DE2900576A1

DE2900576A1 - Triebfahrzeug, insbesondere schienentriebfahrzeug

Info

Publication number: DE2900576A1
Application number: DE19792900576
Authority: DE
Inventors: Boris Dipl Ing Cvenarski; Manfred Dipl Ing Mittermaier
Original assignee: Krauss Maffei AG
Current assignee: Mannesmann Demag Krauss Maffei GmbH
Priority date: 1979-01-09
Filing date: 1979-01-09
Publication date: 1980-07-17
Also published as: FR2446206B3; FR2446206A1; ES486096A1

Description

nicht die volle Leistung auf die Schiene übertragen werden kann, ohne einzelne Elemente des Achsantriebs und auch das Gleis örtlich zu überlasten. Zur Behebung dieser nachteiligen Erscheinung ist es bekannt, Zugstangen anzuordnen, die auf der einen Seite am Drehgestell und auf der anderen Seite am Fahrzeugrahmen angelenkt sind. Dabei wird ein optimaler Effekt erzielt, wenn die Zugstange so angeordnet ist, daß ihre ¥irkungslinie in einer durch die Kippachse des Drehgestells verlaufenden senkrechten Ebene auf die Schienenoberkante trifft. In diesem Falle wären beim Anfahren oder Abbremsen keine unterschiedlichen Achslastverteilungen mehr zu beobachten.

Einer der Freiheitsgrade des Drehgestells eines Triebfahrzeugs zeigt sich, wenn das Drehgestell während der Fahrt sogenannte Nickschwingungen ausführt. Die Nickbewegung erfolgt dabei um den Nickpol, der sich kinematisch durch den Schnittpunkt der Wirkungslinie der Zugstange mit der quer zur Fahrtrichtung definierten Schwerpunktsebene des Drehgestells ergibt. Maßgebend für die Frequenz der Nickschwingung ist dabei der Abstand des Nickpols vom Schwerpunkt des Drehgestells. Dabei ist die Frequenz

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um so niedriger je größer der Abstand zwischen Schwerpunkt und Nickpol ist. Niedrige Nickschwingungsfrequenzen sind jedoch nachteilig, da sie zu pulsierenden Kräftebelastungen führen, die sich auf die Laufwerksbeanspruchung und das Laufverhalten des Fahrzeugs nachteilig auswirken.

Ist nun, wie eingangs beschrieben, der Nickpol bzw. der Schnittpunkt der Wirkungslinie der Zugstange mit der quer zur Fahrtrichtung verlaufenden Schwerpunktsebene auf der Schienenoberkante gelegen, so stellt diese Anordnung zwar im Hinblick auf das Anfahr- bzw. Bremsverhalten die optimale Maßnahme dar, im Hinblick auf das Nickschwingungsverhalten wirkt es sich jedoch nachteilig aus, da sie den größten Abstand zwischen Nickpol und Drehgestellschwerpunkt ergibt.

Die im Betrieb befindlichen Ausführungsformen zeigen in der Regel eine Kompromißlösung, bei der aus Gründen eines günstigeren Nickschwingungsverhaltens der Nickpol höher gelegen ist und bei der man allerdings ein ungünstigeres Verhalten im Anfahr- bzw. Bremszustand in Kauf nimmt.

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Hiervon ausgehend liegt die Aufgabe der Erfindung in der Schaffung eines Drehgestells, bei dem trotz höher gelegtem Nickpol die nachteiligen Eigenschaften beim Anfahr- bzw. Bremsvorgang eliminiert oder zumindest weitgehend reduziert sind.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch die Merkmale des Hauptanspruchs.

Zweckmäßigerweise besteht die dem jeweiligen Drehgestell zugeordnete Gelenkwellenanordnung aus einer

durch die Schwenkachse des Drehgestells verlaufenden Gelenkwelle, was den Vorteil ergibt, daß die von der Gelenkwelle zu kompensierenden Relativbewegungen zwischen Fahrzeugrahmen und Drehgestell am geringsten sind. Vorteilhafterweise kann dazu die Gelenkwellenanordnung noch mit einem reibungsarmen Längenausgleich ausgestattet sein. Des weiteren ergibt sich damit der Vorteil, daß keine nennenswerte Behinderung des Sinuslaufs des Drehgestells durch Reibungswiderstände am Längenausgleich der Gelenkwellen erfolgt.

In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Antriebseinheit aus einem Motor und einem an der Stirnseite des Motors angeordneten Getriebe, wobei die

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Hauptachse des Motors im wesentlichen parallel zur Gelenkwellenachse liegt, die ihrerseits durch die Schwenkachse des Drehgestells verläuft. Ferner bestehen die Einrichtungen zur Erzeugung einer der Drehrichtung der Gelenkwelle entsprechenden Drehrichtung der Antriebsräder aus einem Stirnradgetriebe, das die einheitliche Drehrichtung hervorrufende . Zwischenräder aufweist.

Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich" aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform anhand der Zeichnung in Verbindung mit den Unteransprüchen.
Es zeigen:

Fig. 1 die Seitenansicht der zur Erläuterung der Erfindung wesentlichen Teile eines Trieb-· fahrzeug-Rahmens mit Drehgestell in teilweise geschnittener Darstellung und Fig. 2 eine Schnittansicht durch die Ausführungsform nach Fig. 1 gemäß der Schnittlinie I-I.

Das Triebfahrzeug nach den Fig. 1 und 2 zeigt einen Fahrzeugrahmen 1 an dem ein Motor 2 befestigt ist, und an dessen einer Stirnseite 3 ein Getriebe 4 angesetzt ist.

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Der Fahrzeugrahmen 1 stützt sich über eine Federungsanordnung 5 ^a^ einem Rahmen 6 eines dreiachsigen Drehgestells 7 ^at>» mit dessen Radsätzen 8, 9 und jeweils Antriebsräder 11, 12 und 13 eines Achsverteilergetriebes Ik drehfest verbunden sind. Das fest mit dem Fahrzeugrahmen 1 verbundene Getriebe k ist über eine Gelenkwelle I5 mit dem Achsverteilergetriebe 14 gekoppelt. Die Gelenkwelle besitzt zwei Kreuzgelenke 16 und I7 und ist mit einem teleskopartig verschiebbaren Längenausgleich 18 ausgestattet. Die Drehbewegung der Gelenkwelle wird in das Achsverteilergetriebe 14 über ein Zahnrad 19 eingeleitet, und unter Zwischenschaltung eines Zwischenrades 20 auf das Antriebsrad 12 übertragen. Hiervon erfolgt jeweils unter Zwischenschaltung zweier weiterer Zwischenräder 21 und 22 eine Leistungsverzweigung auf die Antriebsräder 11 und 13.

Das Drehgestell 7 ist mit dem Fahrzeugrahmen 1 ferner über Zugstangen 23 und 24 verbunden, die auf der einen Seite jeweils an einem am Rahmen 6 befestigten Träger 25 bzw. 26 und auf der anderen Seite jeweils am Fahrzeugrahmen 1 (nicht dargestellt )angelenkt sind.

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Im Betrieb wird von der fest mit dem Fahrzeugrahmen verbundenen Antriebseinheit über die Gelenkwelle 15 ein äußeres Drehmoment M in das Drehgestell 7 eingeleitet. Dieses Drehmoment M ist ein freier Vektor und darf somit hinsichtlich seiner definierten Momentdrehachse beliebig parallel verschoben werden. Mit ihm lassen sich daher in diversen Drehpunkten des Drehgestells die nachfolgenden Momenten-Gleichgewichtsreaktionen aufstellen, aus denen sich eine Gesetzmäßigkeit herleiten läßt von deren Erkenntnis die Erfindung ausgeht:

M= M₁ = Z_B . h_{K (1)}

Z_B.^=M_C (₂)

^M = ^MC * Sf ^

(2) in (3) liefert:

(*0 = (Ό ergibt:

* „ ₇ ^{Do D}2

^ZB * ^hK = ^ZB * T -D^ voraus:

Do ^D2

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Wie im einzelnen aus Fig. 1 zu ersehen, bedeuten dabei:

M = Drehmoment um die Drehachse C, c

M, = Drehmoment um die Drehachse A, A '

B = Schnittpunkt der Wirkungslinie der Zugstange 23 (bzw. 2k) mit der quer zur Fahrtrichtung verlaufenden Schwerpunktsebene des Drehgestells 7,

A = Schnittpunkt der quer zur Fahrtrichtung verlaufenden Schwerpunktebene des Drehgestells mit der Schienenoberkante,

S = Lage des Drehgestell-Schwerpunktes, h_ = konkreter Abstand zwischen den Punkten A und B,

Z = Horizontalkomponente der Zugkraft in der Virkungslinie der Zugstange 23, 24,

D = Teilkreis-Durchmesser des Eingangszahnrades (19) des Achsverteilergetriebes (i4),

D = Teilkreis-Durchmesser des Antriebs-Zahnrades (12) und

D = Raddurchmesser.
ο

Das Verhalten des Drehgestells im Zeitpunkt des Anfahr ens bzw. Bremsens wird dabei insoweit verbessert,

so
als das Moment M/in das Drehgestell eingeleitet wird, daß es dem "Aufbäummoment" entgegengesetzt gerichtet ist. Ansonsten ist nach wie vor der konkrete Abstand zwischen Schnittpunkt (Punkt B) der Wirkungslinie

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der Zugstange 23, 24 mit der quer zur Fahrtrichtung verlaufenden Schwerpunktsebene des Drehgestells und Schienenoberkante (Punkt A) maßgebend.

In einer konkreten Ausführungsform kann die Zugstange so angeordnet werden, daß ihre Wirkungslinie in Punkt A, dem Nickpol, durch die Schienenoberkante verläuft, d.h. h. = O ist, was bei optimaler Gestaltung im Hinblick auf den Anfahr- bzw. Bremszustand die ungünstigste Anordnung in bezug auf das Nickschwingungsverhalten darstellt. Wird nun gemäß der erfinderischen Lehre verfahren, so wird der Nickpol in bezug auf das Nickschwingungsverhalten

um den Betrag h = —— , —-- nach oben bzw. näher K 2 D

zum Schwerpunkt S verschoben, wobei aber in bezug auf das Anfahr- bzw. Bremsverhalten nach wie vor die günstige Zugstangenanordnung mit h = O ideell wirk-

sam bleibt.

In der Ausführungsform nach Fig. 1 und Fig. 2 ist für das Anfahr- bzw. Bremsverhalten der Punkt A in Höhe der Schienenoberkante maßgebend, wohingegen für das Nickschwingungsverhalten der Nickpol in der

Höhe h„ über der Schienenoberkante anzusetzen ist. K

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Grundsätzlich bleibt die Anwendung der erfindungsgemäßen Lehre aber nicht auf Triebfahrzeuge mit Zugstangen beschränkt. Ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, kann der erfinderische Gedanke .auch bei Drehgestellen ohne Zugstangen zur Verbesserung des Verhaltens beim Anfahr- und Bremsvorgang bzw. des dynamischen LaufVerhaltens verwirklicht werden.

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Claims

Krauss-Maffei
Aktiengesellschaft
8000 München 50 TP 38Ö

Triebfahrzeug, insbesondere Schienentriebfahrzeug

Patentansprüche

./ Triebfahrzeug, insbesondere Schienentriebfahrzeug mit einem Fahrzeugrahmen, einem oder mehreren Drehgestellen, einer jedem Drehgestell zugeordneten Antriebseinheit, deren Leistung über je eine Gelenkwellenanordnung auf im Drehgestell gelagerte Antriebsräder übertragbar ist, und gegebenenfalls mit je einer, in die jeweilige Fahrtrichtung des Triebfahrzeugs weisenden Zugstange, die einerseits am Drehgestell und andererseits am Fahrzeugrahmen angelenkt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit am Fahrzeugrahmen (1) angeordnet ist, die Gelenkwellenanordnung quer zur Längsachse des Triebfahrzeugs ausgerichtet ist und einen einheitlichen Drehsinn der Gelenkwellen aufweist und daß Einrichtungen vorgesehen sind, die eine der Drehrichtung der Gelenkwellenanordnung entsprechende Drehrichtung eines oder mehrerer, im Drehgestell (7) gelagerter Antriebsräder ergeben.

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2. Triebfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die dem jeweiligen Drehgestell zugeordnete. Gelenkwellenanordnung eine durch die Schwenkachse des Drehgestells (7) verlaufende Gelenkwelle (15) umfaßt.

3. Triebfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Antriebseinheit aus einem Motor (2) und einem an der Stirnseite (3) des Motors (2) angeordneten Getriebe (h) besteht, daß die Hauptachse des Motors (2) im wesentlichen parallel zur Gelenkwellenachse liegt, die ihrerseits durch die Schwenkachse des Drehgestells (7) verläuft, daß die Einrichtungen zur Erzeugung einer der Drehrichtung der Gelenkwelle (15) entsprechenden Drehrichtung an den Antriebsrädern (11, 12, I3) aus einem Stirnradgetriebe (i4) bestehen, das die einheitliche Drehrichtung hervorrufende Zwischenräder (20, 21, 22) aufweist.

h. Triebfahrzeug nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Gelenkwellenanordnung eine oder mehrere Gelenkwellen (15) mit Kreuzgelenken (16, 17),homokinetischen Gelenken oder elastischen Gelenken, beispielsweise aus Elastomeroder Federstahlelementen umfaßt.

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5. Triebfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Gelenkwellenanordnung mit einem reibungsarmen Längenausgleich (18) versehen ist.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Triebfahrzeug, insbesondere ein Schienentriebfahrzeug gemäß Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Bei Triebfahrzeugen dieser Art tritt infolge der üblicherweise in einer bestimmten Höhe über der Schienenoberkante angeordneten Zugkraftübertragung zwischen Drehgestell und Fahrzeugrahmen bei Ausübung von Zugoder Bremskräften ein auf den Drehgestellrahmen u.m eine horizontale Quer-Achse wirkendes Moment auf, welches eine unterschiedliche Belastung der Antriebsachsen des Drehgestells zur Folge hat. Die mit der unterschiedlichen Achslastverteilung verbundene zusätzliche Belastung eines Teils der Antriebsachsen führt dazu, daß gerade während des Anfahrvorgangs bzw. Bremsvorgangs

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