren von Kurven radial zum Gleisbogen anstellen kann, was eine Verbesserung der Haftreibung zwischen Rad und Schiene und eine wesentliche Verbesserung der Entgleisungssicherheit und der Laufflächen- und Spurkranzabnutzung zur Folge hat.These torsionally rigid ends of the side members are directly supported on the wheel bearings. A soft, vertical suspension between the bogie and the wheelset, as found on torsion-resistant bogies is common is not required. To improve the running properties, it is sufficient to provide an axle linkage, which is hard in the vertical direction and in the direction transverse to the direction of travel and only relatively soft in the direction of travel. this has with the result that the vertical relative movements between the hollow shaft of the transmission and the axle shaft are very small, which means it is made possible by the transmission without engaging Transmission links that are able to compensate for greater spring travel, only via a torque coupling to the To pass wheel axles. The use of an axle linkage that only has a noticeable flexibility in the direction of travel, but also relatively low flexibility in this direction, has the advantage that each wheel set of the bogie can adjust radially to the curved track when driving through curves, which is an improvement the static friction between wheel and rail and a significant improvement in derailment safety and the running surface and wheel flange wear.

Die Querträger und die mittleren Abschnitte der Längsträger ergeben auf diese Weise ein νerwindungsweiches Rechteck, und in der Längsmittelebene dieses Rechtecks ist der Antriebsmotor etwa inThe cross members and the middle sections of the side members result in this way a soft rectangle, and in the The drive motor is approximately in the longitudinal center plane of this rectangle

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Höhe der Radachsen aufgehängt. Diese Aufhängung des Motors wird dadurch ermöglicht, daß einerseits die Querträger in ihrem mittleren Teil nach oben abgesetzt sind, so daß unter den Querträgern Raum für die Kraftübertragung vom Motor zu den Radachsen bleibt, und andererseits in der Mitte des Drehgestells ein Drehzapfen nicht vorgesehen ist, so daß die Mitte des Drehgestells genügend Raum zur Aufnahme des Motors bietet. Die Dreipunktiagerung des Motors an den Querträgern kann zweckmäßig in der Weise erfolgen, daß der Motor an dem einen Querträger an zwei symmetrisch angeordneten, an dem anderen Querträger an einem in etwa der Mitte angeordneten Federelement aufgehängt ist. Als Federelement können zweckmäßig gegeneinander vorgespannte Gummifedern dienen. Durch die Lagerung des Motors in der Längsmittelebene des Drehgestells und in Höhe der Radachsen wird erreicht, daß bei Verwindung des Drehgestells, bei der die Radachsen gegeneinander um die in Fahrtrichtung liegende Mittelachse verdreht sind, sich nur geringe Differenzen in der Lage der Radachsen zum Motor ergeben, was es ermöglicht, die Radachsen durch die Abtriebswelle des Motors über Kegelradgetriebe anzutreiben, wobei zum Ausgleich von Stoßen zwischen Kegelradgetriebe und Radachse noch eine Drehmomentenkupplung eingeschaltet ist.Suspended height of the wheel axles. This suspension of the engine is made possible by the fact that on the one hand the cross member in its middle Part are set off upwards, so that space remains under the cross members for the power transmission from the engine to the wheel axles, and on the other hand, a pivot pin is not provided in the center of the bogie so that the center of the bogie is sufficient Offers space to accommodate the engine. The three-point bearing of the Motor on the cross members can be carried out in such a way that the motor on one cross member on two symmetrically arranged, is suspended on the other cross member on a spring element arranged approximately in the middle. As a spring element rubber springs preloaded against each other can be used. Because the motor is mounted in the longitudinal center plane of the bogie and at the level of the wheel axles it is achieved that when the bogie is twisted, the wheel axles turn around against each other the central axis in the direction of travel is twisted, there are only minor differences in the position of the wheel axes to the motor, which makes it possible to drive the wheel axles through the output shaft of the motor via bevel gears, with compensation a torque clutch is still switched on from impact between the bevel gear and the wheel axle.

Zur Führung des drehzapfenlosen Drehgestells ist eine an sich bekannte Führung durch außen liegende Lenkerstangen vorgesJaen, und zur Abstützung des Wagenkastens auf dem Drehgestell sind torusförmige Gasfederbälge vorgesehen, die die Eigenschaft haben, nicht nur die nötige Abfederung in senkrechter Richtung zu gewährleisten, sondern die auch einer Verdrehung des Drehgestelles gegen den Wagenkasten nur verhältnismäßig geringe Kräfte entgegensetzen. A known per se is used to guide the pivot-less bogie Guiding by means of external handlebars provided, and toroidal ones are used to support the car body on the bogie Gas spring bellows are provided, which have the property of not only ensuring the necessary cushioning in the vertical direction, but which also oppose a rotation of the bogie against the car body only relatively small forces.

Die Verwendung nur eines Fahrmotors je Drehgestell ermöglicht ferner auch die sinnvolle und wirtschaftliche Verwendung kollektorloser Fahrmotoren in synchroner oder asynchroner BauartThe use of only one drive motor per bogie also enables sensible and economical use Brushless traction motors in synchronous or asynchronous design

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mit oder ohne Schleifringe, da zum Erzielen eines einwandfreien Parallellaufes jeder Fahrmotor eine eigene elektronische Regelung "benötigt.with or without slip rings, since to achieve a perfect Parallel running each drive motor requires its own electronic control ".

Ein Ausführungsbeispiel eines Drehgestells nach der Erfindung ist in den Abbildungen dargestellt_o An embodiment of a bogie according to the invention is shown in the figures _o

Abbildung 1 zeigt das Drehgestell in Seitenansicht_o Abbildung 2 zeigt das gleiche Drehgestell in Aufsicht. Abbildung 3 zeigt einen Schnitt nach der Linie III-III in Abbildung 2 οFigure 1 shows the bogie in side view _o Figure 2 shows the same bogie in top view. Figure 3 shows a section along the line III-III in Figure 2 ο

Abbildung 4 zeigt einen Schnitt nach der Linie IV-IY in Abbildung 2.Figure 4 shows a section along the line IV-IY in Figure 2.

Abbildung 5 zeigt einen Teilschnitt nach der Linie V-V in Abbildung 2.Figure 5 shows a partial section along the line V-V in Figure 2.

Der Drehgestellrahmen besteht aus den Längsträgern 1 und den Querträgern 2„ Die Längsträger sind jeweils in ihrem mittleren Abschnitt la dadurch verdrehweich, daß der Untergurt bei Ib nach oben gezogen ist, so daß sich Längsverschiebungen im Untergurt durch geringe Verbiegung des gewölbten Seiles auswirken können, ohne daß im Material hohe Zug- oder Druckspannungen auftreten. Auf die beiden Endstücke des Längsträgers sind, wie insbesondere die Abbildungen 1 und 4 erkennen lassen, die als Kastenträger ausgebildeten Teile Ic aufgeschweißt, wodurch diese Endstücke der Längsträger verdrehsteif sind.The bogie frame consists of the longitudinal beams 1 and the cross beams 2 “The longitudinal beams are each in their middle Section la is twisted in that the lower chord is pulled upwards at Ib, so that there are longitudinal shifts in the lower chord can have an effect due to slight bending of the curved rope without high tensile or compressive stresses occurring in the material. on The two end pieces of the longitudinal girder are, as can be seen in particular from Figures 1 and 4, that are designed as box girders Parts Ic welded on, as a result of which these end pieces of the side members are torsionally rigid.

Die Formgebung der Querträger 2 ist aus Abbildung 4 ersichtlich. Die Querträger sind bei 2a nach unten gezogen und dadurch verdrehweich, weil die Längsverschiebungen sowohl im Ober- als auch im Untergurt durch die Wölbung aufgenommen werden, so daß keine hohen Spannungen im Material entstehen, obwohl Ober- und Untergurt an die Längsträger angesehweißt sind. Diese Formgebung der Querträger ermöglich.*: ^s, ae:i Kot or 3 und die Kegelradgetriebe 4, deren Gehäuse mit den Motorgehäuse fest verbunden sein können, so im Drehgestell aufzuhängen, daß die Motorachse mindestens a? ■■ nähernd in Höhe der Radachsen 5 der Ääder 6 liegt. Der Motoi istThe shape of the cross member 2 can be seen in Figure 4. The cross members are pulled down at 2a and are therefore twistable because the longitudinal displacements in both the upper and lower chords are absorbed by the curvature, so that no high stresses arise in the material, although the upper and lower chords are welded to the longitudinal members. This shape of the cross members enables. *: ^ S, ae: i Kot or 3 and the bevel gears 4, the housing of which can be firmly connected to the motor housing, to be suspended in the bogie so that the motor axis is at least a? ■■ is approximately at the level of the wheel axles 5 of the Ääder 6. The Motoi is

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an den Querträgern 2, wie die Abbildungen 2, 4 und 5 zeigen, mittels der Federn 7 aufgehängt, und zwar an dem einen Querträger mittels zweier Federn, die symmetrisch zur Längsmittelebeiie liegen und an dem anderen Querträger mittels einer Feder, die in der Längsmittelebene liegt. Wie insbesondere die Abbildungen 4 und 5 erkennen lassen, können diese Federn als gegeneinander verspannte Gummifedern gestaltet sein, wobei nach Abbildung 4 die Befestigung mittels zweier am Kegelradgetriebe angeordneter Laschen 8 erfolgt, während am andern Querträger, wie Abbildung 5 zeigt, für die Einpunktaufhängung über den Laschen 8 ein Bügel 9 angeordnet ist. Zum Ausgleich der unterschiedlichen Höhe der Aufhängung können die Querträger 2, wie Abbildung 3 zeigt, unterschiedlich hoch nach oben abgesetzt sein. Zur Übertragung der Antriebskraft vom Kegelradgetriebe 4 auf die Radachse 5 dient je eine Drehmomentenkupplung 10.on the cross members 2, as shown in Figures 2, 4 and 5, suspended by means of the springs 7, namely on the one cross member by means of two springs which are symmetrical to the longitudinal center and on the other cross member by means of a spring which lies in the longitudinal center plane. Like in particular Figures 4 and 5 can be seen, these springs can be designed as mutually braced rubber springs, the attachment according to Figure 4 takes place by means of two tabs 8 arranged on the bevel gear, while on the other cross member, as Figure 5 shows, for the one-point suspension over the tabs 8, a bracket 9 is arranged. To compensate for the different heights of the suspension the cross members 2, as shown in Figure 3, can be set up at different heights. To transmit the driving force A torque clutch 10 is used from the bevel gear 4 to the wheel axle 5.

Der in Abbildung 1 gestrichelt angedeutete Wagenkasten 11 stützt sich auf die Längsträger 1 des Drehgestelles über die torusförmigen Gasfederbälge 12 ab. Zur Führung des drehzapfenlosen Drehgestelles ist ein Gestänge 13 vorgesehen, dessen Stangen gelenkig einerseits an den Zapfen 14 des Drehgestells und andererseits an den Winkelhebeln 15, die um am Wagenkasten 11 befestigte Zapfen 16 drehbar sind, angreifen.The car body 11, indicated by dashed lines in Figure 1, is supported on the longitudinal members 1 of the bogie via the toroidal ones Gas spring bellows 12. For guiding the pivotless Bogie a linkage 13 is provided, the rods articulated on the one hand to the pin 14 of the bogie and on the other hand on the angle levers 15, which are rotatable about pins 16 attached to the car body 11, attack.

Das Triebdrehgestell nach der Erfindung zeichnet sich nicht nur durch eine einfache Bauart und Antrieb der Radachsen durch einen einzigen Motor aus, es besitzt auch eine geringe Bauhöhe, die es ermöglicht, den Wagenkastenboden so niedrig über Schienenoberkante zu legen, als es die Größe der Räder und das bei der Verwindung des Drehgestelles erforderliche Spiel zwischen Rad- und Wagenkasten zulassen.The motor bogie according to the invention is not only characterized by a simple design and drive of the wheel axles by one single engine, it also has a low profile, which makes it possible to keep the car body floor so low above the top of the rails to place than the size of the wheels and the required play between the wheel and the twisting of the bogie Allow car body.

Patentansprüche - 7 - Claims - 7 -

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Claims

I. / 7erwindungsoftware.es motor bogie for rail vehicles in Η-design with two longitudinal members and two cross members, characterized in that the longitudinal members (l) lying outside or inside the wheels in the middle section (la) between the connection points of the cross members (2) torsionally soft and on the other hand torsionally rigid at the protruding ends (ic) and the cross members (2) are designed to be torsionally soft, the motor (3) with the output shaft in the direction of travel is suspended between the cross members (2) in a three-point bearing and the two wheel axles (5) via bevel gears (4) and torque coupling (10) drives, and the bogie is connected to the car body (11) without pivot pins by external handlebars (13), and the car body is supported on the bogie via torus-shaped gas bellows (12).

2. torsionally soft motor bogie according to claim 1, characterized in that the motor (3) is suspended on the one cross member (2) on two symmetrically arranged, on the other cross member on an approximately in the middle arranged spring element (7).

3. Verwindungsweicb.es motorized bogie according to claim 1 or 2, characterized in that the cross members (2) in the sections (2a) adjoining the longitudinal members (l) are offset downwards in a bayonet shape.

4. Verwindungsverbind.es motorized bogie according to claim 1 or 2, characterized in that in the longitudinal members (l) at the ends (Ib) of the central torsionally soft section (la) the lower chords are offset upwards in a bayonet shape.

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