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Achssteuerung für Schienenfahrzeuge mit Drehgestellen
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Achssteuerung für Schienen fahrzeuge mit Drehgestellen Die Erfindung
betrifft eine Achssteuerung für Schienenfahrzeuge mit Drehgestellen, welche mittels
eines am Fahrzeugrahmen und am Drehgestellrahmen gelenkig befestigten Steuerhebels
mindestens eine lenkbare Radachse aufgrund der bei Kurvenfahrt zwischen Fahrzeugrahmen
und Drehgestellrahmen auftretenden Verdrehung über eine Hebelanordnung direkt lenkt.
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Eine derartige Achssteuerung ist aus der CH-PS 183 368 bekannt. Bei
dieser bekannten Achssteuerung ist am Steuerhebel zwischen den gelenkigen Verbindungen
mit dem Fahrzeugrahmen und dem Drehgestellrahmen ein Hebel schwenkbar befestigt.
Dieser Hebel verschiebt ein Achslager der lenkbaren Radachse entsprechend der Bewegungsrichtung
des Steuerhebels nach vorne oder hinten, wodurch die lenkbare Radachse gelenkt wird.
Infolge dieser Anordnung der Hebel nimmt die Empfindlichkeit dieser Achssteuerung
mit zunehmender Streckenkrümmung ab, wobei mit Empfindlich-
keit
der Achssteuerung die Einsteuerungsänderung der lenkbaren Radachse bezogen auf die
zugehörige Einsteuerungsänderung des Drehgestells bezeichnet sei.
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Diese Achssteuerung weist die Vorteile auf, bei Kurvenfahrt die Reibung
zwischen Rädern und Schienen zu vermindern, selbsttätig zu arbeiten und bei seitlich
des Drehgestells angeordneten Hebeln im Inneren des Drehgestells keinen Platz zu
beanspruchen und von aussen gut zugänglich zu sein.
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Angeregt von dauernd auftretenden Störungen wie z.B.
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Schlägen schwingen die Drehgestelle von Schienenfahrzeugen ohne Achssteuerungen
dauernd um ihre Mittellage, wodurch die Schienenfahrzeuge bei hohen Fahrgeschwindigkeiten
auf geraden Strecken schlingern können. Durch den Einsatz der aus der CH-PS 183
368 bekannten Achssteuerung werden die Drehschwingungen der Drehgestelle verstärkt,
da das Lenken der Radachsen aufgrund einer Drehgestellverdrehung die ursprüngliche
Drehgestellverdrehung unterstützt und die bekannte Achssteuerung bei geringen Drehgestellauslenkungen
besonders empfindlich ist. Bei diesen verstärkten Drehbewegungen kommt es vor, dass
der Spurkranz eines Rads an eine Schiene anschlägt, wobei je nach den Kräfteverhältnissen
das betroffene Drehgestell in die Mittellage zurückschwenkt oder ausgelenkt bleibt.
Im ersten Fall nimmt das Schlingern des Fahrzeuges zu, während im zweiten Fall gegensätzlich
zum Zweck der Achssteuerung das
Schleifen des Spurkranzes an der
Schiene die Reibung vergrdssert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Achssteuerung für Schienenfahrzeuge
mit Drehgestellen vorzuschlagen, welche die Reibung zwischen den Rädern und Schienen
vermindert, selbsttätig arbeitet und einen stabilen Fahrzeuglauf auch bei hohen
Fahrgeschwindigkeiten auf geraden Strecken ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 beanspruchte Achssteuerung
gelöst. Eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemässen Achssteuerung ergibt
sich aus dem Anspruch 2.
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Anhand der schematischen Zeichnungen werden zwei Ausführungsbeispiele
der Erfindung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf
ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Achssteuerung, Fig. 2 eine
schematische Seitenansicht einer vertikal angeordneten gleichartigen Achssteuerung
und Fig. 3 eine schematische Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der
erfindungsgemässen Achssteuerung. A
Eine waagrecht angeordnete Achssteuerung
ist in der Fig. 1 in Mittellage mit durchgezogenen Strichen und in ausgelenkter
Lage strichpunktiert dargestellt, während die gestrichelte Linie die zeichnerisch
festgehaltene Längsmittelachse des zur Achssteuerung gehörigen nicht näher dargestellten
Drehgestells bezeichnet.
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Mit 1 ist der Fahrzeugrahmen des Schienenfahrzeugs bezeichnet. Am
Fahrzeugrahmen 1 ist mittels eines Gelenks ein Ende einer Verbindungsstange 2 befestigt,
deren anderes Ende mit einem Steuerhebel 3 gelenkig verbunden ist.
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Der Steuerhebel 3 ist um eine auf dem Drehgestell ortsfeste Schwenkachse
4 schwenkbar und trägt eine Exzenterscheibe 5, die vier Gelenkzapfen aufweist, welche
vier Enden von zwei mit zunehmender Streckenkrümmung progressiv zunehmend lenkenden
Hebelübersetzungen 6, 7 gelenkig halten. Die beiden Hebelübersetzungen 6, 7 von
welchen sich eine nach vorne und die andere nach hinten erstreckt, bestehen aus
U-förmigen Gestängen, welche drei gelenkig miteinander verbundene Lenkstangen 8,9,10
bzw. 11,12,13 aufweisen. Jeweils die mittlere Lenkstange 9,12 der beiden Hebelübersetzungen
6,7 weist in ihrer Mitte ein weiteres Gelenk auf, an welchem ein Ausleger 14,15
befestigt ist. Die beiden Ausleger 14,15 sind gelenkig mit zwei lenkbaren Radachsen
16,17 verbunden, Die beiden lenkbaren Radachsen 16,17 tragen Räder 18,19.
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Die Position des Fahrzeugrahmens 1 bezüglich der Achs-
steuerung
ist durch einen waagrechten und einen senkrechten Strich angedeutet, wobei dem waagrechten
Strich die Position eines Querträgers und dem senkrechten Strich die Position eines
Längsträgers entspricht. Bei Kurvenfahrt ist der Fahrzeugrahmen 1 gegenüber der
mit dem Drehgestell zeichnerisch festgehaltenen Achssteuerung um einen, der Streckenkrümmung
entsprechenden Winkel a verdreht, wobei das Drehzentrum die senkrechte Drehachse
20 des Drehgestells ist, welche sich auf dessen Längsmittelachse befindet. Der mit
dem Fahrzeugrahmen 1 und dem Drehgestellrahmen gelenkig verbundene, schwenkbare
Steuerhebel 3 ist dabei um einen Winkel b verdreht, wobei auch die Exzenterscheibe
5 um einen Winkel b verdreht ist.
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Zwei Endgelenke der beiden Hebelübersetzungen 6,7 sind auf einer Seite
der Schwenkachse 4 des Steuerhebels 3 gegeneinander um einen Winkel c versetzt an
der Exzenterscheibe 5 befestigt. Auf der anderen Seite der Schwenkachse 4 des Steuerhebels
3 sind die beiden anderen Endgelenke der Hebelübersetzungen 6,7 gleichartig an der
Exzenterscheibe 5 befestigt. Beim Schwenken der Exzenterscheibe 5 um den Winkel
b bewegen sich die beiden äusseren Lenkstangen 8,10,11,13 der Hebelübersetzungen
6,7 gegenläufig um Wegstrecken, welche infolge der Asymmetrie der HebelUbersetzungen
6,7 verschieden gross sind, wodurch die mit den mittleren Lenkstangen 9,12 der Hebelübersetzungen
6,7 verbundenen Ausleger 14,15 etwa um die Differenz e zweier derartiger Wegstrecken
entsprechend dem Drehsinn
des Steuerhebels 3 gegeneinander oder
voneinander geschoben werden. Die Lage der Gelenkpunkte auf der Exzenterscheibe
5 ist so gewählt, dass bei kleineren Auslenkwinkeln a, wie sie bei Fahrt in der
Geraden durch den Sinuslauf entstehen, der Weg e praktisch null ist und damit die
Radachsen 16, 17 starr geführt sind.
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Beim gegenseitigen Verschieben der Ausleger 14, 15 um die Wegdifferenz
e werden die beiden lenkbaren Radachsen 16, 17 sowie deren Räder 18, 19 um einen
Winkel d in bezug aufeinander mit zunehmender Streckenkrümmung progressiv zunehmend
gelenkt, wobei sich die senkrechten Schwenkachsen der lenkbaren Radachsen 16, 17
auf der Längsmittelachse des Drehgestells' befinden. In der Figur 1 sind die Bewegungen
der mechanischen Elemente übertrieben gross dargestellt. Die beschriebene Achssteuerung
der Figur 1 ist derart angeordnet, dass alle Schwenkachsen der Gelenke senkrecht
verlaufen und sich alle Hebel und Stangen in waagrechten Ebenen im Inneren des Drehgestells
bewegen.
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Die Figur 2 zeigt eine gleichartige Achssteuerung, welche vertikal
angeordnet ist. Bei der Achssteuerung der Figur 2 schwenkt der Fahrzeugrahmen 21
bei Kurvenfahrt mittels der Verbindungsstange 22 den schwenkbaren Steuerhebel 23,
dessen Schwenkachse 24 bezüglich des Drehgestellrahmens 25 ortfest ist. Dabei schwenkt
der Steuerhebel 23 die am Steuerhebel 23 befestigte Exzenterscheibe 26, welche die
kreuzweise versetzt angeordneten Endgelenke der vorderen und der hinteren U-förmigen,
asymmetrischen HebelUberset-
zungen 27, 28 bewegt. Die derart betätigten
je ein Gestänge bildenden Hebelübersetzungen 27, 28 verschieben über ihre mittleren
Lenkstangen 29, 30 die Ausleger 31, 32, welche ihrerseits die Achslager 33, 34 der
vorderen und der hinteren lenkbaren Radachsen 35, 36 waagrecht längs des Drehgestellrahmens
25 verschieben. Dadurch werden die lenkbaren Radachsen 35, 36 und die mit den lenkbaren
Radachsen 35, 36 verbundenen Räder 37, 38 entsprechend der Schwenkrichtung des Steuerhebels
23 mit zunehmender Streckenkrümmung progressiv zunehmend gelenkt. Der Fahrzeugrahmen
21 liegt mit nicht dargestellten federnden, verdrehbaren Auflagern auf dem Drehgestellrahmen
25 auf, welcher mit Federelementen 39, 40 auf den Achslagern 33, 34 abgestützt ist.
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In einem zweiten, in der Figur 3 dargestellten Ausführungsbei spiel
der Erfindung verdreht der Fahrzeugrahmen 41 wie im ersten, oben beschriebenen Ausführungsbeispiel
mittels einer Verbindungsstange 42 einen Steuerhebel 43 entsprechend der Streckenkrümmung,
wobei die Schwenkachse 44 des Steuerhebels 43 bezüglich des Drehgestellrahmens 45
ortsfest ist. Der Steuerhebel 43 trägt eine Exzenterscheibe 46, welche eine stückweise
spiralförmige Führungskulisse 47 aufweist, in welche ein Zapfen 48 eingreift. Der
Zapfen 48 ist an einem Hebel 49 befestigt, welcher an einer in bezug auf den Drehgestellrahmen
45 festen Führung 50 waagrecht verschiebbar ist. Der waagrecht verschiebbare Hebel
49 ist über eine beidseits Gelenke aufweisende Stange 51 und über einen Ausleger
52 mit einem waagrecht verschiebbaren Achslager 53 gelenkig verbunden,. auf welchem
der Drehgestellrah-
men 45 mittels Federelementen 54 aufliegt.
Im Achslager 53 ist eine Radachse 55 gelagert, welche mit Rädern 56 fest verbunden
ist. Die stückweise spiralförmige Führungskulisse 47 bildet zusammen mit dem Zapfen
48 und dem waagrecht verschiebbaren Hebel 49 eine mit zunehmender Streckenkrümmung
progressiv zunehmend lenkende Hebelübersetzung 57.
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Beim Verdrehen des Steuerhebels 43 entsprechend der Strekkenkritmmung
gleitet der Zapfen 48 in der Führungskulisse 47 und wird der Hebel 49 waagrecht
verschoben, wodurch das Achslager 53 gemäss dem Verlauf der Führungskulisse 47 und
dem Drehsinn des Steuerhebels 43 waagrecht, seitlich verschoben wird. Im Gegensatz
zur dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann auch eine Exzenterscheibe einen
exzentrisch angeordneten Zapfen tragen, welcher mit einem stückweise spiralförmigen
Führungsschlitz zusammenwirkt, der bezüglich einem Hebel ortsfest ist. Dazu kann
auf dem Hebel eine Platte vorgesehen sein, welche den Führungsschlitz aufweist.
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Infolge der unlinearen Hebelbewegungen der erfindungsgemässen Achssteuerung
nimmt deren Empfindlichkeit mit zunehmender Streckenkrümmung zu, wodurch bei hohen
Fahrgeschwindigkeiten auf geraden Strecken ein stabiler Fahrzeuglauf ermöglicht
wird, ohne dass auf das reibungsvermindexnde Lenken der Radachsen auf gekrümmten
Strecken verzichtet werden muss.
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Es liegt im Rahmen der Erfindung,in den Hebelübersetzungen
elastische
Teile vorzusehen. Derartige elastische Teile werden bei Drehgestellen mit ungelenkten
Radachsen zum Verbessern der Laufeigenschaften der praktisch starr geführten Radachsen
eingesetzt. Da bei der erfindungsgemässen Achssteuerung die Radachsen auf gerader
Strecke praktisch starr geführt sind, können mit diesen elastischen Teilen die Laufeigenschaften
der Radachsen auf geraden Strecken verbessert werden.
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In einem Drehgestell kann zum Steuern der lenkbaren Radachsen auf
beiden Seiten des Drehgestells eine erfindungsgemässe Achssteuerung vorgesehen sein.
Bei einer derartigen Anordnung von zwei Achssteuerungen bewegen sich die beiden
gegenüberliegenden Steuerhebel und die beiden gegenüberliegenden verschiebbaren
Achslagerpaare gegensinnig. Dabei brauchen innerhalb des Drehgestells keine Schwenklager
für die lenkbaren Radachsen vorgesehen zu sein, wodurch die Achssteuerungen bei
vertikaler Anordnung derselben innerhalb des Drehgestells keinen Platz beanspruchen.