DE2929896A1

DE2929896A1 - Schienenfahrzeug mit einem fahrzeugkasten und zwei drehgestellen

Info

Publication number: DE2929896A1
Application number: DE19792929896
Authority: DE
Inventors: Johann Kaspar Pfister
Original assignee: Schweizerische Lokomotiv und Maschinenfabrik AG (SLM)
Current assignee: Schweizerische Lokomotiv und Maschinenfabrik AG (SLM)
Priority date: 1979-07-06
Filing date: 1979-07-24
Publication date: 1981-01-15
Also published as: CA1132844A; DE2929896C2; FR2460825A1; US4362110A; FR2460825B1; CH638732A5; ZA804042B

Description

2 P. 54 37/Tg/Ma Schweizerische Lokomotiv- und Maschinenfabrik, Winterthur

Schienenfahrzeug rait einem Fahrzeugkasten und zwei Drehgestellen

Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug mit einem Fahrzeugkasten und zwei diesen abstützenden Drehgestellen, welche über eine Querkupplung miteinander verbunden sind, die eine am Fahrzeugkasten gelagerte, in Längsrichtung des Fahrzeuges verlaufende Torsionswelle und an deren beiden Enden je einen drehsteif angeordneten Hebelarm aufweist.

Es ist bekannt, bei Schienenfahrzeugen mit zwei Drehgestellen die einander zugekehrten Enden der beiden Drehgestelle mittels einer Querkupplung so zu kuppeln, dass horizontale Kräfte von einem Drehgestell auf das andere übertragen werden können. Man erreicht damit eine Verminderung der zwischen Spurkranz und Schiene auftretenden Kräfte, die beim Fahren im Gleisbogen auf die Radsätze der beiden Drehgestelle wirken, sowie eine Verminderung der Gleitreibungsarbeit und damit des Schienen- und Spurkranzverschleisses.

Aus der CH-PS 304 933 ist eine bei Schienenfahrzeugen mit zwei Drehgestellen verwendete, als Deichselkupplung ausgeführte, direkte Querkupplung bekannt. Diese besteht aus an den einander zugekehrten Enden der beiden Drehgestelle angelenkten Dreiecklenkern (Deichseln), die über ein3 Gelenkverbindung miteinander verbunden sind. Eine solche Deichselkupplung erfüllt ihre Querkupplungsfunktion einwandfrei und weist den Vorteil auf, dass bei starrer und spielfreier Kupplungsverbindung kein "Fehler¹¹ in den relativen Stellungen der Drehgestelle im Gleisbogen auftritt, d. h. dass im Gleisbogen die in Längsrichtung verlaufenden, vertikalen Mittenebenen der beiden Drehgestelle sich in einer vertikalen Schnittlinie schneiden, die sich in einer ebenfalls vertikalen Ebene befindet, die normal zur Längsachse des Fahrzeugkastens in der Mitte zwischen den Drehgestellen verläuft. Diese Bau-

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art beansprucht allerdings den Raum zwischen den Drehgestellen derart, dass es unmöglich ist, etwa bei elektrischen Lokomotiven den Transformator oder bei Diesellokomotiven den Brennstoffbehälter dort zu plazieren und damit den Schwerpunkt des ganzen Fahrzeuges tief zu halten.

Bei einem aus der DT-OS 27 09 967 bekannten Schienenfahrzeug wird eine andere Querkupplung mit verkürzten Deichseln verwendet, die über Stangen und Hebelarme auf eine in Längsrichtung am Fahrzeugkasten gelagerte Torsionswelle wirken. Der Raum zwischen den Drehgestellen wird zwar dabei frei gehalten, jedoch kann die erwünschte Querkupplungswirkung. nur mit Hilfe fester Drehzapfen zwischen dem Fahrzeugkasten und den Drehgestellen erreicht werden, da sonst eine Verschiebung des Fahrzeugkastens in Querrichtung der Drehgestelle einen Fehler in den relativen Stellungen der Drehgestelle im Gleisbogen zur Folge haben würde. Ein Fehler kann auch dann auftreten, wenn anstelle eines festen Drehzapfens eine Querfederung verwendet wird. Dies ist, bedingt durch die heute üblichen Geschwindigkeiten in Kurven, bei modernen Lokomotiven häufig der Fall. Die Art dieser Querfederung hat auf die Grosse des Fehlers Einfluss, was der Wahl der Querfederung Grenzen setzt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schienenfahrzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem der Raum zwischen den Drehgestellen von der Querkupplung nicht verbaut, sondern für den Einbau von Konstruktionsteilen frei ist und bei welchem die Querfederung der Drehgestelle frei wählbar ist.

Ein Schienfahrzeug zur Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich dadurch aus, dass an jedem der beiden Drehgestelle je eine zur Torsionswelle parallel angeordnete Welle mit an deren beiden Enden drehsteif angeordneten Armen gelagert ist und

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dass die einander zugekehrten, der Fahrzeugraitte zugewendeten, inneren Arme der Wellen über je eine Gelenkstange an je einem zugeordneten Hebelarm, und ihre der Fahrzeugmitte abgewendeten, äusseren Arme über je eine Stange am Fahrzeugkasten angelenkt sind.

Die Erfindung besitzt den Vorteil, dass mit dem relativ geringen Aufwand zweier zusätzlicher Wellen, die an den Drehgestellen gelagert sind, die Querfederung der letzteren frei wählbar ist, und bei einer richtig funktionierenden Querkupplung der Raum zwischen den Drehgestellen für den Einbau eines Transformators oder eines Diesel-Brennstoffbehälters benutzt werden und damit der Schwerpunkt des ganzen Fahrzeuges tief gehalten werden kann.

Die inneren Arme der an den Drehgestellen gelagerten Wellen können z. B. eine massgebende Länge A aufweisen, die gleich der massgebenden Länge B ihrer äusseren Arme ist. Damit kann eine Unabhängigkeit der Querbewegungen der Drehgestelle am geraden Geleise erreicht werden, wobei jedoch geringfügige Fehler in der Funktion der Querkupplung nicht zu vermeiden sind.

Durch Erfüllung der Beziehung ■& = —+^W ^zwi^schen den Längen A, B, der Länge m der Torsionswelle und der Länge η der an den Drehgestellen gelagerten Wellen, können Verhältnisse geschaffen werden, die gleich denjenigen bei der Deichselkupplung sind, d. h. optimale Querkupplungswirkungen (Fehlerfreiheit) in der Kurve, jedoch mit einer geringen Koppelwirkung zwischen den Querbewegungen der beiden Drehgestelle in der Geraden.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Querkupplung mindestens eine Vorrichtung zur Dämpfung von Rotationsbewegungen der beiden Drehgestelle, und mindestens eine von dieser Vorrichtung im wesentlichen unabhängige Vorrich-

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tung zur Dämpfung der Querbewegung der Drehgestelle relativ zum Fahrzeugkasten zugeordnet. Diese Vorrichtungen können verschiedene Dämpfungscharakteristiken aufweisen,so dass die beiden Bewegungen ganz unabhängig voneinander gedämpft werden können.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles der Erfindung, welches anhand der Zeichnung erläutert wird.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt Teile eines Schienenfahrzeuges in schematischer axonometrischer Darstellung.

Von dem Schienenfahrzeug sind in der Zeichnung

ein Rahmen des Fahrzeugkastens 1 und zwei Rahmen von Drehgestellen 2 und 3 dargestellt, auf denen der Fahrzeugkasten 1 über nicht dargestellte Abstützfedern abgestützt ist. Am Fahrzeugkasten 1 ist in Längsrichtung desselben eine Torsionswelle 4 gelagert, die an ihren beiden Enden je einen drehsteif angeordneten, nach unten ragenden Hebelarm 5 aufweist. An der der Torsionswelle 4 abliegenden Seite jedes Drehgestelles 2 bzw. 3 ist je eine in Längsrichtung des Fahrzeugkastens 1 parallel zur Torsionswelle 4 verlaufende, nachstehend als Welle 6 bezeichnete, weitere Torsionswelle gelagert, die an ihren Enden drehsteif angeordnete, nach oben ragende Arme,dJi ejnen der Fahrzeugmitte zugeordneten, inneren Arm 7 und einen der Fahrzeugmitte abgewendeten, äusseren Arm 8 aufweist. Jeder der beiden inneren Arme 7 ist einem Hebelarm 5 der Torsionswelle 4 gegenüberstehend angeordnet und an diesem über eine Gelenkstange 9 und Kugelgelenke 11 angelenkt. Die äusseren Arme 8 sind jeweils über eine Stange 10 und Kugelgelenke 11 an einem Ende des Fahrzeugkastens 1 angelenkt.

Wenn sich nun in einem Gleisbogen z. B. das Drehgestell 3 relativ zum Fahrzeugkasten 1 verdreht, wird über die Stangen

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und die Torsionswelle 4 eine Querkupplungskraft auf das Drehgestell 2 übertragen, deren Reaktionen sich über die Stangen 10 auf dem Fahrzeugkasten 1 abstützen. Als Ergebnis tritt die durch die Querkupplung verursachte Verminderung der zwischen Spurkranz und Schiene auftretenden Kräfte auf.

Wenn die massgebenden Längen A und B der Hebelarme 7 bzw. 8 gleich gewählt sind, d. h. A = B, wird durch das beschriebene Querkupplungsgestänge bei Kurvenfahrt ein reines Drehmoment um eine vertikale Achse von einem Drehgestell auf das andere übertragen. Dabei erfährt der Fahrzeugkasten 1 eine Reaktion im doppelten Betrag des übertragenen Drehmomentes. Diese Reaktion wird schliesslich durch die Kastenabstützung aufgenommen. Gleiche Hebellängen haben dabei den Vorteil, dass sich die individuellen Querbewegungen der Drehgestelle gegenseitig nicht beeinflussen und nur die reinen Rotationsbewegungen der beiden Drehgestelle miteinander gekuppelt sind. Dies wirkt sich auf den Lauf in der Geraden vorteilhaft aus.

Nach einer anderen Ausführungsform werden solche Verhältnisse geschaffen, dass die Beziehung g = zwischen den Hebellängen A, B und den Längen m und η der Wellen 4 und 6 erfüllt ist. In diesem Fall wirkt die Querkupplung in Bezug auf die Stellung der Drehgestelle im Gleisbogen genau gleich wie eine Deichselkupplung, d.h., die zwischen den Drehgestellen und dem Fahrzeugkasten durch das Kupplungsgestänge übertragenen Kräfte reduzieren sich auf je eine Einzelkraft, die in Fahrzeugmitte von einem Drehgestell auf das andere übertragen wird. Der Kasten bleibt dabei von jeglicher Reaktion frei. Dies wirkt sich auf den Lauf in der Kurve vorteilhaft aus.

An den Drehgestellen 2 und 3 ist noch je eine Dämpfungsvorrichtung 12 in der Ebene der Gelenkstange 9 und eine Dämpfungsvorrichtung 13 in der Ebene der Stange 10 angeordnet. Die

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Dämpfungsvorrichtung 12,ein hydraulisches Kolben-Zylinder-Aggregat, ist mit ihrem Zylinderende an der Torsionswellenseite des Fahrzeugkastens 1, oberhalb der Torsionswelle 4, und mit ihrem Kolbenstangenende an einer Verlängerung 14 des Armes 7 über Kugelgelenke 11 angelenkt, und dient zur Dämpfung von Rotationsbewegungen der Drehgestelle 2 und 3 relativ zum Fahrzeugkasten 1. Die von der Dämpfungsvorrichtung 12 unabhängige Dämpfungsvorrichtung 13, ebenfalls ein hydraulisches Kolben-Zylinder-Aggregat, ist mit ihrem der Torsionswellenseite des Fahrzeugkastens 1 zugewendeten Zylinderende am Drehgestell 2 bzw. 3, und mit ihrem Kolbenstangenende an einer Verlängerung 15 des Armes 8 angelenkt. Damit wird die Querbewegung der Drehgestelle 2, 3 relativ zum Fahrzeugkasten 1 gedämpft. Die Dämpfungscharakteristiken der Rotations-Dämpfungsvorrichtung 12 können dabei von den Dämpfungscharakteristiken der Querbewegungs-Dämpfungsvorrichtung 13 verschieden sein.

Es sind auch andere Ausführungsformen der Erfindung möglich. So müssen z. B. die Hebelarme 5 und 7 nicht gegensinnig, sondern können gleichsinnig gerichtet sein. Die Dämpfungsvorrichtungen 12 und 13 können an beliebigen Stellen des Fahrzeugkastens bzw. der Drehgestelle angelenkt sein. Irgendwo im Gestänge können elastische Glieder in bekannter Art eingebaut sein. Die beiden Rotations-Dämpfungsvorrichtungen 12 können durch eine zwischen den Drehgestellen angeordnete, einzige Rotations-Dämpfungsvorrichtung ersetzt sein, die über beide Arme 7 gleichzeitig auf beide Wellen 6 einwirkt. Die Dämpfungsvorrichtungen können z. B. Reibungs-Dämpfungsvorrichtungen, oder zum Teil Relbungs- und zum Teil Flüssigkeits-Dämpfungsvorrichtungen sein.

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Claims

Patentansprüche

, Iy Schienenfahrzeug mit einem Fahrzeugkasten und zwei diesen abstützenden Drehgestellen, welch über eine Querkupplung miteinander verbunden sind, die eine am Fahrzeugkasten gelagerte, in Längsrichtung des Fahrzeuges verlaufende Torsionswelle und an deren beiden Enden je einen drehsteif angeordneten Hebelarm aufweist, dadurch gekennzeich net, dass an jedem der beiden Drehgestelle (2, 3) eine zur Torsionswelle (4) parallel angeordnete Welle (6) mit an deren beiden Enden drehsteif angeordneten Armen (7, 8) gelagert ist und dass die einander zugekehrten, der Fahrzeugmitte zugewendeten, inneren Arme (7) der Wellen (6) über je eine Gelenkstange (9) an je einen zugeordneten Hebelarm (5), und ihre der Fahrzeugmitte abgewendeten, äusseren Arme (8) über je eine Stange (10) am Fahrzeugkasten angelenkt sind.
2. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die inneren Arme (7) der Wellen (6) eine massgebende Länge (A) aufweisen, die gleich der massgebenden Länge (B) ihrer äusseren Arme (8) ist.
3. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die folgende Beziehung erfüllt ist,

A _ m , wobei
B m + 2n

A die massgebende Länge der inneren Arme (7),

B die massgebende Länge der äusseren Arme (8),

m die massgebende Länge der Torsionswelle (4), und

η die massgebende Länge jeder der beiden Wellen (6) ist.

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4. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens eine Vorrichtung (12) zur Dämpfung von Rotationsbewegungen der beiden Drehgestelle (2 und 3) und durch mindestens eine von dieser Vorrichtung (12) im wesentlichen unabhängige Vorrichtung (13) zur Dämpfung der Querbewegung der Drehgestelle (2 und 3) relativ zum Fahrzeugkasten (1).
5. Schienenfahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei zwei Rotations-Dämpfungsvorrichtungen diese Vorrichtungen (12) zwischen den Drehgestellen (2, 3),in Querrichtung des Fahrzeuges sich erstreckend, angeordnet und je mit ihrem einen Ende am Fahrzeugkasten (1) und mit ihrem anderen Ende am inneren Arm (7) der Welle (6) eines der Drehgestelle (2, 3) angelenkt sind.
6. Schienenfahrzeug nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei zwei Querbewegungs-Dämpfungsvorrichtungen diese Vorrichtungen (13) in Querrichtung des Fahrzeuges sich erstreckend angeordnet und je mit ihrem einen Ende an einem der Drehgestelle (2, 3), und mit ihrem anderen Ende am äusseren Arm (8) der Welle (6) des betreffenden Drehgestelles (2, 3) angelenkt sind.
7. Schienenfahrzeug nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotations-Dämpfungsvorrichtungen (12) und/oder die Querbewegungs-Dämpfungsvorrichtungen (13) Flüssigkeits-Dämpfungsvorrichtungen sind.
8. Schienenfahrzeug nach Anspruch 4 oder 5,dadurch gekennzeichnet, dass die Rotation-Dämpfungsvorrichtungen (12) und/oder die Querbewegungs-Dämpfungsvorrichtungen (13) Reibungs-Dämpfungsvorrichtungen sind.

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