DE2822992C2 - - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
- B61C9/00—Locomotives or motor railcars characterised by the type of transmission system used; Transmission systems specially adapted for locomotives or motor railcars
- B61C9/38—Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with electric motor propulsion
- B61C9/48—Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with electric motor propulsion with motors supported on vehicle frames and driving axles, e.g. axle or nose suspension
- B61C9/50—Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with electric motor propulsion with motors supported on vehicle frames and driving axles, e.g. axle or nose suspension in bogies
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Triebfahrzeug,
insbesondere ein Eisenbahntriebfahrzeug, mit von Radach
sen federnd getragenen Drehgestellrahmen, mit einem fe
dernd auf den Drehgestellrahmen gelagerten Fahrzeugrah
men, mit wenigstens einem unter dem Fahrzeugrahmen und
im Inneren des Drehgestellrahmens in der Nähe der von
ihm angetriebenen Radachse und parallel zu dieser Achse
angeordneten Motor mit fest angeflanschtem Getriebe, mit
einer Dreipunktaufhängung von Motor und Getriebe, wobei
quer zur Fahrtrichtung mindestens ein längenveränderli
ches Element am Motor-Getriebe-Aggregat angreift.
Bei Fahrzeugen, die für hohe Geschwindigkeiten gedacht
sind, insbesondere bei Eisenbahntriebfahrzeugen, muß die
sogenannte kritische Fahrgeschwindigkeit durch konstruk
tive Maßnahmen möglichst hoch angesetzt werden, um einen
ruhigen und ungestörten Fahrzeuglauf zu erreichen. Als
kritische Fahrgeschwindigkeit bezeichnet man die Fahrge
schwindigkeit, bei welcher die Eigenfrequenz des Drehge
stellrahmens in Resonanznähe liegt, wobei die Erreger
frequenz aus dem Lauf des Radsatzes oder des Drehge
stells resultiert. Je höher die Fahrgeschwindigkeit,
umso höher ist die Erregerfrequenz. Es ist aus diesem
Grund vorteilhaft, wenn ein Triebdrehgestell eine mög
lichst kleine Masse besitzt, damit sein Trägheitsmoment
gegenüber Verschiebungen quer zur Fahrtrichtung sowie
gegenüber Drehungen um seine vertikal stehende Achse in
Drehgestellmitte klein ist.
Aus der DE-OS 26 50 035 ist ein Triebfahrzeug, insbeson
dere ein Eisenbahntriebfahrzeug bekannt, welches für
hohe Geschwindigkeiten geeignet ist und bei dem die Mas
se des Drehgestells dadurch verringert wurde, daß der
Motor mit einem Übersetzungsgetriebe nicht am Drehge
stell, sondern am Fahrzeugrahmen, der gegenüber dem
Drehgestell gefedert ist, befestigt ist. Motor und Über
setzungsgetriebe sind am Fahrzeugrahmen über drei
lotrechte Pendel querschwingbar aufgehängt und die
Längskräfte des Motors werden durch mindestens einen ho
rizontalen Lenker, der in Längsrichtung angeordnet ist,
vom Gehäuse des Motors auf ein Rahmenteil des Fahrzeugs
übertragen. Bewegungen des Motors quer zur Fahrtrichtung
werden an seiner zur Drehgestellmitte weisenden Flanke
durch Anschläge begrenzt.
Zur weiteren Verringerung des Verschleißes an Spurkrän
zen und Schienenflanken beim Kurvenverlauf trägt eine
Servoeinrichtung bei, die querwirkend an einem Ausleger
in einem gewissen Abstand vom Drehpunkt angreift und als
doppelt wirkende Kolben-Zylinder-Einheit ausgeführt ist.
Durch die Nachführung des Motors quer zur Fahrtrichtung
über mindestens eine über ein Steuergerät steuerbare
Servoeinrichtung wird das Massenträgheitsmoment des
Drehgestells um das Massenträgheitsmoment des Motors
verringert, so daß die Ausdrehbewegung des Drehgestells
um die Hoch-Achse günstig beeinflußt wird. Als Eingangs
größen des Steuergerätes dienen die Gleiskrümmung, der
Drehgestellausschlag oder die Fliehkraft. Weiterhin kann
eine den Geradeauslauf zusätzlich stabilisierende, an
sich bekannte Drehhemmung eingebaut sein, welche mit der
Servoeinrichtung kombinierbar ist. Die Beaufschlagung
der Servoeinrichtung mit dem jeweiligen Energieträger
(Druckluft, Drucköl oder Elektrizität) erfolgt durch ein
Steuergerät. Diese Regelung erfordert einen erheblichen
Aufwand an Steuertechnik, da in Abhängigkeit von dem
jeweiligen Krümmungsradius nachgeregelt werden muß. Die
ses Nachregeln ist auch deshalb erforderlich, weil der
Motor bei einer Querbewegung praktisch aus der tiefsten
Stelle, d. h. aus einer stabilen Lage angehoben wird und
bestrebt ist, in diese Lage zurückzukehren.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, den
steuerungstechnischen Aufwand zu verringern, mit dem bei
einem Triebfahrzeug die die Bewegungen des Drehgestells
beim Hochgeschwindigkeitslauf beeinflussenden Trägheits
momente möglichst gering bleiben bei gleichzeitiger vom
Krümmungsradius bedingter Nachführung der Motormasse.
Der Aufbau soll möglichst einfach sein und die bei den
im Betrieb befindlichen Triebfahrzeugen bewährten Kon
struktionsteile sollen weiter verwendet werden können.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichenteil des An
spruchs 1 genannten Merkmale gelöst.
Die Erfindung macht sich die Tatsache zunutze, daß ex
trem hohe Fahrgeschwindigkeiten nur auf geraden Gleisen
gefahren werden sollen. Dabei liegen die Amplituden der
Dreh- und Querbewegungen eines Drehgestells innerhalb
gewisser, relativ enger Grenzen. Auch werden die hohen
Geschwindigkeiten nur auf speziell vorbereiteten Gleisen
gefahren, so daß sonstige Störeinflüsse klein bleiben. In
diesem Betriebszustand ist das Motorgehäuse über die
erste querliegende Lenkerstange starr mit dem Fahrzeug
rahmen gekoppelt und nimmt an der Bewegung des Drehge
stells nicht teil. Die Relativbewegungen zwischen Dreh
gestellrahmen und Fahrzeugrahmen werden durch die verti
kalen Pendel sowie durch die Kardanwelle ausgeglichen.
Beim Kurvenverlauf dagegen ist die Fahrgeschwindigkeit
klein und es treten größere Drehgestellausschläge auf.
In diesem Betriebszustand wird die erste querliegende
Lenkerstange gelöst und die zweite querliegende Lenker
stange stellt eine starre Kopplung zwischen Motor und
Drehgestellrahmen her. Jetzt schwenkt das Motor-Getrie
be-Aggregat bei einem Drehgestellausschlag voll mit.
Durch diese Maßnahme wird bewirkt, daß dieses An
triebsteil, welches zwischen Getriebe und Radachse das
Drehmoment überträgt, das ist die Kardanwelle, die rela
tive axiale Bewegung zwischen Triebradsatz und Motorge
häuse so mitmacht, daß verschleißlose und wartungsfreie
Kardankupplungen der bisher üblichen und bewährten Bau
art verwendet werden können.
Da die drehbar ausgebildete Aufhängung des Motors in
unmittelbarer Nähe der Drehachse des Drehgestells am
Fahrzeugrahmen befestigt ist oder mit der Drehachse des
Drehgestellrahmens zusammenfällt, findet auf diese Weise
bei niedrigeren Geschwindigkeiten, wenn die Lenkerstange
zwischen Motorgehäuse und Drehgestellrahmen starr gekop
pelt ist, praktisch keine Relativbewegung zwischen Motor
mit Getriebe und Drehgestellrahmen statt und der Motor
scheint an allen Punkten starr mit dem Drehgestell ver
bunden zu sein.
Vorzugsweise sind in den beiden querliegenden Lenker
stangen mechanisch, elektromechanisch oder hydraulisch
schaltbare Kupplungselemente angeordnet. Das Umschalten
dieser Kupplungselemente kann von der Querbewegungsam
plitude und/oder von der Querkraft abhängig gemacht wer
den, die zwischen Triebradsatz bzw. Drehgestellrahmen
und Motor-Getriebe-Aggregat bzw. Fahrzeugrahmen auftre
ten.
Vorzugsweise ist die Kardanwelle eine konzentrisch zur
Radachse angeordnete Hohlwelle. Auf diese Weise entfällt
die Notwendigkeit, auf der Radachse ein zweites Getriebe
anzuordnen, welches die ungefederte Masse vergrößern
würde. Da das erforderliche Spiel zwischen Triebradsatz
und Kardanhohlwelle bei der erfindungsgemäßen Anordnung
in derselben Größenordnung liegt,
wie sie bei den bisher üblichen Triebfahrzeugen auftreten, er
gehen sich keine Beschränkungen hinsichtlich eines einzuhalten
den minimalen Raddurchmessers oder einer nicht zu unterschrei
tenden Bodenfreiheit.
Vorteilhafterweise sind zwischen dem Motor-Getriebe-Aggregat
und dem Drehgestellrahmen und/oder dem Fahrzeugrahmen schwin
gungsdämpfende Vorrichtungen angeordnet. Dabei können in bevor
zugter Ausbildung die schaltbaren Kupplungselemente selbst zu
sätzlich als Dämpfer ausgebildet sein.
Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form eines Ausfüh
rungsbeispiels näher erläutert werden.
Man erkennt in perspektivischer, teilweise schematischer, teil
weise aufgebrochener Darstellung einen Ausschnitt aus einem
Triebdrehgestell für ein Hochgeschwindigkeitstriebfahrzeug, wo
bei wegen der besseren Übersichtlichkeit der Fahrzeugrahmen
weggelassen wurde. Man erkennt ein Gleis 1, auf dem zwei An
triebsräder 2 laufen. Die Antriebsräder 2 sind durch eine Rad
achse 20 miteinander verbunden. Ein Drehgestellrahmen 4 stützt
sich über Federn 3 auf Achslagern 11 ab. In der Mitte des Dreh
gestellrahmens 4 erkennt man einen Drehzapfen 5, der die Ver
bindung zu dem Fahrzeugrahmen herstellt.
Im Inneren des Drehgestellrahmens erkennt man einen Motor 6.
Die Befestigung des Motors 6 am Fahrzeugrahmen erfolgt über
einen Drehpunkt 7 in der Nähe des Drehzapfens 5. Achsseitig ist
der Motor 6 über zwei Pendel 8, 9 am Drehgestellrahmen 4 aufge
hängt.
Am Motor 6 ist ein Untersetzungsgetriebe 10 angeflanscht, be
stehend aus einem Motorritzel 15, einem Zwischenrad 16 und
einem Großrad 17, welche schematisch angedeutet sind.
Die Kraftübertragung vom Großrad erfolgt über ein nicht sicht
bares erstes Kardangelenk auf eine Kardanhohlwelle 18 und über
ein zweites Kardangelenk 19 direkt auf eines der Triebräder 2.
Wie bereits erwähnt, hat sich eine derartige Anordnung von Motor,
Kardanwelle und Triebradsatz bei den heutigen Triebfahrzeugen
bereits vielfach bewährt, so daß sie auch für ein Hochgeschwin
digkeitsfahrzeug übernommen werden kann.
Die starre Verbindung zwischen dem Motor-Getriebe-Aggregat 6, 10
und dem Fahrzeugrahmen 13 erfolgt beim Hochgeschwindigkeitslauf
über eine querliegende Lenkerstange 12 mit einem schaltbaren
Kupplungselement 21. Auf diese Weise ist das Motor-Getriebe-
Aggregat starr an den Fahrzeugrahmen angeschlossen und nimmt
an einer Drehgestellbewegung quer zur Fahrtrichtung sowie in
Drehrichtung um den Drehzapfen 5 nicht teil. Die Relativbewegung
zwischen Drehgestellrahmen und Fahrzeugrahmen wird durch die
vertikalen Pendel 8, 9 ausgeglichen. Da beim Hochgeschwindig
keitslauf im geraden Gleis keine Drehbewegungen des Drehge
stellrahmens 4 um seine Querachse auftreten, stört es nicht,
daß das Motor-Getriebe-Aggregat 6, 10 mit etwa seinem halben
Gewicht am Drehgestellrahmen hängt.
Beim Lauf im gebogenen Gleis und bei niedrigen Geschwindigkei
ten wird das Kupplungselement 21 der querliegenden Lenkerstange 12
gelöst und gleichzeitig ein Kupplungselement 22 in einer zwei
ten Lenkerstange 14 gekoppelt, so daß sich dann eine starre
Verbindung zwischen Motor-Getriebe-Aggregat 6, 10 und Fahrge
stellrahmen 4 ergibt. Jetzt folgt das Motor-Getriebe-Aggregat
den Ausschlägen des Drehgestells und die Kardanwelle 18 mit
ihren Gelenken 19 muß nur noch die Relativbewegungen zwischen
Triebradsatz und Drehgestell ausgleichen.
Um die Eigenbewegungen des Motor-Getriebe-Aggregats 6, 10 ge
genüber Fahrzeugrahmen und Drehgestellrahmen 4 zu dämpfen, wer
den Schwingungsdämpfer eingebaut. Dabei ist es beispielsweise
möglich, zu diesem Zweck die schaltbaren Kupplungselemente 21,
22 einzusetzen, so daß das gerade nicht starr gekoppelte Kupp
lungselement als Dämpfer wirkt.
Claims (11)
1. Triebfahrzeug, insbesondere Eisenbantriebfahrzeug,
mit von Radachsen federnd getragenen Drehgestellrahmen,
mit einem federnd auf dem Drehgestellrahmen gelagerten
Fahrzeugrahmen, mit wenigstens einem unter dem Fahrzeug
rahmen und im Innern des Drehgestellrahmens in der Nähe
der von ihm angetriebenen Radachse und parallel zu dieser
angeordneten Motor mit fest angeflanschten Getriebe
mit einer Dreipunktaufhängung von Motor und Getriebe,
wobei eine Aufhängung am Fahrzeugrahmen befestigt ist
und wobei quer zur Fahrtrichtung mindestens ein längen
veränderliches Element am Motor-Getriebe-Aggregat an
greift, dadurch gekennzeichnet, daß das Motor-Getriebe-
Aggregat (6) auf der Achsseite mit zwei Pendeln (8, 9) am Drehge
stellrahmen (4) aufgehängt ist und die Aufhängung am Fahr
gestellrahmen (7) drehbar in unmittelbarer Nähe der Dreh
achse des Drehgestellrahmens ausgeführt ist, daß zwei
längenveränderliche Elemente vorhanden sind, welche
als starr koppelbare Lenkerstangen (12, 14) vorgesehen sind,
von denen die erste (12) am Fahrzeugrahmen (13) und die zweite (14)
am Drehgestell (4) angelenkt sind und daß beim Fahren im
geraden Gleis die erste Lenkerstange (12) gekoppelt und die
zweite Lenkerstange (14) gelöst, beim Fahren im gebogenen
Gleis die erste Lenkerstange (12) gelöst und die zweite Len
kerstange (14) gekoppelt ist.
2. Triebfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die drehbar ausgebildeten Aufhängungen (7) des Motors (6)
mit der Drehachse (5) des Drehgestellrahmens (4) am Fahr
zeugrahmen befestigt ist.
3. Triebfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß in den querliegenden Lenkerstangen (12, 14)
schaltbare Kupplungselemente (21, 22) angeordnet sind.
4. Triebfahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Kupplungselemente (21, 22) mechanisch schaltbar sind.
5. Triebfahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Kupplungselemente (21, 22) elektromechanisch schaltbar
sind.
6. Triebfahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Kupplungselemente (21, 22) hydraulisch oder pneumatisch
schaltbar sind.
7. Triebfahrzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß das Umschalten der Kupplungs
elemente (21, 22) von der Querbewegungsamplitude des Trieb
radsatzes (2, 20) abhängig ist.
8. Triebfahrzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß das Umschalten der Kupplungs
elemente (21, 22) von der Querkraft oder auch von der Relativ
bewegungsamplitude zwischen Motor-Getriebe-Aggregat (6, 10)
und Drehgestellrahmen (4) abhängig ist.
9. Triebfahrzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kardanwelle (18) eine kon
zentrisch zur Radachse (20) angeordnete Hohlwelle ist.
10. Triebfahrzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß schwingungsdämpfende Vorrich
tungen zwischen dem Motor-Getriebe-Aggregat (6, 10) und dem
Drehgestellrahmen (4) und/oder dem Fahrzeugrahmen angeord
net sind.
11. Triebfahrzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
die schaltbaren Kupplungselemente (21, 22) zusätzlich als
Schwingungsdämpfer ausgebildet sind.
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Family
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Owner name: BBC BROWN BOVERI AG, 6800 MANNHEIM, DE |
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