DE2237449C2 - Vorrichtung zum Lastausgleich angetriebener Achsen von Drehgestellen bei Schienenfahrzeugen mit Zugelementen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Lastausgleich angetriebener Achsen von Drehgestellen bei'Schienenfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Vorrichtungen, sogenannte Tiefzugvorrichtungen, sind sehr einfach, zuverlässig, praktisch wartungslos und gestatten im Gegensatz zu anderen Vorrichtungen für den gleichen Zweck einen vollständigen Lastausgleich bei allen Größen der Zugkraft der Lokomotive. In vielen Fällen haben bei ihnen jedoch Tauchbewegungen des Fahrzeugrahmens mit dem Kasten gegenüber dem Drehgestell sowie Veränderungen der Zugkraft horizontale Bewegungen des Drehgestells gegenüber d.in Kasten zur Folge. Das äußert sich durch Zuckungen der Lokomotive und der ersten Wagen eines Zuges in Längsrichtung während der Fahrt.

Der im Anspruch I angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, welche diesen Nachteil nicht aufweist und bei welcher keine Veränderungen der Lage des Drehgestells gegenüber dem Fahrzeugrahmen in der Längsrichtung als Folge von Federungsbewegungen oder Veränderungen der Zugkraft entstehen.

Die Lösung dieser Aufgabe wird erreicht durch eine Ausgleichvorrichtung, welche zwischen der Spannvorrichtung und den Zugelementen angeordnet ist und zur Übertragung der Kraft der Spannvorrichtung auf die Zugelemente dient, wobei sie bei einer Erhöhung der Zugkraft in einem der Zugelemente eine gleiche Verminderung der Zugkraft des anderen Zugelements bewirkt und gleichzeitig ausschließlich gleich große Bewegungen in entgegengesetzten Richtungen der Zugelemente gegenüber dem Drehgestell- bzw. dem Fahrzeugrahmen zuläßt, derart, daß eine Bewegung des Drehgestellrahmen gegenüber dem Fahrzeugrahmen in der Richtung der Längsachse des Fahrzeugrahmens verhindert wird.

Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die Stellung des Drehgestells in Längsrichtung des Fahrzeugrahmens von der vom Drehgestell ausgeübten Zugkraft wie auch von seiner Einfederun« unabhängig bleibt und daher die erwähnten Zuckungen nicht > ntstehcn können,

Bei einer möglichen Ausführungsform des Prinzips können die Zugelemente auf Arme von zweiarmigen Rebeln einwirken, die miteinander verbunden und durch eine gemeinsame Feder belastet sind, Dadurch wird eine einfache mechanische Ausbildung erhalten, welche ebenfalls alle Vorteile aufweist, die durch die erfindungsgemäße Maßnahme erzielbar sind. Dabei ist es möglich, die Hebel am Drehgestell drehbar zu lagern, wobei ihre von den Armen, an welchen die Zugelemente angreifen, entfernten Hebelarme auf einer gemeinsamen Feder abgestützt sind, welche die Zugkraft in den Zugelementen bildet. Bei dieser Ausführungsform wird die Abgleichvorrichtung durch die gemeinsame Abstützung der Hebelarme auf der gemeinsamen Feder gebildet.

Weiter ist es auch möglich, die Hebel am Fahrzeugrahmen drehbar zu lagern und durch ein Verbindungselement miteinander zu verbinden, das eine gegenseitige Drehung der Hebel im entgegengesetzten Prehsinn bewirkt. Diese Ausführungsform kann in vielen Fällen vorgezogen werden, weil sie räumlich wenig anspruchsvoll ist.

Andererseits ist es möglich, ein die Zugclemente verbindendes Gestänge vorzusehen, das an den Anschlußstellen an die Zugelemente beweglich am Drehgestell abgestützt ist. einen in der Mitte des Drehgestelle befindlichen Zapfen zur Übertragung der Antriebskraft umschließt und eine elastische Spannvorrichtung aufweist, die im Gestünde gleich große entgegengesetzte Bewegungen an beiden Seiten des Zapfens bewirkt. Vorzugsweise kann dabei das Gestänge ein mit vorstehenden Armen versehenes doppeltes Parallelogramm enthalten, an dessen Armen die Spannvorrichtung angreift. Diese Ausl'ührungsform ermöglicht die Erzielung einer großen Zugkraft in den Zugelementen mit verhältnismäßig schwachen Federn, weil zwischen den Hebelarmen des Parallelogramms und der Arme ein großes Übersetzungsverhältnis erzielbar ist.

Schließlich ist es möglich, die Zugelement mit hydraulischen Zylindern zu versehen, deren Zylinderräume durch Leitungen mit Zylinderräumen eines Zylinders mit abgestufter Bohrung und mit einem Differentialkolben mit zwei gleich großen kolbenflächen angeschlossen sind, wobei dir Kolben unter dem Einfluß der Federkraft eines elastischen Elements steht.

Dadurch, daß sich die Achsen der Zugstangen in einem Punkt A auf der Hohe der Schienenobcrkante in der Mitte zwischen den Antriebsachsen schneiden. wirci in bekannter Weise erreicht, daß Achslasten. d. h. die Normalkräfte der beiden Achsen eines Drehgestells, stets gleich sind, unabhängig von der Größe der Zugkräfte am Umfang der Räder der Antriebsachsen. E:s wird die sonst entstehende Entlastung der vorderen Achse und zusätzliche Belastung der hinteren Achse vermieden, so daß eine optimale Ausnützung der Adhäsionskraft der Achsen und somit der Lokomotive ermöglicht wird.

Die Erfindung wird an Hand in der Zeichnuni; schematisch dargestellter Ausführungsbeispicle erläutert.

Es zeigt

Fig. I ein Schema einer ersten mechanischen Ausführungsform der Vorrichtung, welches hauptsächlieh zur Erläuterung des F.rfindungsgcdankens dient,

Fig. 2 ein Schema ciiier zweiten Ausfühmngsform der Erfindung mit mechanischen Mitteln,

Fig.3 ein Schema einer hydraulischen Ausführungsform,

Fig,4 ein etwas gegenständlicher dargestelltes Schema einer dritten mechanischen Ausführungsform der Vorrichtung,

F i g. 5 den Schnitt V-V aus der F i g. 4 und

Fig.6 eine Teilansicht einer anderen Ausführungsform des Gestänges aus der F i g. 5,

In der F i g. 1 ist ein Fohrzeugrahmen 1 einer Lokomotive dargestellt, welcher über Sekundärfedern 2 auf einem Drehgestellrahmen 3 abgestützt ist. Der Drehgestellrahmen 3 ist seinerseits über Primärfedern 4 auf Antriebsachsen 5 abgestützt, die durch nicht dargestellte Motoren, z. B. Elektromotoren, angetrieben sind.

Zur Übertragung der Zugkraft der Antriebsachsen 5 auf den Fahrzeugrahmen sind Zugstangen 6 vorgesehen, deren äußere Enden am Fahrzeugrahmen 1 in Zapfen 7 aufgehängt sind. Die inneren Enden der Zugstangen 6 greifen an äußeren Armen 9 von Hebeln 10 an, die arn Drehgestellrahmen 3 in Zapfen 8 drehbar gelagert sind. Die Zugstangen 6, welche den Drehgestellrahmen 3 mit dem Fahrzeugrahmen 1 verbinden, sind in einer zur Längsachse des Fahrzeugrahmens parallelen vertikaler. P'jene um gleiche A'inkcl -. schräg zur Horizontalen angeordnet und stellen daher symmetrisch zu einer vertikalen Querebene. Die Achsen der Zugstangen 6 schneiden sich in einem Punkt A auf der Höhe der Schienenoberkante, wobei der Punkte in der Mitte zwischen den Antriebsachsen 5 liegt. Die Hebel 10 sind außerdem mit inneren, längeren Hebelarmen 11 versehen. die sich gemeinsam auf einer Feder 12 abstützen. Die Hebelarme 11 können miteinander durch einen Zapfen 13 verbunden sein, der in Langlöchern geführt ist. die in den Enden der Hebelarme 11 ausgebildet sind. Eine solche Verbindung der Hebelarme 11 ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, weil der Zweck der Anordnung bereits durch die gemeinsame Abstützung auf der Feder 12 erreicht wird.

Bei der Ausführungsform nach der F i g. 1 ist die Feder 12 so dimensioniert, daß sie in den Zugstangen 6 Zugkräfte /· 2 und Fl bildet, üeren Summe größer ist als die höchste, im Betrieb auftretende Zugkraft aller Antriebsachsen 5 des Drehirestellrahmens3. Wenn am Drehgestellrahmen 3 keine Zugkraft wirkt, sind die beiden Kräfte /1 und /-2 gleich. Sobald jedoch die Antriebsmotoren der Antriebsachsen 5 Zugkräfte bilden, werden diese auf den Fahrzeugrahmen 1 auf die Weise übertragen, daß sich eine Kraft, z. B. bei einer Fahrtrichtung nach links die Kraft Fl gegenüber der Kraft Fl, vergrößert. Die Ausgleichvorrichtung, welche durch die gemeinsame Auflage der Hebelarme U auf der Feder 12 gebildet wird, hat dabei zur Folge, daß die Erhöhung der Zugkraft in einer Zugstange eine gleiche Verminderung „ier Zugkraft in der anderen Zugslange zur Folge hat. Dadurch bleibt die Summe der Zugkräfte, deren vertikale Komponenten die Sekundärfedern 2 belastet, gleich, so daß eine Erhöhung der Zugkraft nicht ein zusätzliches Zusammendrücken der Federn 2 zur Folge hat. Andererseits wird die Größe der Zugkraft nicht von Federungsbewegungen des Drehgestellrahmens 3 gegenüber dem Fahrzeugrahmen 1 beeinflußt. Die Hebel 10 lassen bei ihren durch Federungsbewegungen verursachten Schwenkbewegungen nu^r gleich große, in entgegengesetzten Richtungen verlaufende Bewegung der I ί-

5 * 6

den der Zugstangen 6 gegenüber dem Drchgcstellrah- des beiieffendcn Drehgestells verursachte Zugkraft,

men 3 zu. Dadurch werden Bewegungen des Drehge- An der Stelle des hydropneumatischcn Speichers 39

stclls gegenüber dem Fahrzeugrahmen in der Rieh- kann eine Feder \ ei wendel werden, die direkt auf

lung seiner Längsachse verhindert. den Differentialkolbcn 38 einwirkt.

Die F i g. 2 zcict eine Ausführungsform der Vor- 5 Die F-i g. 4 und 5 /eigen eine weitere mechanische

richtung, bei welcher die Hebel nicht am Drehgestell- Ausfiihrungsform der Frfindimg, die besonders leicht

rahmen, sondern am Fahrzeugrahmen befestigt sind. bei bestellenden Drehgestellen verwendet werden

Dadurch wird eine Ausführungstorm gewonnen, die kann.

in vielen Fällen aus Platzgründen einfacher realisier- Die Fig. 4 zeigt einen Drehgestellrahmen 40. in

bar ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind am io welchem Radachsen 41 gelagert sind. Der Drchge-

Fahrzcugrahmen 1 Lagerarme 20 befestigt, in denen stellrahmen 40 ist ähnlich wie der Diehgeslellrah-

drehbar zweiarmige Hebel 21 und 22 gelagert sind. men 3 nach der F i ι·.. 2 unten mit einem Zapfen 42

An einem Arm des Hebels 22 greift eine Zugfeder 23 versehen, an welchen zwei scherenartig angeordnete

an, am anderen eine Zugstange 24 und eine Verhin- Hebel 43 gelagert sind. Die Hebel 43 sind miteinan-

dungsstange 25. Die Verbindungsstange führt zu 15 der durch Glieder 44 verbunden, die zusammen mit

einem Arm des Hebels 21, an dessen anderem Arm den Hebeln 43 zwei Parallelogramme bilden. An den

eine zweite Zugstange 24 angelenkt ist. Die beiden Verbindungsstellen der Hebel 43 und der Glieder 44

Zugstangen 24 sind durch eine Stange 27 miteinan- sind Zapfen angeordnet, welche eine gegenseitige

der verbunden, die einen Lagerring 28 enthält, wcl- Drehung dieser Teile gestatten. An den Zapfen,

eher einen Zapfen 29 umschließt. Der Zapfen 29 ist ao welche an beiden Seiten die Glieder 44 miteinander

in der Mitte des Drehgestells befestigt. Die Verbin- verbinden, sind Stangen 45 angelcnkt. an deren äu-

dungsstellen zwischen der Zugstange 24 und der ßeren Enden Lagerkugeln 46 angeordnet sind, die

Stange 27 sowie der Zugstange 26 und der Stange 27 sich entlang einer Bahn 47 abwälzen, die an der un-

bcfindcn sich auf Gleitschuhcn 30. die in bekannter tcrcn Seite des Drehgcslellrahmens 40 angeordnet ist.

Weise am Drehgestellrahmen 3 gleitend geführt 25 Im Bereich der Lagerkugeln 46 sind an den Stangen

sind. 45 Zugstangen 48 angeschlossen, welche den Zug-

Dic Vorrichtung wirkt in der gleichen Weise wie stangen der voher genannten Ausführungsbcispiclc die Vorrichtung nach der Fig. 1. Die Stange 27 mit entsprechen und in gleicher Weise wie diese am Loden Zapfen 29 und die Gleitschuhe 30 gestatten eine komotivrahmcn angelcnkt sind.

Drehung des Drchslellrahmens3 gegenüber der Vor- 30 Wie aus der F i g. 5 hervorgeht, sind die äußeren

richtung. Diese Anordnung ist jedoch an sich bc- Enden der Hebel 43 miteinander durch Zugfedern 49

kannt. verbunden, welche in den Zugstangen 48 Zugkräfte

Die Fig. 3 zeigt eine hydraulische Ausführungs- bilden. Die durch die Teile 43 und 44 gebildete Au^- form der Vorrichtung. Bei dieser Ausführungsform glühvorrichtung hat in Verbindung mit der Spannsind Zugstangen 31 mit hydraulischen Zylindern 33 35 vorrichtung (Zugfeder 49) die Eigenschaft, daß eine versehen, in denen mit den Zugstangen 31 verbun- Vergrößerung der Zugkraft in einer der Zugstangen dene Kolben beweglich sind. Die Zyiinderräumc der 48 zu einer gleich großen Verminderung der in der Zylinder 33 sind durch hydraulische Leitungen 35 anderen Zugstange wirkenden Zugkraft führt, bei und 36 mit einem Zylinder 37 verbunden, der eine gleichzeitiger Verhinderung von Längsbewegungen abgestufte Bohrung aufweist, in welcher ein Differen- 40 des Drehgestells gegenüber dem in der F i g. 4 nicht tiaikolben 38 beweglich ist. Der Diffcrcntialkolben dargestellten Fahrzeugrahmen.

38 hat zwei Kolbenteilc mit gleichen Kolbenflnchen. Die F i g. (1 zeigt eine Ausführungsform der Spann-

Die Leitungen 35 und 36 sind an die den Kolbcnflä- vorrichtung mit Hebeln 43' und Gliedern 44'. welche

chcn zugeordneten Zylinderräume angeschlossen. für eine Betätigung durch eine Druckfeder anstatt

Der obere Zylinderraum des Zylinders 37 ist mit 45 der Zugfeder 49 geeignet ist. Die Druckfeder kann

einem hydropneumatischen Speicher 39 verbunden. z. B. wie in der Fi g. 6 dargestellt, durch einen Zylin-

welcher auf den Kolben mit einem elastischen Druck der 50 mit einem darin beweglichen Kolber 51 sebil-

cinwirkt und in diesem Fall die Spannvorrichtung dct sein.

bildet. Der Druck des Speichers 39 ist so gewählt. In allen Beispielen wurden in der Zeichnung Dreh-

daß wieder, wie bei den obengenannten Beispielen, 50 gestelle mit nur zwei Achsen dargestellt. Es versteht

in den Zugstangen 31 Zugkräfte entstehen, deren sich jedoch, daß die Vorrichtung analog auch bei

Summe größer ist als die maximale in einem der Drehgestellen mit drei und mehr Achsen anwendbar

Zugelcmente durch die Antriebskräfte der Achsen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Lastausgleich angetriebener Achsen von Drehgestellen bei Schienenfahrzeugen mit Zugelementen, die das Drehgestell mit dem Fahrzeugrahmen verbinden und in einer zur Längsachse des 'Fahrzeugrahmens parallelen vertikalen Ebene schräg zur Horizontalen und symmetrisch zu einer vertikalen Querebene angeordnet sind und deren Achsen sich im Bereich der w Höhe der Schienenoberkante schneiden, sowie mit einer Spannvorrichtung zur Bildung von Zugkräften in den Zugelementen, deren Summe größer ist als die in einem der Zugelemente durch die Antriebskräfte der Achsen des betreffenden Drehgestells verursachte Zugkraft, gekennzeichnet durch eine Ausgleichvorrichtung (Teile 10, 21 und 22 bzw. 37 bzw. 43 und 44 bzw. 43' und 44'), welche zwischen der Spannvorrichtung (Feder 12 und Zugfeder 23 bzw. Speicher 39 bzw. Zugfeder 49 bzw. Zylinder 50) und den Zugelementen (Zugstangen 6, 34, 31 bzw. 48) angeordnet ist und zur Überiiagung der Kraft der Spannvorrichtung auf die Zugelemente dient, wobei sie bei einer Erhöhung der Zugkraft in einem der Zugelemente eine gleiche Verminderung der Zugkraft des anderen Zugelements bewirkt und gleichzeitig ausschließlich gleich große Bewegungen in entgegengesetzten Richtungen der Zugelemente gegenüber dam Drehgestell- bzw. dem Fahrzeugrahmen zuläßt, derart, daß eine Bewegung des Drehgestellrahmens (3, 40) gegenüber dem Fahrzeugrahmen (1) in der Richtung der Längsachse des Fahrzeugrahmens verhindert wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugelemente (Zugstange 6 bzw. 24) auf Arme von zweiarmigen Hebeln (10, 21 b/w. 22) einwirken, die miteinander verbunden und durch eine gemeinsame Feder (12 bzw. Zugfeder 23) belastet sind. 4p

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebel (10) am Drehgestellrahmen (3) drehbar gelagert sind, wobei ihre von den Armen (9), an welchen die Zugelemente (Zugstangen 6) angreifen, entfernten Hebelarme (11) auf einer gemeinsamen Feder (12) abgestützt sind, welche die Zugkraft in den Zugelementen bildet (F ig. 1).

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebel (21 und 22) am Fahrzeugrahmen (1) drehbar gelagert sind und durch eine Verbindungsstange (25) miteinander verbunden sind, die eine gegenseitige Drehung der Hebel (21 und 22) im entgegengesetzten Drehsinn bewirkt (Fi g. 2).

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein die Zugclemcnlc (Zugstangen 48) verbindendes Gestänge (Teile 43, 44 bzw. 43', 44' und 45, 46), das an den Anschlußstellen an die Zugelemente (Zugstangen 48) beweglich am Drehgestellrahmen (40) abgestützt ist, einen in der Mitte des Drehgestells befindlichen Zapfen (42) zur Übertragung der Antriebskraft umschließt und eine elastische Spannvorrichtung (Zugfeder 49, Zylinder 50) aufweist, die im Gestange gleich große entgegengesetzte Bewegungen an beiden Seiten des Zapfens bewirkt (F i g. 5 und 6).

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestänge ein mit vorstehenden Armen (Hebel 43 bzw. 43') versehenes doppeltes Parallelogramm (Teile 43 und 44 bzw. 43' und 44') enthält, an dessen Armen die Spannvorrichtung (49 bzw. 50) angreift.

7. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugelemente (Zugstangen 31) mit hydraulischen Zylindern (33) versehen sind, deren Zylinderräume durch Leitungen (35 und 36) mit Zylinderraumen eines Zylinders (37) mit abgestufter Bohrung und mit einem Differentialkolben (38) mit zwei gleich großen Kolbenflächen angeschlossen sind, wobei der Kolben unter dem Einfluß der Federkraft eines elastischen Elements (Speicher 39) steht.