DE2320323B2 - Radsatzführung, insbesondere für ein Schienenfahrzeug, für Schnellverkehr - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Radsatzführung, insbesondere für ein Schnellverkehrs-Schienenfahrzeug, bei der je eine Radsatzwelle endseitig in Achslagern drehbar gelagert und jedes Achslagergehäuse durch zwei oberhalb bzw. unterhalb der Radsatzlängsachse waagerecht sowie entgegengerichtet in Fahrtrichtung weisende Führungsmittel und mindestens eine Tragfeder mit dem Laufwerkrahmen des Schienenfahrzeuges verbunden ist, wobei von den Führungsrnitteln eines als Federblattlenker ausgebildet ist, beide Führungsmittel aber mindestens an einem Ende mit dem Achslagergehäuse oder dem Laufwerkrahmen gelenkig verbunden sind.

Es ist im Schienenfahrzeugbau allgemein bekannt, die Radsatzwellen in Laufwerken solcher Fahrzeuge mittels Radsatzführungen zu führen und diese Radsatzführungen derart auszugestalten, daß die jeweilige Radsatzwelle sowohl im geraden Gleis als auch im Kreisbogen parallel zur lotrechten Mittelquerebene durch den Laufwerkrahmen gehalten wird, so daß die Radsatzwellen am Laufwerkrahmen starr geführt sind.

Bei einer bekannten Radsatzführung dieser Art ist die Radsatzwelle mittels Lenkern am Laufwerkrahmen eines Schienenfahrzeuges angelenkt, wobei die Lenker als federnde Blattlenker ausgebildet sind, welche wiederum mit ihrem einen Ende am Achslagergehäuse der Radsatzwelle und mit ihrem anderen Ende am Laufwerkrahmen befestigt sind. Diese federnden Blattlenker sind in Fahrzeuglängsrichtung gesehen, entgegengesetzt gerichtet, wobei der eine Blattlenker oberhalb und der andere unterhalb einer waagerechten, die Mitte des Achslagergehäuses schneidenden Geraden liegt Mittels dieser Radsatzführung wird die Radsatzwelle sowohl in Fahrzeuglängs- als auch -querrichtung relativ starr geführt, wobei die Anlenkpunkte der Blattlenker, die zumindest am Achslagergehäuse als Silentblocs ausgeführt sind, den Grad der starren Anlenkung bestimmen.

Neuere Untersuchungen haben indessen ergeben, daß diese Radsatzführung für die Radsatzwelle beim Lauf in der Geraden sehr günstig ist, daß sich aber in der Kurve keine Einstellungsmöglichkeit der Radsatzwelle ergibt, so daß die Spurkränze der Radscheiben des Radsatzes infolge der starren Führung einem größeren Verschleiß unterworfen sind und in der Kurve höhere Führungskräfte aufzunehmen haben.

Dieser Mangel konnte auch nicht durch die schon vorgeschlagene Ausgestaltung der Lauffläche eines jeden Schienenrades gemäß dem sogenannten Verschleißprofil behoben werden (DE-OS 20 03 155).

Es ist ferner bekannt, eine Radsatzwelle über einen Rahmen und einen vertikal angeordneten Drehzapfen, welcher am Wagenkasten und am Rahmen angelenkt ist, in horizontaler Richtung schwenkbar anzuordnen. Die Führung des drehbar gelagerten Radsatzes wird von pneumatischen Federbälgen übernommen. Beim Durchfahren einer Kurve wird über symmetrisch angeordnete Ventile der bogeninnenseitige Federbalg entleert und bogenaußenseitig Luft in den Federbalg gepreßt, so daß sich die Radsatzwelle radial einstellen kann.

Ein Radsatz dieser Art enthält keine Primärfederung und gibt daher Anlaß zu hoher Beanspruchung des Oberbaues wegen hoher ungefederter Massen. Die Führung der Radsatzwelle über pneumatische Federbälge gewährleistet zwar eine gewisse radiale Einstellmöglichkeit des Radsatzes, die pneumatische Führung hat aber den Nachteil, daß sie wegen der Kompressibilität des Arbeitsmediums weder präzise steuerbar, noch bei Geradeausfahrt ausreichend unnachgiebig ist. Es ist durchaus denkbar, daß das schwingungsfähige System Radsatz-Rahmen-pneumatische Federung Schwingungen um den am Wagenkasten befestigten Drehzapfen ausführt und zu kritischen Laufzuständen führt, welche mit der Entgleisung des Fahrzeuges enden können (DE-PS 12 40 915).

Darüber hinaus ist es bekannt, zwischen einem Drehgestell und einem Wagenkasten eine hydraulische Dämpfungseinrichtung vorzusehen, durch die Schlingerbewegungen bei Geradeausfahrt vermieden werden sollen. Dazu sind symmetrisch zur Mittelquerebene des

Drehgestelles an der Außenseite eines Langträgers Hydraulikzylinder angebracht In diesen sind parallel zur Längsachse des Drehgestelles bewegliche Kolben angeordnet, welche über Kolbenstangen und ein Querhaupt mittels einem Hebelpaar fest mit dem Unterteil des Wagenkastens verbunden sind, wobei das Querhaupt den Drehzapfen umschließt, so daß es Drehungen ausführen, aber dennoch Kräfte in horizontaler Ebene aufnehmen kann. Die der Mittelquerebene abgewandten 2tylinderräume stehen über eine Leitung ^1U miteinander in Verbindung, wobei in diese Leitung ein Drosselventil eingebaut ist

Ein solches Drehgestell dämpft zwar Schlingerbewegungen bei Geradeausfahrt, eine radiale Einstellung der Radsätze bei Kurvenfahrt ist damit nicht durchführbar. Es ist auch keine Maßnahme ergriffen, das Drehgestell bei Geradeausfahrt möglichst steif zu führen (DE-PS 6 71611).

Hier setzt die Erfindung ein, der db Aufgabe zugrunde liegt, die bekannten Radsatzführungen dahingehend weiterzubilden, daß im geraden Gleis eine starre Führung des Radsatzes bzw. der Radsatzwelle gewährleistet und in der Kurve eine radiale Einstellung derselben ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Radsatzführung durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Mittel gelöst.

Durch die Anwendung mindestens eines als steuerbares Halteglied ausgebildeten Führungsmittels je Achslager läßt sich die Radsatzwelle und somit auch der ^!ü Radsatz derart: optimal im Gleis führen, daß je nach Gleisverlauf, also im geraden Gleis oder in der Kurve, eine entsprechende Einstellung der Radsatzwelle möglich ist. Hierdurch werden die Spurführungskräfte günstig beeinflußt, wodurch sich Radreifen- sowie ^Ji> Gleisflankenverschleiß spürbar verringern. Als weiterer Vorteil ergibt sich für die Fahrgäste bzw. die Ladung ein stoßfreierer Fahrzeuglauf.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß das steuerbare Halteglied als eine ^4(l hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet ist.

Bei einer solchen Ausführung des Haltegliedes läßt sich dieses von einer Steueranlage, wie zum Beispiel der gleisbogenabhängig arbeitenden Steuerung der Wagenfederung, entsprechend beeinflussen. Die Beeinflussung des Hydraulik-Zylinders kann so erfolgen, daß mit dem Einfahren des Laufwerkes in einen Gleisbogen der Steuerimpuls ein in eine die beiden Zylinderräume verbindende Leitung geschaltetes Ventil geöffnet wird. Im normalen Betrieb im geraden Gleis führt also das steuerbare Halteglied die Radsatzwelle starr im Laufwerkrahmen. Im. Gleisbogen dagegen ist die radiale Einstellung der Radsatzwelle frei möglich.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das steuerbare Halteglied als Elektromagnet (Solenoid) ^5S ausgebildet. Die Ausführung des Haltegliedes als Solenoid beinhaltet den Vorteil, daß es mit relativ einfachen Mitteln und daher auch preiswert gebaut werden kann. Bei Geradeausfahrt ist das Solenoid stromdurchflossen und bedingt dadurch eine starre ^W) Führung der Radsatzwelle. Bei Kurvenfahrt ist das Solenoid stromlos, d.h. die Radsatzwelle kann sich radial frei einstellen. Für die Steuerung der Anlage kann ebenso wie bei der Ausführung mit Hydraulikzylindern die Steuerung der Wagenfederung herangezogen ^h"' werden.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung können den Unteransprüchen 4 bis 8 entnommen werden.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt Es zeigt

F i g. 1 eine Radsatzführung mit einem Hydraulik-Zylinder und einem als Blattlenker ausgeführten Führungsmittel,

Fig.2 eine Radsatzführung mit am Zylinder des steuerbaren Haltegliedes angeschlossenen Nachspeiseleitungen für Hydraulik-Flüssigkeit und

F i g. 3 eine Radsatzführung mit unter äußerem Druck stehenden Hydraulik-System.

Eine Radsatzführung zum Führen einer Radsatzwelle 1 im Laufwerkrahmen 2 eines Schienenfahrzeuges wird im wesentlichen von zwei an jeder Laufwerkseite vorgesehenen Führungsmitteln 4 gebildet: Jedes Führungsmittel 4 ist mit seinem einen Ende am Laufwerkrahmen 2 und mit seinem anderen Ende an einem die Radsatzwelle aufnehmenden Achslagergehäuse 3 angelenkt Die Führungsmittel 4, die gemäß den hier dargestellten Ausführungsbeispielen in Fahrtrichtung gegeneinander gerichtet sind, sind zwischen dem Achslagergehäuse 3 und dem Laufwerkrahmen 2 derart angeordnet, daß ein Führungsmittel oberhalb und das andere Führungsmittel unterhalb einer durch die Mitte des Achslagergehäuses 3 verlaufenden Waagerechten liegen. Um die Radsatzwelle 1 und somit den jeweiligen Radsatz gegen den Laufwerkrahmen 2 abzustützen, ist zwischen jedem Achslagergehäuse 3 und dem Laufwerkrahmen 2 mindestens eine Tragfeder 5 vorgesehen.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 ist das eine, nämlich das oberhalb der Waagerechten liegende Führungsmittel 4 als ein steuerbares Halteglied 12 ausgeführt: Als Halteglied 12 wird ein an sich bekannter doppelwirkender Hydraulik-Zylinder 6 verwendet. Dieses Halteglied 12 ist über seinen Zylinder 6 an einer Lasche 7 des Laufwerkrahmens 2 und mit der Kolbenstange ebenfalls an einer Lasche 8 des Achslagergehäuses 3 gelenkig angeschlossen. Beide gelenkigen Anschlüsse sind verschleißfrei ausgebildet Um für die Radsatzwelle 1 die an sich bekannte Lemniskatenführung beizubehalten, ist das Achslagergehäuse 3 über eine weitere Lasche 11 und eine Gummi-Metall-Buchse 10 mit einem Federblattlenker 9 gelenkig verbunden. Das diesem Anschluß bzw. dieser Lasche 11 abgewandte Ende des Federblattlenkers 9 ist am Laufwerkrahmen 2 fest eingespannt, so daß der Federblattlenker 9 um dieses fest eingespannte Ende nach oben und unten ausfedern kann. Die der Abstützung der Radsatzwelle 1 gegenüber dem Laufwerkrahmen 2 dienende Tragfeder 5 ist bei dieser Ausführung auf dem Achslagergehäuse 3 angeordnet und stützt sich zwischen diesem und einem Längsträger des Laufwerkrahmens 2 ab.

Die Steuerung des Haltegliedes 12 erfolgt derart, daß mittels diesem und dem Blattlenker 9 die Radsatzwelle 1 im geraden Gleis starr geführt wird, in der Kurve hingegen sich nachgiebig einstellen kann. Der jeweilige Beginn der radialen Einstellungsmöglichkeit für die Radsatzwelle 1 ist in die Steueranlage eingegeben, die nicht den Gegenstand dieser Erfindung bildet.

Bei der Ausbildung des Haltegliedes 12 als Hydraulik-Zylinder 6 ist dieser doppeltwirkend ausgebildet, wobei der Kolben 19 in der Grundstellung eine Mittellage einnimmt. Nahe an den Zylinderböden mündet in die Zylinderräume 13 und 18 eine Verbindungsleitung 20 und 21 ein, die durch ein Ventil 26 dann verschlossen ist, wenn das Führungsmittel 4 als starr wirken soll. Das

Ventil 26 wird vorzugsweise elektromagnetisch gesteuert. Unter bestimmten Voraussetzungen (bei entsprechenden Übergangsbögen) ist auch eine mechanische Ventilsteuerung durch den Drehgestellausschlag denkbar, wobei die erwünschte Wirkung erst ab einem vorbestimmten Ausdrehwinkel des Drehgestelles eintritt. Eventuell infolge von Undichtigkeiten in Verlust geratene Hydraulik-Flüssigkeit wird in bekannter Weise aus einem Vorratsbehälter 27 unter Zwischenschaltung von Rückschlagventilen 28 in den jeweils drucklosen Teil des Systems nachgespeist.

Ein anderes Ausführungsbeispiel unterscheidet sich im wesentlichen von dem Vorgenannten dadurch, daß hier eine besondere Steuerungsanlage für das Führungsmittel 4, welches als steuerbares Halteglied 12 ausgeführt ist, vorgesehen ist. Wie in der Zeichnung (F i g. 3) dargestellt, sind die Zylinderräume 18 und 13 des Haltegliedes 12 über eine Zulaufleitung 20 und eine Rücklaufleitung 21 sowie in diesen Leitungen vorgesehene Ventile 22 bzw. 23 und eine in die Zulaufleitung 20 eingeschaltete Pumpe 24 mit einem Druckmittel-Sammelbehälter 25 verbunden. Je nach Führung der Radsatzwelle 1 im Gleis werden die Pumpe 24 und mit ihr auch die Ventile 22 und 23 betätigt, so daß im Halteglied 12 ein entsprechender Druck aufgebaut wird. je nach Verlauf des Gleises werden die Ventile 22 und 23 in der Zu- bzw. Rücklaufleitung 20 bzw. 21 gesteuert und der Druck in den Zylinderräumen 13 und 18 entsprechend auf- bzw. abgebaut. Auf diese Weise läßt sich das Halteglied 12 so einstellen, daß es im geraden Gleis als starrer Lenker, in der Kurve hingegen als in Fahrzeuglängsrichtung nachgiebiger Lenker wirkt.

Um die Einstellung und Führung der Radsatzwelle 1 zu ermöglichen, sind die Führungsmittel 4 zumindest an ihrem einen Ende mit den elastisch nachgiebigen Gelenken, d.h. Gummi-Metall-Buchsen 10 an den entsprechenden Bauteilen, wie Achslagergehäuse 3 bzw. Laufwerkrahmen 2, angeschlossen. Die Radialstellung des Radsatzes in der Kurve wird bewirkt durch die Kräfte zwischen Rad und Schiene. Die Rückstellung der Radsatzwelle 1 nach erfolgter radialer Einstellung in der Kurve kann nach entsprechender Steuerung der Ventile 22 und 23 von der eigentlichen Achsfederung und gleichfalls den Kräften zwischen Rad und Schiene übernommen werden.

Der Gegenstand dieser Erfindung ist nicht nur auf diese hier dargestellte und beschriebene Ausführung beschränkt, sondern läßt sich mit gleichgutem Erfolg auch dann anwenden, wenn statt der in Fahrtrichtung entgegengesetzten Anordnung der Führungsmittel 4 diese in die gleiche Fahrtrichtung weisen. In einem solchen Fall würde die Radsatzwelle 1 statt auf einer Lemniskate auf einem Kreisbogen mit im Laufwerkrahmen 2 liegenden Drehpunkt verlaufen. Die Anordnung beider Führungsmittel 4 zur selben Fahrtrichtung hin hätte den Vorteil, daß bei Anordnung der Führungsmittel 4 zur Mitte des Laufwerkrahmens 2 hin dieser kurzer ausgeführt werden könnte.

Entscheidend für die Erfindung ist es also, daß die Radsatzwelle 1 im geraden Gleis mittels der erfindungsgemäßen Führungsmittel 4 weitgehend starr, im Gleisbogen hingegen so nachgiebig geführt wird, daß sich die Radsatzwelle 1 radial zum Gleisbogen einstellen und dadurch mit geringerer Reibung und somit geringeren Y-Kräften durch den Gleisbogen geführt werden kann. Durch die starre Führung der Radsatzwelle 1 mittels der erfindungsgemäßen Radsatzführung bei der Fahrt im geraden Gleis wird zudem erreicht, daß die Radsatzwelle 1 auch im geraden Gleis so geführt bleibt, daß der übliche Sinuslauf sich nicht mehr nachteilig auf den Fahrkomfort aufwirkt. Durch die starre Anlenkung der Radsatzwelle 1 kann die Sinuswelle so weit gestreckt werden, daß ein ständiges Hin- und Herpendeln nur in längeren Intervallen möglich ist.

Als Druckmedium im Halteglied 12 ist Hydraulik-Flüssigkeit vorgesehen. Bei Beeinflussung des Haltegliedes 12 vom Gleis her ist auch eine elektropneumatische Einrichtung in der Art zweckmäßig, daß Druckluft das Ventil 26 in der Verbindungsleitung 20,21 zwischen den Zylinder-Räumen 13 und 18 steuert.

Anstelle der Kolben-Zylinder-Einheit 6,19 kann auch eine an sich bekannte elektromagnetische Einrichtung (Solenoid) treten. Diese kann dann besonders vorteilhaft sein, wenn die erfindungsgemäße Radsatzführung in elektrische Triebfahrzeuge für Schnellverkehr eingebaut wird. Ein unter Spannung stehendes Solenoic bewirkt in diesem Falle eine starre Führung, eir spannungsloses hingegen eine nachgiebige Radsatzfüh rung.

Schließlich liegt es im Rahmen der Erfindung, die Radsatzführung induktiv vom Gleis her zu beeinflussen Entsprechende Steuerimpulse können in diesem Falle von zur automatischen Zugsteuerung ohnehin vorgese henen Mitteln ausgehen.

Aus Sicherheitsgründen erfolgt bei jedem Ausfüh rungsbeispiel gemäß der Erfindung die Steuerung dei Radsatzführung derart, daß bei Ausfall eines Teiles dei Anlage die Radsatzwelle 1 in Richtung senkrecht zui lotrechten Mittellängsebene des Drehgestelles wenige nachgiebig geführt ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Radsatzführung, insbesondere für ein Schnellverkehrs-Schienenfahrzeug, bei der je eine Radsatzweile endseitig in Achslagern drehbar gelagert und jedes Achslagergehäuse durch zwei oberhalb bzw. unterhalb der Radsatzlängsachse waagerecht sowie entgegengerichtet in Fahrtrichtung weisende Führungsmittel und mindestens eine Tragfeder mit dem Laufwerkrahmen des Schienenfahrzeuges verbunden ist, wobei von den Führungsmitteln eines als Federblattler.ker ausgebildet ist, beide Führungsmittel aber mindestens an einem Ende mit dem Achslagergehäuse oder dem Laufwerkrahmen gelenkig verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Führungsmittel (4) als steuerbares Halteglied (12) ausgebildet ist, und in der das Halteglied steuernden Steuerung (22 bis 25 bzw. 26) die Steuerstellungen »hart« und »nachgiebig« eingegeben sind.

2. Radsatzführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das steuerbare Halteglied (12) als eine hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit (6,19) ausgebildet ist.

3. Radsatzführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das steuerbare Halteglied (12) als Elektromagnet (Solenoid) ausgebildet ist

4. Radsatzführung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit von einem doppelwirkenden Zylinder (6) mit zwischen Zyliriderräumen (18 und 13) verschiebbarem Kolben (19), die äußeren Enden der Zylinderräume (18 und 13) verbindenden Leitungen (20 und 21) und zwischen diese Leitungen geschaltetem Ventil (26) gebildet wird.

5. Radsatzführung nach Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (26) als ein elektromagnetisches Ventil ausgebildet ist.

6. Radsatzführung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteglied (12) spurführungsdruckabhängig steuerbar ist.

7. Radsatzführung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteglied (12) an einer hydraulischen Druckversorgungsanlage (20 bis 25) angeschlossen ist.

8. Radsatzführung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des Haltegliedes (12) induktiv von ortsfest am Gleiskörper angebrachten Mitteln beeinflußt wird.