DE2822992C2 - - Google Patents

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.