DE2147900A1 - Vorrichtung zum Kippen des Aufbaus fur Schienenfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung "betrifft eine Vorrichtung zum Kippen des Auftaus für. ein Schienenfahrzeug.

Erfindungsgemäß ist ein Mittelträger in Längsrichtung des
Schienenfahrzeuges zwischen dem Fahrzeugaufbau und dem Fahrwerk vorgesehen. Der Fahrzeugaufbau vjird in bezug auf den
Mittelträger mit Hilfe einer Pendel-Kippeinrichtung, die von dem Kippwinkel unabhängig ist, gekippt, während die Kupplung mit den Längsenden des Mittelträgsrs verbunden ist. Der so
aufgebaute Mittelträger eines Fahrzeuges wird mit demjenigen eines anderen Fahrzeuges mit Hilfe einer Kupplung verbunden. Eine solche Verbindung von Mittel träger zu ili^.telofiifjer hab
den Vorteil, die Querkraftkomponente, die auf die Kupplung
einwirkt, wenn der Fahrzeugaufbau eine beliebig genoigte
Stellung in Kurven einnimmt, und die Auswirkung dieser Quer-

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kraftkomponenten auf den Kippwinkel des Fahrzeugaufbau^ auf ein Minimum zu bringen, so daß eine Erhöhung des Entgleisungsquotienten des Fahrzeuges vermieden wird. Daneben hat die oben erwähnte Anordnung voa Mittelträger und Aufbau-Kipp-Einriehtung die Wirkung, die Fahrzeugvibrationen und Stöße, die durch die Passagiere in Kurven bemerkt werden, auf ein Minimum zu bringen und so die Erhöhung der Zuggeschwindigkeit in Kurven zu ermöglichen,

In der Vergangenheit sind verschiedene Vorschläge zur Erhöhung der laufgeschwindigkeit von Schienenzügen gemacht worden. Im Rahmen dieser Vorschläge wurde es als notwendig angesehen, die Zuggeschwindigkeit in Kurven zu erhöhen.

Wenn die Laufgeschwindigkeit in Kurven erhöht wira, wird zugleich die in bezug auf die Laufrichtung seitlich wirkende Kraft, die avf die Passagiere während des Durchfahrens der Kurve einwirkt, erhöht. Aus diesem Grunde muß zur Verwirklichung der Geschwindigkeitserhöhung in Kurven der Fahrzeugaufbau auf die Schienen-Innenseite geneigt v/erden, so daß die seitliche Kraft aufgefangen wird. Dies kann einmal durch ein zwangsgesteuertes Kippsystem, beispielsweise ein System zur Steuerung des Aufbau-Kippwinkels mit Hilfe eines hydraulischen, pneumatlsehen oder mechanischen Kippmechanismus oder mit Hilfe einer Kombination dieser Einrichtungen erreicht werden. Weiterhin ist es möglich, ein sogenanntes Pendel-Aufhängungsnystem zu verwenden, d.h. ein System, das eine Kippung des Fahrzeugaufbaus auf die Innenseite des die Kurve durchlaufenderi Fahrwerkes hin selbsttätig unter Einwirkung der Zentripetalkraft hervorruft, indem das elastische Aufhängungszentrum des Aufbaus oberhalb des Schwerpunktes des Aufbaus vorgesehen. w^;rd.

Dieses Pendel-Aufhätigungssystem wird durch Verwendung einer Verbindung, wie eines T-Elements oder eines geneigten Elements oder durch Verwendung eines Mechanismus zum Abstützen des Auf-

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baus auf beweglichen Rollen oder auf einem in der Mitte festgelegten Drehmechanismus verwirklicht. Auch bei "bekannten Scliienenfahrzeugen ist zur Erhöhung der Geschwindigkeit in Kurven eine .Aufbau-Kippeinrichtung an einer festgelegten Stelle unter dem Fahrzeugaufbau vorgesehen. Unter dieser .Aufbau-Kippeinrichtung sind Stützfedern auf "beiden Seiten der Längsachse des Aufbaus vorgesehen. Die Unterseiten dieser Stützfedern "befinden sich auf dem Fahrwerk.

Die nächste unentbehrliche Bedingung für eine Erhöhung der Geschwindigkeit in Kurven ist die, daß die Kupplungen, die die Fahrzeuge miteinander verbinden, die freie Kippbewegung jedes Fahrzeuges nicht behindern. In dieser Besiehung sind herkömmliche Kupplungen, die am Ende des Fahrzeugaufbaues befestigt rind, unzureichend, weil sie keine ausreichende Schwenkweite in der Richtung quer zu der Laufrichtung des Fahrzeuges zulassen. Daher ist zunächst eine Verbesserung dieses Punktes erforderlich.

Selbst bei ausreichender seitlicher Schwenkweite verbleiben jedoch die folgenden, wesentlichen Schwierigkeiten. Wenn nämlich bei herkömmlichen Schienenfahrzeugen, bei denen eine Kupplung am Ende des Aufbaus befestigt ist, ein Fahrzeug um einen beliebigen Winkel gekippt wird und die Kupplung als Folge von Druckkräften oder Zugkräften auf die Kupplung einwirkt, die mit diesem Fahrzeug als nächste verbunden ist, führt diese Kraft zu einer Veränderung des Kippwinkels des nächsten Fahrzeuges. Die Reaktionskraft, die den Aufbau dieses Fahrzeuges hält, bewirkt einen seitlichen Schub zwischen den Rädern dieses Fahrzeuges und den Schienen, und folglich der Fntgleisungskoeffizient eines Zuges, der diese Fahrzeuge enthält, bedenklich erhöht. Daher ist eine Geschwindigkeitserhöhung in Kurven mit ausreichender Sicherheit bei Anwendung eines der oben erwähnten Kippsysteme nicht zu erwarten.

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Im Hinblick auf diese Nachteile der bekannten Einrichtungen ist es das Hauptziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Aufbau-Kipp-System zu schaffen, durch das die Kurven-Fahrtgeschwindigkeit von Schienenfahrzeugen in sicherer Weise erhöht werden kann, ohne daß !Fahrkomfort aufgegeben wird und ohne jede Möglichkeit einer Verschlechterung des Entgleisungsquotienten.

Weiterhin ist die Erfindung auf einen Zug aus Fahrzeugen gerichtet, die auf sichere Weise mit erhöhter Geschwindigkeit durch Kurven fahren können, wobei der Zug aus Fahrzeugen gebildet wird, deren Aufbau gekippt und bei einigen nicht gekippt wird, wobei die nicht gekippten Fahrzeuge die kippbaren mit Hilfe einer Kombination aus dem Mittelträger und dem Aufbau-Kippmechanismus tragen.

Erfindungsgemäß ist ein Mittelträger in Längsrichtung des Fahrzeugaufbau zwischen dem Aufbau und dem Fahrwerk vorgesehen. Der Fahrzeugaufbau wird relativ zu dem Mittelträger durch eine Pendel-Kippeinrichtung gekippt, die von dem Kippwinkel unabhängig ist. Die Kupplung ist an den Längsenden des Mittelträgers befestigt. Der Mittelträger eine.s Fahrzeugs ist mit demjenigen eines anderen Fahrzeuges mit Hilfe einer Kupplung verbunden. Eine solche Verbindung von Mittelträger zu Mittelträger kann die Querkraftkomponente verringern, die auf die Kupplung einwirkt und die Wirkung dieser Kraft auf den Aufbau-Kippwinkel des Fahrzeuges auf ein Minimum bringen, wenn das gekuppelte Fahrzeug unter einem beliebigen Kippwinkel durch eine Kurve fährt, wodurch die Möglichkeit der Verschlechterung des Entgleisungskoef.fizienten ausgeschaltet wird. Paneben er- ■ möglieht es die erwäunte Kombination aus Mittelträger und Aufbau-Kipp-System, die Vibration des Fahrzeugkörpers und die durch diesen den Passagieren mitgeteilten Stöße bei der Kurvenfahrt auf ein Minimum zu bringen, so daß die Fahrgeschwindigkeit des Schienenfahrzeuges in Kurven auf sichere Weise erhöht

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Im folgenden werden beispielsweise, bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der "beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Pig. 1 bis 7 zeigen Ausführungsformen der Erfindung;

Pig. 1a ist eine Seitenansicht, die die mechanische Verbindung zwischen dem Aufbau und dem Mittelträger geigt;

Pig. 1b ist eine TJnteransicht entsprechend Pig. 1a;

Pig. 2a ist eine Ansicht des Aufbau-Kippmechanismus der Pig. 1a;

Pig. 2b ist ein Schnitt entlang 1c~1c des drehbaren Elements, d.h. eines Teiles des Aufbau-Kippmechanismus der Pig.2a;

Pig. 3a ist eine Endansicht einer anderen Ausi'ährungsf orm als derjenigen der Pig. 2a;

Pig. 3b ist ein Schnitt entlang 3b-3b durch das drehbare Element der Pig. 3a;

Pig. 4 ist eine Endansicht einer dritten Ausführungsform gegenüber Pig. 2a;

Pig. 5a ist eine Seitenansicht, die die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf einen Zug mit mehreren.Fahrzeugen
zeigt;

Pig. 5b ist eine Seitenansicht einer weiteren Anwendungsform der vorliegenden Erfindung;.

Pig. 5c ist eine Seitenansicht einer weiteren Anwendungsform der vorliegenden Erfindung;

Pig. 6aist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels des Aufbau-Kippmechanismus, der zwischen den Endflächen der Fahrzeuge in den Ausführungsformen der J?ig. 5a bis 5c vorgesehen ist.

Pig. 6b ist ein vergrößerter Sohnitt entlang 6b-6b des Auf- bau-Kippmeohanismus der Pig. 6a;

Fig. 6o ist eine Ansioht einor von Pig. 6b abweichenden
Ausführungsform;

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Pig. 6d ist eine Ansicht eines Fahrzeuges, die das Arbeitsprinzip der Aus führung s form der Pig. 6a "bis 6c zeigt.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4 der Hauptaufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben.

In den Pig. 1 bis 4 bezeichnet die Bezugsziffer 1 den Mittelträger. Der Mittelträger ist aus Eisen oder Stahl hergestellt, weist beispielsweise einen Doppel-T-Querschnitt auf und ist ausreichend fest und steif. Er verläuft entlang der Längsachse des Fahrzeuges über dessen Gesamtlänge oder über eine etwas geringere Strecke. An einer festgelegten Stelle des Mittelträgers - im allgemeinen im oberen Mittelbereich zwischen zwei nebeneinander liegenden Rädern w,w', wie in Pig. 1 und 2 geneigt ist - und auf beiden Seiten der Längsachse des Fahrzeuges sind Stützen 2,2· als ein Teil mit dem Mittelträger 1 verbunden. Die Stützen 2,2' sind "beispielsweise so ausgebildet, wie in Pig. 2a gezeigt ist, ö<,h. ihre inneren oberen und unteren Oberflächen sind mit den oberen und unteren Oberflächen des Mittelträgers verbunden, und die oberen und unteren Oberflächen verlaufen schräg nach außen und werden am äußeren Ende wieder parallel. Die Querbreite der Stützen 2,2^! ist in Längsrichtung des Fahrzeuges 8 dieselbe, und die äußeren Kanten der Stützen befinden sich innerhalb der Seitenlinie des Fahrzeugs 8. Die Unterseiten der Stützen 2,2' sind über bekannte Stützfedern 3,3* mit der entsprechenden Oberseite eines bekannten Faiirgestellrahmens 4 verbunden. Der Fahrgestellrahmen 4 ist mit Rädern w,w' über bekannte Einrichtungen verbunden. Die Unterseite des Mittelträgers, die entlang der Längsachse des Fahrzeuges verläuft, ist über eine Mittelplatte 5 mit der entsprechenden Oberseite des Fahrgestellrahmens 4 verbunden.

Zwischen der entsprechenden Oberfläche der Unterseite des Mit telträgers und der Mittelplatte 5 ist ein bestimmter Abstand g

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vorgesehen, so daß sich die Belastung des Fahrzeugsaufbaus nicht direkt über die Mittelplatte 5 auf dem Fahrgestellrahmen 4 abstützt. Daher kann sich der Fahrgestellrahmen frei innerhalt» derselben Ebene in bezug auf den Mittelträger 1 um die Längsachse deB Fahrzeugs drehen. An beiden Enden des Mittelträgers 1 sind bekannte Kupplungen 6 befestigt. Oberhalb der Stützbalken oder Stützen 2,2' liegt die Unterseite der Aufbau-Kippeinrichtung 7, während die Oberseite der Aufbau-Kippeinrichtung 7 an der gegenüberliegenden Unterseite des Fahrzeugaufbaus 8 befestigt ist. Fig. 2a ist ein Schnitt, der Einzelheiten der Aufbau-Kippeinrichtung 7 der Fig. 1 zeigt. In Fig. 2a sind untere Glieder 71»71 * auf der oberen Oberfläche der Stützen 2,2' vorgesehen. Die Oberseite der unteren Glieder ist mit einem gekrümmten Querschnitt ausgestattet. Obere Glieder 72,72' sind an der gegenüberliegenden unteren Oberfläche des Fahrzeugaufbaus 8 befestigt. Die untere Oberfläche der oberen Glieder 72,72' sind ao ausgebildet, daß sie der Form der oberen Oberflächen der unteren Glieder 71,71' folgen. Die gekrümmten Oberflächen der oberen Glieder 72,72' und der unteren Glieder 71»71^f befinden sich auf Kreisen unterschiedlicher Radien, wobei der Punkt 9 der senkrechten Linie oberhalb des Schwerpunktes 80 des Fahrzeugaufbaus 8 den Mittelpunkt bildet, und sie liegen einander in vorbestimmtem Abstand gegenüber. Dieser Abstand zwischen diesen gekrümmten Oberflächen ist so bemessen, daß die drehbaren Glieder 73,73', 74,74' in dem Raum 75 zwischen den gekrümmten Oberflächen frei gleiten, sich drehen oder verschieben können. Die drehbaren Glieder 73,73', 74,74« haben den gleichen Durchmesser. Einzelheiten über die Beziehung zwischen den gekrümmten Oberflächen und den drehbaren Gliedern 73 bis 74' sind in Fig. 2b dargestellt.

Achsen 76s, 76s¹ verlaufen zentral durch die Mittelpunkte der drehbaren Glieder 73,73'. An beiden Enden dieser Achsen sind Ritzel befestigt, "beispielsweise das Ritzel 76' an der Achse 76s¹. Die Ritzel 76 befinden sich oberhalb der Unterseite des

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Raumes 75, d.h.. der gekrümmten Oberfläche, die auf der -.Oberseite des unteren Gliedes ausgebildet ist. Die Ritzel sind so bemessen, daß sie mit Zahnstangen L auf beiden Seiten des Raumes 75 in Eingriff treten. Bei dem Beispiel der Fig. 2b ist die Zahnstange L oberhalb der Unterseite des Raumes 75 ausgebildet.

Es ist wünschenswert, daß die beiden Enden 76,76 des drehbaren Gliedes 73 denselben Durchmesser wie die Ritzel 76^f des drehbaren Gliedes 73' haben. Jedoch sind die Umfange der beiden Enden 76,76 nicht gezahnt, da dieselbe Terzahnung der Enden

76 und der Ritzel 76' eine glatte Drehung und Terschiebung bei dem geringsten Herstellungsfehler der Verzahnung geführden würde. Mit 77 ist ein Verbindungsglied für die Achsen 76s,76s' gekennzeichnet, in das in nicht gezeigte Löcher an beiden Enden die entsprechenden Bereiche der Achsen 76s,76s¹ drehbar eingefügt sind.

Bei diesem Aufbau ermöglicht der Eingriff der Ritzel 76' in die Zahnstange L eine gleichzeitige und gleichmäßige Drehung der drehbaren Glieder 73,73', die durch die Verbindungsglieder 77,77 verbunden sind, in dem Raum 75 zwischen den gekrümmten Oberflächen. Der Aufbau und die Wirkungsweise der drehbaren P Glieder 74,74' sind vollständig dieselben wie diejenigen der drehbaren Glieder 73,73.'. Die Länge der Drehebene innerhalb des Raumes 75 ist ausreichend größer als die Strecke, die die drehbaren Glieder 73,73',74,74 ' bei normalen Kippbewegungen des kippbaren Aufbaus zurücklegen. So wird der Wagenaufbau 8 durch die frei drehbaren Glieder 73 bis 74' innerhalb des Raumes 75 gehalten, während die drehbaren Glieder 73 bis 74' ■ innerhalb des Raumes 75 geführt werden. Daher können, falls die Reibkräfte der Drehung der drehbaren Glieder vernachlässigt werden, die Abstützkräfte für die drehbaren Glieder 73 bis 74', die sich innerhalb des Raumes 75 bewegen und den Fahrzeugaufbau 8 abstützen, als senkrecht zu den gekrümmten Oberflächen betrachtet werden, und dementsprechend wirkt de Resul-

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tierende dieser Kräfte auf einen Punkt 9 auf der senkrechten Achse des Fahrzeugaufbaus 8. Der Punkt 9 wird sodann das elastische Aufhängungszentrum des Fahrzeugaufbaus 8. Da dieser Punkt 9 auf einer senkrechten Linie oberhalb des Schwerpunktes 80 des Fahrzeugaufbaus 8 liegt, kann der Fahrzeugaufbau 8 elastisch und stabil durch die Aufbau-Kippeinrichtung 7 getragen werden.

An einer festgelegten Stelle auf der Längsachse des Fahrzeuges zwischen dein Aufbau und dem Mittelträger 1 ist ein zweigliedriges Teil 11 vorgesehen, durch das die Längskraft des Fahrzeuges auf den Mittelträger 1 übertragen wird. Das Glied 11 kann die in Fig. 1"ö gezeigte Form aufweisen. Es ist flach ausgebildet. Das Glied 11 ist über einen Stift P oder dergl. an dem Mittelträger 1 befactigt und um den Mittelpunkt 11c des mittleren Gliedes 11' drehbar. Seine beiden Enden 11a,11b sind drehbar an einer Befestigungseinrichtung angebracht, die an der Unterseite des Fahrzeugaufbaus befestigt ist. Mit 1Id¹, 1Id¹ ist ein Verbindungsglied bezeichnet, das das Mittelglied 11^! und die Halteglieder 11",11^!ff beweglich, miteinander verbindet. Es ist wünschenswert, daß die Halteglieder 11",11"' dieselbe Länge aufweisen und symmetrisch in bezug auf die Längsachse des Mittelträgers 1 angeordnet sind.

Bei diesem Aufbau der Erfindung ist die Aufbau-Kippeinrichtung 7 auf der Oberseite von Stützen 2,2' befestigt, die mit dem Mittelträger 1, der entlang der Längeachse des Fahrzeuges verläuft, verbunden sind, so daß der Mittelträger 1 beim Fahren des Fahrzeuges durch Kurven keiner Kippbewegung ausgesetzt wird. Der Wagen ist so aufgebaut, daß der Fahrzeugaufbau in bezug auf den Mittelträger i mit Hilfe der Aufbau-Kippeinrichtung 7 gekippt werden kann, während die Kupplungen an den Längsenden des Mittelträgers 1, der nioht gekippt wird, be festigt sind. Wenn ein Zug, der aus Wagen dieses Aufbaus zu-

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sammengesetzt ist, mit einem beliebigen Kippwinkel durch eine Kurve fährt, beeinflußena die Druckkräfte oder Zugkräfte, die auf die Kupplungen einwirken, nicht,wie bei den bekannten Konstruktionen,den Kippwinkel des Y/agenaufbaus noch führt die Reaktion zum Halten des Fahrzeuges-zu £eitenkräften zxvischen den Rädern und Schienen. Daher führt eine Steigerung der Geschwindigkeit in Kurven in keinem 3TaIIe zu einer erhöhten Entgleisungsgefahr .

Wenn andererseits die in Pig. 2a dargestellte Pendel-Aufbau-Kippeinrichtung zwischen der Unterseite des Fahrzeugaufbau^ 8 und der Stütze 2 angeordnet ist, werden die Ritzel 76',73' in eine vorbestimmte Richtung gedreht, wenn der Fahrzeugaufbau 8 einen bestimmten Kippwinkel während der Fahrt durch eino Kurve einnimmt. Dadurch wird der Fahrzeugaufbau 8 in bestimmtem Grade in Richtung der Innenseite des Fahrgestells gekippt. Dementsprechend wird selbst bei Erhöhung der Fahrgeschwindigkeit in der Kurve der Fahrkomfort der Passagiere sichergestellt, da die seitlichen bzw. Zentrifugalkräfte, die auf sie ausgeübt werden, ausgeglichen werden.

Der Aufbau-Kippmechanismus kann zu diesem Zwecke auch kraftgesteuert sein, d.h. der Fahrzeug-Kippwinkel kann durch Einstellung des IfUftvolumens in Luft federn, die beispielsweise zwischen dem Fahrwerk und dem Aufbau vorgesehen sind, entsprechend den Fahrbedingungen in einer Kurve gesteuert werden.

Ein solches System würde jedoch einen Beschleunigungsdetektor, eine Relais-Steuerschaltung, eine ITmschaltventil-Schaltung usw., und damit einen komplizierten Aufbau und Betrieb erforderlich machen. Außerdem würde die Schnelligkeit der Aufbau-Kippung verringert werden. Aus diesen Gründen wird erfindungsgemäß ein Aufbau-Kippmechanismus mit Pendelwirkung verwendet, wie er in den Fig. 2a und 2b dargestellt ist.

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Ein Aufbau-Kippmechanismus, wie er in Fig. 3a und 3b dargestellt ist, kann ebenfalls verwendet werden. Während bei der Kippeinrichtung der Pig. 2a und 2b der Fahrzeugaufbau elastisch durch vier drehbare Glieder 73,73',74,74', die paarweise verbunden sind, getragen wird, sind gemäß Fig. 3a,.3b zwei drehbare Glieder vorgesehen, d.h. die Glieder 73,74 sind getrennt eingebaut. Der in Fig. 3a und 3b gezeigte Aufbau hat jedoch dieselbe Wirkung wie derjenige der Fig. 2a und 2b. In den Fig. 3a und 3b und 2a und 2b sind dieselben Teile mit denselben Bezugsseiehen bezeichnet.

Fig. 4 zeigt eine dritte Ausführungsform der Aufbau-Kippeinrichtung. In den Fig. 4 und 2a,2b bezeichnen dieselben Bezugsziffei-n dieselben Teile. Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform ist ein oberes Glied mit demselben Aufbau, wie er in Fig. 2a und 3a gezeigt ist, an der Unterseite des Fahrzeugaufbaus 8 befestigt, und die Mittelpunkte der drehbaren Glieder 73,74» die sich frei entlang der gekrümmten Oberfläche auf der Unterseite des oberen Gliedes drehen können, sind drehbar auf einer Achse befestigt, die an einem Befestigungsglied 71^f der Stütze 2,2' angebracht ist. Die drehbaren Glieder 73,74 haben denselben Radius,und ihre Mittelpunkte liegen auf demselben Kreis um den Punkt 9, der sich oberhalb des Schwerpunktes des Fahrzeugaufbaus und auf der senkrechten Achse des Fahrzeugaufbau befindet und den Mittelpunkt bildet. So wird auf dieselbe Art, wie bei den Ausführungsformen der Fig. 2a und 3a der Fahrzeugaufbau 8 elastisch durch die drehbaren Glieder 73,74 abgestützt, die sich um den Punkt 9 als elastisches Abstützzentrum entlang der gekrümmten Oberfläche der oberen Glieder drehen. Wenn daher die in Fig. 3a und 4 gezeigte Aufbau-Kippeinrichtung als Aufbau-Kippeinrichtui.^ 7 in Fig. 1 verwendet wird, wird der Fahrzeugaufbau 8 beim Durchlaufen einer Kurve auf dieselbe Art, wie es unter Bezugnahme auf Fig.1 beschrieben wurde, durch die Aufbau-Kippeinrichtung um den Mittelträger gekippt, der seinerseits einer Kippbewegung ausgesetzt wird. So kann dieselbe Wirkung, wie sie unter Bezug-

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nähme auf Fig. 1 und 2a erläutert wurde, erzielt werden, und ' folglich kann die Kurvengeschwindigkeit ohne Verringerung der Sicherheit um 20 "bis 30$ im Vergleich zu "bekannten Fahrzeugkonstruktionen erhöht werden.

Pig. 5a "bis 5c zeigen "bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Grundaufbaues in Anwendung auf einen Zug aus zusammengekuppelten Fahrzeugen.

In Pig. 5a sind mit 82 und 83 Passagierwagen und mit 81 ein Fahrzeug "bezeichnet, das mit einer Antriebseinheit oder mit einem Stromsammler P , wie einem Scherengleitbügel, auf dem

Dach versehen ist. Der Wagen 82 weist entlang der Längsachse zwischen dem Fahrzeugauf "bau und dem Fahrgestellrahmen 4, wie bei der Ausführungsform der Fig. 1, einen Mittelträger 1 auf. An "bestimmter Stelle des Mittelträgers 1 sind auf einer Seite (der linken Seite in Fig. 5a) der Längsachse Träger 2,2' angebracht, deren obere Oberflächen über die Aufbau-Kippeinrichtung 7> entsprechend Fig. 2a,2b,3a,3b und 4 mit der gegenüberliegenden unteren Oberfläche des Fahrzeugaufbaus 82 verbunden sind. Die unteren Oberflächen der Träger 2,2· sind über Stützfedern 3,3' mit den gegenüberliegenden oberen Oberflächen des Fahrgestellrahmens 4 verbunden. An einem Ende des Mittelträgers 1 ist eine bekannte Kupplung 6 befestigt, während das andere Ende des Mittel trägers 1 über eine bekannte Universalkupplung oder eine Kupplung 61 gleichwertiger Ausführung mit dem unteren Teil des Endes des Vfegens 81 verbunden ist, der sich auf der Seite des Wagens 82 befindet. Bestimmte Stellen an beiden Enden der Unterseite des Aufbaus des Wagens 81 sind über Stützfedern 3,3' mit dem Fahrgestell 4 verbunden, und unterhalb des Fahrgestells 4 befinden f'.oh Rader. Der Wagen 81 ist also im Grunde ein bekanntes Fahrzeug ohne Aufbau-Kippeinrichtung. Die einander gegenüberliegenden Enden der Wagen 81 und 82 sind über die Aufbau-Kippeinrichtung 71 verbunden.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Aufbau-Kippeinrichtung 71

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wird nunmehr unter Bezugnahme auf Pig. 6a "bis 6d beschrieben. Die Aufbau-Kippeinrichtung 71 ist in diesem Falle, wie aus Pig. 6a hervorgeht, an der Oberseite des Endgliedes 19 angebracht, das am Ende des Wagens 81 befestigt ist, der mit dem Wagen 82 in Verbindung steht. Die Längsseiten des oberen Gliedes 72' der Aufbau-Kippeinrichtung 71 sind über Verbindungsglieder LK,LK* starr mit Befestigungseinrichtungen P,P' verbunden, die an den gegenüberliegenden Enden des Fahrzeuges 82 befestigt sind, wobei die Verbindungsglieder LK,LK* annähernd parallel angeordnet sind. Da3 Endglied 19 kann sich frei um den Mittelpunkt 71' und den St8ift 77a¹ drehen, der in dessen Mittelpunkt vorgesehen ist.

Die Gleitplatten 71b¹,77b»,71b",77b", die auf der Oberseite des Endgliedes 19 und der Unterseite des Mittelgliedes 71' an beiden Enden des Endgliedes 19 und des Mittelgliedes 71^f befestigt sind, befinden sich miteinander auf gegenüberliegenden Oberflächen in Berührung. Wenn sich daher das Endglied 19 um den Stift 77a¹ dreht, können sich die Gleitplatten frei bewegen, während die Berührung auf den gegenüberliegenden Oberflächen aufrechterhalten wird.

Die obere Oberfläche des Mittelgliedes 71· ist bogenförmig ausgebildet, und die untere Oberfläche des oberen Gliedes 72' ist ähnlich bogenförmig gestaltet, wobei ein vorbestimmter Abstand zu dem Bogen des Mittelgliedes 71' besteht. Wie aus Pig. 6d hervorgeht, liegt der Bogen des oberen Gliedes auf einem Kreis mit dem Radius R^f um den Punkt 9 auf der senkrechten Achse oberhalb des Schwerpunktes 80 des Fahrzeugs 81, während der Bogen des Mittelgliedes in 'Ähnlicher Weise auf einem Kreis mit dem Radius R'-r¹, wobei r¹ der Durchmesser der drehbaren Glieder 73', 74' iet, liegt. Die drehbaren Glieder 73^f,74' sind mit gleichem Durchmesser ausgebildet, so daß sie sich in dem Raum zwischen den beiden gekrümmten Oberflächen drehen können. Die drehbaren

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Glieder 73',74^f arbeiten nach demselben Prinzip wie die Glieder 73,74 gemäß Fig. 2a bis 4, und sie liegen symmetrisch in dem Raum 75. Wenn die Rollreibung der drehbaren Glieder 73',74' vernachlässigt wird, liegen die Stützkräfte des oberen Gliedes 72* auf der gekrümmten Oberfläche senkrecht zu der gekrümmten Oberfläche, so daß die Resultierende dieser Fläche als durch den Punkt 9 auf der senkrechten Achse des Fahrzeugaufbau 81 gehend angesehen werden kann. Dadurch wird der Punkt 9 das elastische Abstützzentrum des Fahrzaugaufbaues. Dieser Punkt liegt oberhalb des Schwerpunktes 80 des Fahrzeugaufbaues 81, ^ so daß der Fahrzeugaufbau 82 zuverlässig gekippt wird.

Fig. 6c zeigt eine gegenüber Fig. 6b abgewandelte Ausführungsform. In Fig. 6c und 6b bezeichnen gleiche Bezugsziffern gleiche Teile.

Die Ausführungsform der Fig. 6c ist dadurch gekennzeichnet, daß die obere Oberfläche des Mittelgliedes 71" flach ist, wobei die Befestigungsglieder 73'f, 74'f an geeigneten Stellen dieser befestigt sind und dieoStifte P an den Stutζeinrichtungen 73^!f, 74^ff, angebracht und die drehbaren Glieder 73', 74' drehbar an diesen Stiften P befestigt sind. In diesem Falle wird, wie es im Zusammenhang mit Fig. 6b beschrieben wurde, das elastische w Fahrzeugaufbau-Abstützzentrum der drehbaren Glieder 73',74S die sich entlang der gekrümmten Oberfläche der Unterseite des oberen Gliedes 72' drehen, durch den Punkt 9 gebildet. Dadurch führt die Ausführungsform der Fig. 6c zu denselben Er gebnissen, wie diejenige der Fig. 6b.

Die Wagen 83 und 81 werden symmetrisch zu den Wagen 81 und 82 mit Hilfe des Mittelträgers 1, der Kupplung ti and der Aufbau-Kippe inrichtung 7, 71 gekuppelt. Dadurch liegt die Aufbau-Kippeinrichtung 7 zwischen dem Aufbau und dem Fahrwerk in

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dem Wagen 82, wie auf der linken Seite in Pig. 1a gezeigt ist, jedoch, kann die Aufbau-Kippeinrichtung 7 auf der rechten Seite gemäß Fig. 1a fortgelassen v/erden. Im Falle des Wagens 83 kann ebenfalls die Aufbau-Kippeinrichtung auf der Seite des Viagens 81 fortgelassen werden. Bei einem Zug, wie er in Fig. 5a dargestellt ist, der diese Zusammensetzung aufweist, sind die beiden unteren Enden des Wagens 81, der eine Antriebseinheit oder eine Scherengleitschiene des Fahrzeugs 81 trägt, das zumindest ein Teil zum Einsteigen oder Aussteigen der Passagiere enthält, mit je einem Ende der Mittelträger 1,1 über eine Universalkupplung 61 verbunden, wobei die Mittelträger 1,1 der Fahrzeugaufbauten 82,83 gegenüber der Universalkupplung 61 über den Aufbau-Kippmechanismus 7 zwischen dem Aufbau unci dem Fahrgestell und der Aufbau des Viagens 81 direkt mit dem Fahrgestellrahmen 4 über Stütjfedern 3,3' verbunden sind. An den Endflächen der Wagen 82,82,82 und 83 ist die Aufbau-Kippeinrichtung 71 vorgesehen, wie sie in Fig. 6a,6c dargestellt ist.

Daher wird der Viagen 81 in der Kurve keiner Kippbewegung ausgesetzt. Die Wagen 82,83 sind als Wagen aufgebaut, bei denen die Kippbewegung des Aufbaues in Kurven um den Mittelträger 1 oder den nicht kippbaren Wagen 81 mit Hilfe von Aufbau-Kippeinrichtungen 7,71 erfolgt.

Bei diesem Beispiel eines Zuges der obigen Zusammensetzung kann folgende Wirkung erzielt werden.

Wenn ein Wagen 81 mit einem Stromabnehmer Pg auf dem Dach durch eine Kurve läuft und sein Aufbau gekippt wird, besteht die Gefahr, daß der Stromabnehmer Pg außer Berührung mit dem Oberleitungsdraht kon-mt und d&durch die Kurven-Halterungen beschädigt. Dies kann vermieden werden, indem das Drehzentrum der Aufbau-Kippung dicht an die Stelle des Stromabnehmers Pg gelegt wird. Wenn jedoch der Fahrzeugaufbau mit einem derartig hoch liegenden Drehzentrum gekippt wird, wird die seitliche Verschiebung des Schwerpunktes des Aufbaues so groß, daß die

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Fahrsicherheit des Fahrzeuges abnimmt. Nach alledem muß der maximale Kippwinkel festgelegt werden.

Als nächstes soll der Ein- und Ausstieg yon Passagieren in ' und aus einem Fahrzeug betrachtet werden. Wenn dieses Fahrzeug mit einer Pendelaufhängung entsprechend Fig. 1 bis 3b versehen ist, muß der Fahrzeugaufbau in der Kurve exakt entsprechend der Größe des Moments, das entlang der Längsachse des Aufbaues entsteht, gekippt werden. Das Moment, das bei der Kurvenfahrt entsteht, beruht auf der Zentrifugalkraft. Wenn Passagiere

. das F hrzeug betreten oder verlassen, verursacht eine zeitweilige Konzentration der Passagiere am Eingang oder Ausgang ein Moment aufgrund einseitiger Belastung des Fahrzeugs. Bei der Kurvenfahrt ist es wünschenswert, daß der Fahrzeugaufbau um einen bestimmten Winkel gekippt wird, aber im F^lie des Einstiegs oder Ausstiegs von Personen ist es wünschenswert, daß der Kippwinkel so klein ist, daß er den Komfort der Passagiere nicht beeinträchtigt. Aus diesem Grunde sollte das Moment im ersteren Falle ausreichend größer als das Moment im letzteren Falle sein, das eine bestimmte Größe entsprechend der Anzahl der Fahrgäste, die sich an einer Stelle konzentrieren, und ihrer Stellung in dem Fahrzeug aufweist. Das Moment ist im ersteren Falle das Produkt des Abstandes von dem. elastischen

) Aufbau-Abstützzentrum des Aufbaus zu dem Schwerpunkt des Aufbaues, multipliziert mit der Zentrifugalkraft aufgrund des Aufbaugewichts. Zur Erhöhung des Viertes dieses Produkts muß der Abstand von dem elastischen Aufbau-Stützzentrum zu dem Aufbauschwerpunkt vergrößert werden, jedoch wäre dies im Hinblick auf den Stromabnehmer, wie erwähnt, nachteilig.

Bei der in Fig. 5a dargestellten Ausführungsi'oru sind die Wagen 82,83 in dem Zug so ausgebildet, daß sie um den Mittelträger und den nicht kippbaren Wagen 81 mit Hilfe der Aufbau-Kippeinrichtung 7,71 kippbar sind, während der Wagen 81, der mit einem Stromabnehmer oder einer schweren Antriebseinheit ver-

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sehen ist, mit dem Mittelträger 1 verbunden ist und nicht gekippt wird.

Daher "können bei der Kurvenfahrt die Wagen 82,83 in der beschriebenen Art gekippt werden und die auf die Fahrgäste einwirkenden seitlichen Kräfte ausgeglichen werden, so daß der Fahrkomfort für die Fahrgäste erhalten bleibt. Andererseits ist der Kippwinkel des Wagens 81, der durch die Federn 3,3 begrenzt wird, kleiner als der Kippwinkel der Wagen 82,83, und entsprechend treten keine Schwierigkeiten bezüglich des Stromabnehmers und keine übermäßigen Schwenkbewegungen auf. Daher kann ein Zug, 39 nach Verwendungszweck, aus geeigneten Wagen zusammengesetzt werden.

Da die Kupplungen 6,6 zumindest auf einer Seite an dem Mittelträger angebracht sind, ist die Gefahr, daß die Fahrzeuge in der Kurve abgedrängt werden, auf ein Minimum begrenzt.

Fig. 5b zeigt eine andere Ausführungsform als Fig. 5a. Die Teile 1,3,4,6,61,7,71,11,19,82,83 und W in Fig. 5b sind dieselben wie bei Fig. 5a. In Fig. 5b entspricht der nicht kippbare Wagen 81' dem Wagen 81 der Fig. 5a und ist in Längsrichtung kürzer als der Wagen 81 ausgebildet. In diesem Falle wird der Wagen 81» für den Einstieg und Ausstieg der Fahrgäste verwendet. Da der Wagen 81· keine Antriebseinheit enthält, reicht ein Fahrgestell zum Tragen des Fahrzeugaufbaus aus.

Fig. 5c zeigt eine weitere, von Fig. 5a abweichende Ausführungsform. In Fig. 5c bezeichnen die Bezugsziffern 1,3,4,6,61,19, 7,71,11,81·,82 dieselben Teile, wie in Fig. 5a. Mit 84 ist ein kippbarer Wagen, wie in Fig. 5b, dargestellt. In Fig. 5c i3t der Aufbau des kippbaren Wagens 83 in Längsrichtung verlängert. In diesem Falle ist für den kippbaren Wagen 83 keine Aufbau-Kippeinrichtung 7 unterhalb des Aufbaues vorgesehen, und zwischen der unteren Langsmittelflache des Wagenaufbaues 83

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und der oberen Oberfläche des Mittelträgers 1 "besteht ein Zwischenraum, während beide Enden des Mittelträgers 1 über Universalkupplungen 61 an den unteren Enden der Wagen 81',81' in Fahrtrichtung angeordnet sind. Bei diesem Aufbau ist der Wagen 83 über eine Kippeinrichtung 71 mit den Wagen 81·,81' an gegenüberliegenden Enden verbunden,-während der Mittelträger durch die nicht kippbaren Teile des Wagens 81',81· getragen wird. In diesem Falle wird der Wagen 83 elastisch durch die beiden Aufbau-Kippeinrichtungen 71 abgestützt. Die Aufbau-Kippeinrichtung 71 muß zu diesem Zwecke kräftig genug gebaut sein.

In Fig. 5a bis 5c sind die Wagen 81,81', mit denen der Mittelträger 1 verbunden ist, nicht durch die Aufbau-Kippeinrichtungen 7,71 kippbar, während die Wagen 82,83,84 Wagen sind, die um den Mittel.träger 1 mit Hilfe der Aufbau-Kippeinrichtung gekippt werden können.

In den Fig. 5a bis 5c sind kippbare und nicht kippbare Fahrzeuge zu einem Zug zusammengesetzt, und die kippbaren Fahrzeuge werden zum Befördern von Fahrgästen, die nicht kippbaren zur Anbringung von Stromabnehmern oder Antriebseinrichtungen oder für Ein- und Ausstiege für die Fahrgäste verwendet. Bei der Kurvenfahrt werden die Aufbauten der Fahrgastwagen um den Mit-" telträger oder das nicht kippbare Fahrzeug in Richtung der Innenseite der Schiene gekippt. Daher ist die Querkraftkomponente, die auf die Kupplung 6, die an einem Ende des Mittelträgers befestigt ist, einwirkt, kleiner als bei einem herkömmlichen Zug, und der Kippwinkel der Wagen wird durch diese Kraft nicht beeinflußt. Daher sind im Gegensatz zu bekannten Fahrzeugen die Druck- oder Zugkräfte und die den Aufbau abstützenden Gegenkräfte außerstande, einen seitlichen Schub zwischen den Rädern und den Schienen zur Erhöhung des Entgleisimgskoeffizienten herbeizuführen.

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Die nicht kippbaren Wagen 81,81· sind so gebaut, daß sie lediglich, über die Stützfedern gekippt werden können, so daß bei diesen Wagen keine Schwierigkeiten auftreten, wie sie bei herkömmlichen Fahrzeugen mit Stromabnehmern vorkommen. Dasselbe gilt, wenn die Wagen Antriebseinheiten tragen.

Im Falle der kippbaren Wagen 82,83 wird der Fahrkomfort für die Fahrgäste durch Kippen der Wagen um einen ausreichenden Winkel sichergestellt. Im Gegensatz dazu besteht keine ITotwendigkeit zur Berücksichtigung des Fahrkomforts bei Wagen, die einen Stromabnehmer oder eine Antriebseinrichtung tragen. Im Falle des Wagens 81' gemäß Fig. 5d, der lediglich dem Einstieg und Ausstieg der Fahrgäste dient, wird Rücksicht auf das Moment genommen, das durch zeitweilige Konzentrierung Ton Fahrgästen hervorgerufen wird, und durch Verwendung der Stützfedern in der beschriebenen Art kann der Kippwinkel des Aufbaues kleiner gehalten werden als bei kippbaren Wagen, so daß der Fahrkomfort der Fahrgäste erhöht wird.

Weiterhin wird gemäß Fig. 5c der Wagen 83 nur mit Hilfe der Aufbau-Kippeinrichtung 71 gekippt, wie in den Fig. 6a bis 6d gezeigt ist.

Die Aufbau-Kippeinrichtung 71 dieser Ausführungsform hat folgende Vorteile. Wenn eine Aufbau-Kippeinrichtung 7 auf dem Fahrgestell angebracht ist, ist die Bauweise der Stützfedern 3, die in Fig. 2a bis 4 gezeigt ist, eingeschränkt. Dieser Einschränkung steht der Verkürzung der Räderbasis des Fahrgestells, der Verringerung des Fahrgestellgewichtes und der Verringerung der Ffihrzeughöhe entgegen. Eine Verkürzung der Radbasis des Fahrgestells ist eine wichtige Bedingung für die Reduzierung der seitlichen Schubkräfte in der Kurve. Das verringerte Gewicht des Fahrgestelles ist eine wichtige Voraussetzung zum Ausgleichen der Wirkung des Radgewichtes auf den Schienen; eine verringerte Höhe des Fahrzeugaufbaues ist eine wichtige

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Bedingung zum Ausgleich des Verlustes der Sturzsicherheit "bei erhöhter Geschwindigkeit in der Kurve.

Bei der Aufbau-Kippeinrichtung 71, die - wie in Pig. 6a und 6b gezeigt ist - im oberen Bereich der Endfläche des Wagens 81 vorgesehen ist, ist die Spalte zwischen dem elastischen Drehpunkt 9 und der gekrümmten Oberfläche des oberen Gliedes 72' oder der gekrümmten Oberfläche des Mittelgliedes 71 klein. Dies führt zu folgenden Vorteilen:

1. Wenn die Rollreibung der drehbaren Glieder 72',73' als konstant angesehen wird, ist das Kipp-Widerstandsmoment

" klein im Vergleich zu dem Radius der Drehoberfläche,

und folglich ist das Aufbau-Kippwiderstandsmoment klein.

2. Wenn der Radius des Bogens des oberen Gliedes 72 als R und der Radius des drehbaren Gliedes 73,74 als r bezeichnet wird (Pig. 3a), ist der Oberflächendruck auf der Drehoberfläche proportional jM/r - 1/R. Wenn daher gemäß Pig. 6a bis 6d der Radius der drehbaren Glieder 73',74' und der Radius des Bogens des oberen Gliedes 72' als r^! und R¹ bezeichnet werden, gilt r¹ < r für R¹< R, sofern der zulässige Oberflächen-Berührungsdruck gleich ist. Daher können bei der Aufbau-Kippeinrichtung der Pig. 6a

) bis 6d die drehbaren Glieder 73',74' kleiner als bei der

in Pig. 1 bis 4 dargestellten Einrichtung sein.

Daher kann entsprechend der Ausführungsform der Pig. 5a bis 5c die Kurvengeschwindigkeit des Pahrzeuges auf sichere Weise erhöht werden, ohne daß der Pahrkomfort für die Pahrgäste nachläßt.

Wie aus den obigen Ausführungen hervorgeht, kann mit Hilfe der vorliegenden Erfindung die Geschwindigkeit eines Zuges in Kurven auf sicherere.Art als bei herkömmlichen Fahrzeugen

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erhö.ht werden. Wenn ein Zug auf die in Pig. 5a bis c gezeigte Art zusammengesetzt ist, kann jedes Fahrzeug in dem Zug unter optimalen Bedingungen durch, die Kurve fahren. Durch die Erfindung wird es ermöglicht, die Kurvengeschwindigkeit von Fahrzeugen unter optimalen Bedingungen zu erhöhen.

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Claims (3)

Patentansprüche

1. \Aufbau-Kippeinrichtung für Schienenfahrzeuge, d a /durch gekennzeichnet, daß ein Mittel-

^-^ träger in Längsrichtung des Schienenfahrzeuges zwischen dem Fahrzeugaufbau und dem Fahrwerk vorgesehen ist, und daß das Schienenfahrzeug in "bezug auf den Mittelträger, der keinen Einfluß auf den Zippwinkel hat, rait Hilfe einer Pendel-Aufbau-Kippeinrichtung gekippt wird.

2. Aufbau-Kippeinrichtung für Schienenfahrzeuge nach Anspruch 1·, dadurch gekennzeichnet, daß Stützen an dem Mittelträger in Querrichtung zu der Achse des Mittelträgers an vorbestimmten Stellen des Mittelträgers befestigt sind, deren Unterseiten über Stützfedern mit dem Fahrwerk in Verbindung stehen, daß eine Aufbau-Kippeinrichtung auf der oberen Oberfläche dieser Stützen vorgesehen ist, die das Fahrzeug elastisch über drehbare Glieder trägt, und daß die Aufbau-Kippeinrichtung mit dem Fahrzeugaufbau in Verbindung steht und das elastische Abstützzentrum des Fahrzeugaufbaues bezüglich dieser drehbaren Glieder in einem Punkt vorgesehen ist, der auf der senkrechten Achse oberhalb des Schwerpunktes des Fahrzeugaufbaues liegt, so daß der Fahrzeugaufbau um den Mittelträger mit Hilfe der Aufbau-Kippeinrichtung gekippt werden kann.

3. Aufbau-Kippeinrichtung für Schienenfahrzeuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, daß ein Ende des Mittelträgers über eine Universalkupplung an der Unterseite des angrenzenden, nicht kippbaren Fahrzeuges befestigt ist, und daß eine Pendel-Kippeinrichtung zwischen den

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Endflächen des kippbaren und des nicht kippbaren Fahrzeuges vorgesehen ist.

Aufbau-Kippeinrichtung für Schienenfahrzeuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Enden des Mittelträgers über Universalkupplungen an der Unterseite angrenzender, nicht kippbarer Fahrzeuge befestigt sind, und daß Pendel-Kippeinrichtungen zwischen den Endflächen des kippbaren und den gegenüberliegenden Endflächen der nicht kippbaren Fahrzeuge vorgesehen sind.

Aufbau-Kippeinrichtung für Schienenfahrzeuge nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein oberes Glied und ein Hittelglied im oberen Bereich der Endfläche eines Wagens sowie dadurch, daß die Unterseite des oberen Gliedes eine gekrümmte Oberfläche aufweist, die ein Teil eines Kreises um einen Punkt auf der senkrechten Linie oberhalb des Schwerpunktes des Aufbaues bildet, daß die Oberseite des Hittelgliedes eine gekrümmte Oberfläche aufv;eist, die ein Teil eines Kreises mit anderem Radius um denselben Hittelpunkt darstellt, daß zwischen diesen beiden gekrümmten Oberflächen bewegliche Glieder drehbar angeordnet sind, daß das Mittelglied in Berührung mit der Oberseite des Endgliedes kommt und über einen Stift drehbar ist, der an der Unterseite des Mittelgliedes vorgesehen ist, und daß beide Seiten des oberen Gliedes starr über ein Gestänge mit dem unteren Teil der Endfläche des angrenzenden Wagens verbunden sind.

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