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Laufstabilisator für ein Hochgeschwindigkeits-Schienenfahrzeug Die
Erfindung bezieht sich auf einen laufstabilisator für ein Hochgeschwindigkeits-Schienenfahrzeug,
mit einer in einem der beiden Fahrzeugteile (Drehgestell oder Aufbau) in Nähe der
DrehgestelImittelquerebene quer liegend drehbar gelagerten, beidseits je einen der
x-Achse parallelen waagerechten Hebel aufweisenden Drehstabfeder, wobei die Hebel
mit der Drehstabfeder drehfest verbunden sind, sowie mit einer im anderen Fahrzeugteil
querliegend drehbar gelagerten drehsteifen Stange, die beidenendes mit einem Teil
eines Drehhemmgliedes fest verbunden ist.
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Es ist bekannt, einen auf Drehgestellen abgefederten Wagenkasten durch
Wankstützen, die aus am Wagenuntergestell oder am Drehgestellrahmen drehbar gelagerten
Torsionsstäben mit Hebeln an ihren beiden Enden und gelenkig gelagerten Zugstangen
zur Verbindung mit Drehgestellrahmen bzw. Wagenuntergestell bestehen, gegen Querneigungsbewegungen
zu stabilisieren. Diese Einrichtung gestattet jedoch nicht, Ausdrehbewegungen des
Drehgestells gegenüber dem Wagenkasten zu dämpfen.
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Es ist ferner bekannt, durch Reibflächen am Drehgestellrahmen oder
an der Wiege von Drehgestellen und über ein den Wagenkasten und Drehgestellrahmen
verbindendes Gestänge mit Torsionsrohr das Drehgestell gegenüber dem Wagenkasten
mit einer bestimmten Kraft, welche sich aus dem Reibungskoeffizienten der Reibflächen,
der Gestänge-Vbersetzung und der Anpreßkraft ergibt, festzuhalten. Diese sogenannte
Drehstabilisierung, welche Drehbewegungen des Drehgestelles hemmt, jedoch Längsbewegungen
und Federwege zuläßt, dient ausschließlich der Stabilisierung des Wagenlaufes bei
höheren Geschwindigkeiten (DAS 2 042 459).
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Laufstabilisator für Hochgeschwindigkeits-Schienenfahrzeuge
zu schaffen, der insbesondere bei weichgefederten Drehgestellen mit möglichst geringem
Gestänge- usn, Aufwand die Funktionen der Dreh- und Wank-Stabilisierung in einer
Baugruppe erfüllt und auch den Forderungen nach geringem Gewicht und geringem Einbauvolumen
im insbesondere bei riebdrehgestellen am dichtesten belegten Drehgestellraum Rechnung
trägt.
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Bei einem laufstabilisator der eingangs beschriebenen Art wird diese
Aufgabe dadurch gelöst, daß Stabilisatorteile des einen Fahrzeugteiles mit solchen
des anderen Fahrzeugteiles auf jeder Fahrzeugseite durch Je ein Gestänge gelenkig
verbunden sind, daß hierzu die freien Enden der gleichgerichtet eingebauten Hebel,
die mit den Enden der Drehstabfeder drehfest verbunden sind, mit je einer lotrechten
Stange gelenkig verbunden, und daß das dem Gelenk entgegengesetzte Ende der lotrechten
Stange mit einem dem Drehhemmglied sugehörigen Hebel fest verbunden ist.
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Hierdurch sind Wankstütze und Drehstabilisator in eine einzige Baugruppe
integriert. Durch Mehrfachausnutzung son Gestängeteilen wird die Stabilißierung
baulich sehr
einfach, sie erfordert wenig Aufwand, bringt Gewichtserleichterung
mit sich und nimmt nur geringen Einbauraum in Anspruch. Besonders geeignet ist diese
Einrichtung für Drehgestellfahrzeuge mit seitlichen Stütziedern (Luftfedern oder
Pendelstützfedern). Die mit dem Bau4-stabilisator ausgerüsteten Fahrzeuge können
besonders weich abgefedert werden und sind lauftechnisch als hochgeschwindigkeitsfahig
anzusprechen.
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Eine Ausgestaltung der Erfirdung besteht darin, daß die Längsachse
der Drehstabfzder in der Drehgestellmittelquerebene liegt, und daß der der Drehstabfeder
parallele drehsteife Stab im der Länge des Hebels entsprechendem Abstand eingebaut
ist. Alternativ ist es auch möglich, daß die Längsachse des drehsteifen Stabes in
der Drehgestellmittelquerebene liegt, und daß die dem drehsteifen Stab parallele
Drehstabieder im der Länge des Hebels entsprechendem Abstand eingebaut ist.
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Diese Maßnahmen kommen besonders den Bedingungen der Luftfederung
bzw. denen der Triebdrehgestelle entgegen.
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Weiter wird vorgeschlagen, daß das Drehhemmglied mit mindestens einer
druckbelasteten Reibplatte ausgerüstet ist. In weiterer Ausgestaltung dieses Gedankens
ist vorgesehen, daß mit dem einen hXde der lotrechten Stange die als zweiarmiger
gleichschenkliger Hebel ausgebildete Platte drehsteif verbunden, daß die Platte
über Reibbeläge mit der zugehörigen Platte, die mit dem drehsteifen Stab drehfest
verbunden ist, kraftachlissig verbunden ist, und daß zum Bewirken des Kraftschlusses
mindestens eine die Platte in Richtung des Anpreßdruckes bewegende Mutter eingebaut
ist,die durch Anziehen mittels Drehmomentschlüssel das Einstellen einer frei wählbaren
Hemmkraft, erlaubt.
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Diese Maßnahmen gestatten die Verwendung von dem rauhen Eisenbahnbetrieb
besonders gewachsenen Reibungs-Drehhemmgliedern. Die Wartungsintervalle für einen
derart gestalteten laufstabilisator passen ohne weiteres in den
Fristenplan
für die Unterhaltung des ganzen Fahrzeuges.
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Vorgenanntes Ziel wird dadurch noch leichter erreicht, daß in die
Kraftschlußkette zwischen Mutter und Platte eine Federung wirkungsmäßig zwischengeschaltet
ist.
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Nach einer Alternativausgestaltung der Erfindung ist als Drehhemmglied
ein in den einander entgegengesetzten Wirkrichtungen gleichwirkender hydraulischer
Hebelstoßdämpfer eingebaut. Derartige Hebelstoßdämpfer sind als Massenfertigungsteil
preisgü.stig im Handel erhältlich.
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Mit der Hydraulik wird die beabsichtigte Wirkung praktisch verschleißfrei
erzielt.
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Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, daß die lotrechte Stange
zugleich äußerer Hebel des Hebelstoßdämpfers ist, und daß das Gehäuse des Hebelstoßdämpfers
an der mit dem seitlichen Ende der drehsteifen Stange drehsteiixerbundenen Platte
befestigt ist. Diese Alternative beinhaltet eine besonders einfach zu verwirklichende
Lösung der Aufgabe der Erfindung. Das vorgeschlagene Drehhemmglied hat sich als
solches seit mehreren Jahrzehnten bewährt und läßt sich gleichzeitig sehr leicht
einbauen.
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Zur Erhöhung der lauftechnischen Sicherheit ist ferner vorgesehen,
daß in die Kraftkette zwischen dreheteilem Stab und waagerechtem Hebel in an sich
bekannter Weise eine Sollbruchstelle eingebaut ist. Hierdurch werden betriebsgefährdende
Zustände mit Sicherheit vermieden, weil in dem an sich unwahrscheinlichen Fall,
daß die Drehhemmung ein zu großes Moment ausübt, dennochieine zu großen Spurführungskräfte
entstehen.
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Analog zu dem handelsüblichen hydraulischen Hebelstoßdämpfer ist schließlich
vorgesehen, daß als Drehhemmglied ein handelsüblicher Reibungsstoßdämpfer Verwendung
findet.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch
dargestellt;
Es zeigen: Fig. 1 den laufstabilisator in der Ausführung
mit Reibplatten in Fahrtrichtung gesehen, Fig. 2 eine Seitenansicht des iaufstabilisators
gemäß Fig. 1, Fig. 3 einen Daufstabilisator entsprechend Fig. 1, jedoch mit hydraulischem
Hebelstoßdampter als Drehhemmglied und Fig. 4 eine Seitenansicht alf den laufstabilisator
gemäß Fig. 3.
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Der in der Zeichen mg schematisch dargestellte Laufstabilisator ist
in einet Hochgeschwindigkeits-Schienenfahrzeug im Bereich der lotrechten Drehgestellquermittelebene
eingebaut. An den beiden Langträgern 25 des Drehgestelles 1 ist eine nahe der lotrechten
Drehgestellquermittelebene y parallel zu dieser liegende Drehstabfeder 4 über Gummibuchsen
oder spielarme Lager 20 drehbar gelagert.
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An jedem Ende 9 der Drehstabfeder 4 ist je ein annähernd waagerecht
liegender, gleichsinnig mit dem zweiten in Fahrtrichtung weisender Hebel 3 drehfest
angeschlossen.
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Am freien Ende 8 dieses Hebels 3 ist eine lotrechte Stange 10 in einem
- vorzugsweise verschleißlosen - Gelenk 11 gelagert. Das andere Ende der lotrechten
Stange 10 ist mit einem Hebel 12 zum Drehhemmglied 6 drehfest verbunden.
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Das Gelenk 11 ermöglicht Bewegungen um eine der y-Achse parallele
Achse sowie kleine Winkel der Stange 10 gegenüber einer der z-Achse parallelen Achse.
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Das Drehhemmglied 6 umfaßt eine nahe deren Enden im Untergestell 26
des Fahrzeug-Aufbaues 2 drehbar gelagerte drehsteife Stange 5, die vorzugsweise
als Rohr ausgebildet ist. Auch die Lager 24 der parallel zur y-Achse liegenden drehsteifen
Stange 5 sind verschleißlos bzw.
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spielarm.
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Mit jedem Ende 21 der drehsteifen Stange 5 ist ein Teil, beispielsweise
Platte 15, eines Drehhemmgliedes 6 drehfest verbunden. Mit einem zweiten, hebelartigen
und über ein hemmendes Mittel gegen das erste wirkenden T,eil ist die lotrechte
Stange 10 drehsteit verbunden Nach Fig. 1 und 2 ist am Ende der lotrechten Stange
10 eine zugleich als Hebel wirkende Platte 14 drehfest angebracht. Eine weitere
Platte 15 ist mit dem entsprechenden Ende 21 der waagerecht querliegenden drehsteifen
Stange 5 drehfest verbunden. Zwischen beide Platten 14 und 15 ist mindestens eine
Reibplatte 13 zwischengelegt, wobei die Platten 14, 15 via Reibplatte (n) 13 kraftschlüssig
verbunden sind. Der Kraftschluß wird durch eine Anpreßkraft P bewirkt. Um die Anpreßkraft
P aufzubringen, wird mittels Drehmomentschlüssel Mutter 16 angezogen.
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Hierzu läuft, die Platte 14 in einer Bohrung durchdringendT das Ende
21 der drehsteifen Stange 5 in einen Bolzen 22 mit Gewinde aus. Die eingestellte
lage der Mutter 16 wird in bekannter Weise durch eine formschlüssige Sicherung fixiert.
Selbstverständlich kann gegebenenfalls die Anpreßkraft P auch durch mehrere Muttern
16 aufgebracht werden.
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Abnutzung der Reibplatte 13 kann durch eine wirkungsmäßig zwischen
Mutter 16 und Platten 14, 15 zwischengeschaltete, nicht dargestellte Federung kompensiert
werden.
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In die Kraftkette zwischen drehsteifer Stange 5 und waagerechtem Hebel
3 ist eine Sollbruchstelle eingebaut, die zu hohe Längskräfte zwischen Drehgestell
1 und Aufbau 2 als Folge des Ausdrehen des Drehgestelles ausschließt.
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Die erforderliche Kraft P am Reibbelag ergibt sich mit der gewünschten
Stabilisierungskraft X im Hebel 12 aus der Beziehungp .P er = X .1. Ein zweckmäßiger
Wert für
X liegt etwa bei 5 bis 25 kN0 Gemäß Fig. 3 und 4 ist als
alternatives Drehhemmglied 6 ein doppeltwirkender hydraulischer Hebelstoßdämpfer
17 vorgesehen, dessen beide entgegengesetzt wirkenden Kammern in einer der Fahrtrichtung
parallelen Ebene liegen. Eierbei ist das Kammergehäuse 23 fest mit dem entsprechenden
Shde 21 dew drehsteifen Stange 5 verbunden, während der außen liegende Hebel des
Stoßdämpfers 17 in Nullage lotrecht nach unten weist0 Ein in Innern des Gehäuses
liegender Hebel, der über eine Welle mit dem äußeren Hebel drehsteif verbunden ist,
wirkt in bekannter Weise auf die Hydraulikkolben des handelsüblichen Stoßdämpfers.
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Das untere Ende des äußeren Stoßdämpferhebels ist - ebenfalls unter
Zwischenschaltung einer Sollbruchstelle -an dem Gelenk 11 des Hebels 3 zur Wankstabilisierung
angeschlossen. Der äußere, lotrechte Stoßdämpferhebel ist somit gleichzeitig als
lotrechte Stange 10 in Doppelfunktion ausgenutzt.
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Das Stoßdämpfergehäuse 23 ist zweckmäßigerweise auf eine mit der drehsteifen
Stange 5 fest verbundene Platte 15 derart aufgeschraubt, daß as Drehbewegungen der
drehsteifen Stange 5 folgt.
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Es liegt im Rahmen der Erfindung, die vorstehend als dem Drehgestell
1 zugehörig beschriebenen Teile im Fahrzeug-Aufbau 2 und die dem Aufbau 2 sugehörigen
im Drehgestell 1 einzubauen.
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Die Funktion des Iaufstabilisators ist folgendermaßen: Sofern der
Aufbau des Fahrzeuges auf beiden Seiten um das gleiche MaU' durchfedert, drücken
beide lotrechte Stangen 10 auf die freien Enden der Hebel 3 und verdrahen daher
ohne
nennenswerten Widerstand die Drehstabfeder 4 in ihren lagern 20.
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Ahnlich sind kleine längsverschiebungen des Aufbaues 2 gegenüber dem
Drehgestell 1 durch Drehen der arehsteifen Stange 5 in den lagern 24 ungehindert
möglich.
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Viagenannl.en hingegen würde über die lotrechten Stangen 10 und die
waagerechten Hebel 3 zu einem Verdrehen der Drehstab ender 4 führen. Durch entsprechendes
Bemessen dieser Feder 4 bzw. der Hebellängen läßt sich die Wankbewegung im erwünschten
Itaße beherrschen0 Weiterhin wirken die Drehhemmglieder -unerwünschten Drehbewegungen
des Drehgestelles um dessen z-Achse entgegen, da derartige Bewegungen zu ungleichsinnigem
Schiefstellen der beidseitigen lotrechten Stangen 10 führen. Dieses Schiefstellen
wird jedoch durch die Drehhemmglieder 6 gebremst, Der beschriebene laufstabilisator
ist besonders geeignet für Hochgeschwindigkeitsfahrzeuge, bei denen das Gewicht
des Aufbaues über seitliche Stützfedern (LuftEedern oder Pendelstützfedern) auf
den Drehgestellrahmen übertragen wird.
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Im Hinblick auf die üblichen Querverschiebungen zwischen Drehgestell
1 und Aufbau 2 kann es zweckmäßig sein, einen in Bezug auf die y-Achse nachgiebigen
waagerechten Hebel 3 einzubauen.