DE3218088A1 - Drehgestell mit zwei radpaaren fuer gleisgebundene fahrzeuge - Google Patents

Drehgestell mit zwei radpaaren fuer gleisgebundene fahrzeuge

Info

Publication number
DE3218088A1
DE3218088A1 DE19823218088 DE3218088A DE3218088A1 DE 3218088 A1 DE3218088 A1 DE 3218088A1 DE 19823218088 DE19823218088 DE 19823218088 DE 3218088 A DE3218088 A DE 3218088A DE 3218088 A1 DE3218088 A1 DE 3218088A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
wheels
pair
bogie
wheel
bogie according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19823218088
Other languages
English (en)
Other versions
DE3218088C2 (de
Inventor
Bernd 8000 München Bergander
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MT Aerospace AG
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE19823218088 priority Critical patent/DE3218088A1/de
Publication of DE3218088A1 publication Critical patent/DE3218088A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3218088C2 publication Critical patent/DE3218088C2/de
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60BVEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B17/00Wheels characterised by rail-engaging elements
    • B60B17/0055Wheels characterised by rail-engaging elements with non-elastic tyres (e.g. of particular profile or composition)
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60BVEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B17/00Wheels characterised by rail-engaging elements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61FRAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F3/00Types of bogies
    • B61F3/16Types of bogies with a separate axle for each wheel
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61FRAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F5/00Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
    • B61F5/26Mounting or securing axle-boxes in vehicle or bogie underframes
    • B61F5/30Axle-boxes mounted for movement under spring control in vehicle or bogie underframes
    • B61F5/32Guides, e.g. plates, for axle-boxes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61FRAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F5/00Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
    • B61F5/38Arrangements or devices for adjusting or allowing self- adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves, e.g. sliding axles, swinging axles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Braking Arrangements (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)

Description

  • Drehgestell mit zwei Radpaaren für gleisgebundene
  • Fahrzeuge Beschreibung Die Erfindung betrifft ein Drehgestell mit zwei Radpaaren für gleisgebundene Fahrzeuge gemäß dem Gattungsbe4riff"des Anspruchs 1.
  • Es ist bekannt, daß gleisgebundene Fahrzeuge wegen der torsionssteifen Verbindung zwischen dem rechten uhd linken Rad eines Radsatzes, der durch den Verschleiß sich einstellenden Profilform der einzelnen Radreifen und des in tmfangsrichtung des Radreifens wirkenden Kraftschlusses zwischen dem Rad und der Schiene ein selbsterregungsfähiges-SchwingUngssystem bilden. Die Radsätze des Fahrzeuges führen eine annähernd harmonische Bewegung im Gleis aus, den sogenannten Sinuslauf, deren Wellenlänge desto größer ist, je kleiner die wirksame Kegel neigung der Berührung zwischen Rad und Schiene ist.
  • Durch die Massenkräfte, die der Sinuslauf im Radsatz hervorruft, wird die Dämpfung der Sinuslaufbewegung mit wachsender Geschwindigkeit immer geringer und wird bei der sogenannten kritischen Geschwindigkeit Null. Oberhalb der kritischen Geschwindigkeit nimmt die Radsatzbewegung große Amplituden an und bewirkt unzulässig große waagerechte Kräfte zwischen Rad und Schiene. Dies vergrößert die Laufunruhe des Fahrgestells und führt zu einem erhöhten Verschleiß der Spurkränze, der Radreifen sowie des Fahrzeugaufbaues,-sowie u.U.zu einer gewaltsamen seitlichen Verschiebung des Gleisrostes.
  • Es sind bereits verschiedene Maßnahmen vorgeschlagen worden, durch welche eine hohe kritische Geschwindigkeit und damit eine hohe Einsatzgeschwindigkeit der spurgeführten Fahrzeuge erreicht werden sollen.
  • Da es bekannt ist, daß die Wellenlänge der Sinusbewegung im Gleis umso größer wird, je kleiner der Kegelwihkel des kegeligen Radreifenprofils ausgebildet ist, sind zunächst die Kegelwinkel der Radreifen verkleinert worden. Durch Verschleiß bildet sich jedoch in kurzer Zeit ein hohlkehlenförmiges Profil am Radreifen aus, so daß infolge einer sich zunehmend vergrößernden Rollradiendifferenz und eines zunehmenden Schlupfes der Räder hohe Kräfte in waagerechter Richtung zwischen Rad und Schiene sowie hohe waagerechte Beschleunig4ngen im Fahrzeugkasten auftreten, was eine beträchtliche Verschlechterung der Laufruhe zur Folge hat. Mit der vorgeschlagenen Maßnahme läßt sich daher die kritische Geschwindigkeit nur solange erhöhen, wie die Radreifenprofile relativ neu sind, so daß diese Maßnahme einem dauerhaften praktischen Fahrbetrieb nicht gerecht wird.
  • Bei den heutigen Eisenbahnfahrzeugen werden aufgrund der vorgenannten Erkenntnisse von vorneherein Radreifen mit verschleißangepaßten Profilierungen verwendet, so daß sich im Laufe der Abnutzung des Radreifens zwar eine Raddurchmesserverringerung, jedoch keine Änderung der Form des Profils ergibt. Dies hat den Vorteil, daß das Führungsverhalten des Drehgestells vom Verschleißzustand der Laufflächen der Räder unabhängig ist. Um allerdings die durch die größeren Kegelwinkel verschleißangepaßter Profile bedingten vorbeschriebenen Nachteile zu vermeiden, sind verschiedene Maßnahmen vorgeschlagen worden.
  • So ist es z.B. bekannt, die Drehgestelle mit sogenannten passiven und/oder aktiven Drehhemmungen zu versehen, die den Gierneigungen des-Drehgestelles entgegenwirken sollen. Bei den Drehhemmungen handelt es sich um Hilfssysteme. Die passiven Hilfssysteme bestehen im wesentlichen aus Federn, Massen und Dämpfern, d.h. Elementen ohne äußere Energiezufuhr, die wenig aufwendig und damit auch wenig störanfällig sind. Passive Hilfssysteme können z.B. von einem Tilger gebildet werden, dessen Eigenfrequenz genau auf die Sinusiaufftequenz des Radsatzes bei kritischer Geschwindigkeit abgestimmt ist und dieser Energie entzieht. Wie weiter unten erläutert wird, hat die Sinus-Lauffrequenz bei kritischer Geschwindigkeit jedoch keinen festen Wert, so daß die Tilgerfrequenz nur.einen unter vielen möglichen Zuständen der Instabilität eliminieren kann.
  • Bei aktiven Drehhemmungen, die z.B. von aktiven Stabilisatoren gebildet sein können, wie sie aus der Luft- und Raumfahrt bekannt sind, ist ein umfangreiches elektronisch-hydraulisches Regelsystem erforderlich, das wegen des hohen Leistungsbedarfs, des hohen Anschaffungspreises sowie der ungelösten Probleme der Uberwachung und Wartung für den Einsatz unter eisenbahnüblichen Bedingungen nicht geeignet erscheint.
  • Es ist ferner bekannt, zur Erzielung eines stabilen Laufes und einer hohen kritischen Fahrgeschwindigkeit sogenannte schlupfgeregelte Radsätze mit verschleißangepaßten Radreifenprofilen vorzusehen. So ist z.B. in der DE-AS 28 48 398 ein Regelsystem beschrieben, mit welchem proportional zur Drehzahldiffercnz und umgekehrt proportional zur Fahrzeuggeschwindigkeit ein Regler betätigt wird, der seinerseits beim Steuern des Schlupfes einer Kupplung einen stabilisicrenden Kupplungs-Momentenanteil berücksichtigt. Die Kupplung hat die Funktion, beim Lauf längs des Gleises im Falle eines Rollradienunterschiedes der Räder eine Differenzdrehzahl im Sinne einer Stabilisierung des Radsatzes zuzulassen, also den Längsschlupf der Räder zu vermindern.
  • Der konstruktionstechnische und kostenmäßige Aufwand der vorbeschriebenen Schlupfsteuerungseinrichtung ist erheblich.
  • Außerdem setzt die Funktionsfähigkeit der vorgeschlagenen.
  • Schlupfregelung voraus, daß Unterschiede der Winkelgeschwindigkeiten beider Räder von höchstens 0,5 % gemessen werden, wobei die Auflösung des Meßsignals <0,5 Promille sein muß.
  • Dies ist derzeit nicht möglich. Die regelbare Schlupfkupplung zwischen den Rädern einer Achse ist außerdem ein unerwünschtes Verschleißelement, das ständig überwacht und gewartet werden muß, so daß es dem in der Praxis auftretenden robusten Betrieb nicht gewachsen ist.
  • Den bekannten Lösungen für die Erzielung eines verbesserten stabilen Fahrverhaltens und damit einer erhöhten kritischen Fahrgeschwindigkeit ist gemeinsam, daß die Maßnahmen lediglich die Verhältnisse am Radreifen berücksichtigen, d.h. die Form der Profilierung, die Änderung der Profllierung, den Schlupf in Längs- und Querrichtung und dgl. Bei diesen Betrachtungen ist man von idealen Gleisbedingungen ausgegangen, so daß das Problem, die dynamischen Eigenschaften von verschleißangepaßten Radreifenprofilen bei der Auslegung des Fahrzeuges für hohe Geschwindigkeiten richtig zu berücksichtigen, offensichtmilch die in der Praxis'tatsächlich auftretenden Einbauparameter der Schiene.unberücksichtigt läßt. Untersuchungen haben gezeigt, daß die Schicnencinbautoleranzen einen crheblicXIen Einfluß auf die wirks. Kegelneigung tan re besitzen. Je nach den Naßabweichungen des Schienenfusses, der Schwelle und der Schienenbefestigung, der Ausschöpfung der Toleranzen beim Gleisbau und dem Material der verwendeten Schwellen, sowie bedingt durch bleibende Ve.rschiebung der Schiene in der Schienenbefestigung sowie Verschleiß des Schienenprofils durch die Verkehrsbelastung können derartige Schwankungeh der effektiven Konizität tan T e auftreten, daß deren Größtwert etwa um den Faktor 30 größer ist als ihr Kleinstwert. Die effektive Konizität wird dadurch ermittelt, daß der Radsatz, dessen Räder ein gegebenes Radreifenprofil besitzen, mit einer bestimmten Anfangsamplitude in ein Gleis mit einem definierten Schienenprofil und einer vorgegebenen Spur sowie einer vorgegebenen Schieneneinbauneigung gesetzt wird. Durch ein theoretisches kinematisches Abrollen des Radsatzes in dem vorgegebenen Gleis kann eine sinusähnliche Bewegung ermittelt werden, die eine bestimmte Wellenlänge besitzt. Aus der Gleichung: läßt sich die effektive Konizität durch Auflösung der Gleichung nach tanr ermitteln. Dabei bedeuten: L = Wellenlänge r = Laufradhalbmesser s = halbe Spurseite t = Kegelwinkel.
  • Bei nichtkegeligen Radreifenprofilen ist die wirks. Kegelneigung abhängig von der Anfangsamplitude.
  • Der Einfluß der Einbauparameter der Schiene auf die wirksame Kegelneigung verschleißangepaßter Radreifenprofile ist erheblich. Die üblichen herstellungs- und unterhaltungsbedingten Toleranzen bewirken Schwankungen der wirksamen Kegelneigung im Bereich von 0,02 C tan g < 0,60. Demgegenüber schwankt sie allein aufgrund des Verschleißes kegeliger Radreifenprofile, aber bei gleichbleibenden Einbauparametern der Schiene (Nennmaße) im Bereich 0,025 < tan t C 0,20, so daß die bisher bekannten Lösungen demgemäß einen erheblich zu geringen Bereich der tatsächlich auftretenden wirksamen Kegelneigungen berücksichtigen und damit nicht zu einem befriedigenden Fahrverhalten bei extrem hohen Geschwindigkeiten, wie sie im heutigen modernen Eisenbahnbau angestrebt werden, führen.
  • Ein weiterer Nachteil z.B. der passiven Drehhemmungen bei Fahrzeugen mit verschleißangepaßten Radreifenprofilen besteht darin, daß zwar das Niveau der kritischen Geschwindigkeiten insgesamt angehoben wird, jedoch die Empfindlichkeit des dynamischen Verhaltens dieser Fahrzeuge gegenüber Schwankungen der Einbauparameter der Schiene verstärkt werden.
  • Soll durch Verwendung einer passiven Drehhemmung in Fahrzeugen mit verschleißangepaßten Radreifenprofilen eine hohe kritische Geschwindigkeit erzielt werden, so dürfen die Einbauparameter der Schiene nur geringe Toleranzen aufweisen, was der Forderung nach Wirtschaltlichkeit von Fahrwegbau und -unterhaltung entgegensteht.
  • Demgegenüber liegt der Erfindung die neue Aufgabe zugrunde, ein Drehgestell der eingangs genannten Art mit verschleißangepaßten Radreifenprofilen mit einfachen technischen Mitteln derart auszugestalten, daß nicht nur die vorbeschriebenen, mit der Ausgestaltung der verschleißangepaßten Radreifenprofile zusammenhängenden Nachteile beseitigt, sondern auch gleichzeitig die Empfindlichkeit des dynamischen Verhaltens gegenüber Schwankungen der Einbauparameter der Schiene beseitigt werden, so daß die kritische Geschwindigkeit im Vergleich zu den bekannten Drehgestellen erhöht ünd damit eine höhere Einsatzgeschwindigkeit der Fahrzeuge erzielt werden können.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil von Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst, wobei zweckmäßige Ausgestaltungen in den Unteransprüchen angegeben-sind.
  • Nach Maßgabe der Erfindung, wie sie durch die Merkmale des Anspruchs 1 gekennzeichnet ist, wird erreicht, daß die Abklingkonstante der Sinuslaufbewegung proportional zur wirksamen Kegelneigung zunimmt, wodurch sich ein von der Berührungsgeometrie nahezu unabhängiges Stabilitätsverhalten einstellt. Darüberhinaus wird vorteilhaft erreicht, daß die Wellenlänge des Sinuslaufes sich gegenüber demjenigen Wert, der sich bei konventionellen Radsatz-Drehgestellen mit gleichen technischen Daten einstellt um ca. 30 bis 35% erhöht, so daß die kritische Geschwindigkeit zu größeren Werten verschoben wird Zweckmäßigerweise ist für jedes Radpaar wenigstens eine Schalteinrichtung und für die Schalteinrichtunten des Drehgestells eine Steuereinrichtung vorgesehen. Die Räder können auf Hohlwellen befestigt sein, welche mit den als Achsen ausgebildeten Radträgern drehbar verbunden sind. Die Hohlwellen können ihrerseits geteilt und über kraftschlüssig arbeit.ende Schaltkupplungen miteinander verbindbar sein, so daß die Losräder bei der jeweils vorlaufenden Achse torsionssteif miteinander verbunden sind, während sich die Losräder der nachlaufenden Achse mit unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeiten drehen können. Es kann auch vorgesehen sein, daß jeweils eine Schaltkupplung zwischen einem Rad und dem als Welle ausgebildeten Radträger des jeweiligen Radpaares angeordnet ist, so daß die Schaltkupplungen direkt dafür sorgen, daß die Räder mit der in dem Drehgestell gelagerten Welle gekuppelt oder gegenüber dieser frei drehbar sind. In allen Fällen ist jedoch dafür gesorgt, daß die Schaltkupplungen derart angeordnet und ausgelegt sind, daß die Einleitung von Axialkräften infolge der Kupplungskräfte in die Achslager vermieden wird und daß bei geschlossener Schaltkupplung kein Spiel der Räder relativ zueinander in Umfangsrichtung möglich ist. Da die Eisenbahnfahrzeuge im allgemeinen gleiche Laufwege in beiden Fahrtrichtungen zurücklegen, ist ein gleicher Verschleiß der Radreifenprofile an beiden Achsen zu erwarten.
  • Im Vergleich zu konventionellen Drehgestellen mit passiver Drehhemmung und verschleißangepaßten Radreifenrofilen wird die kritische Geschwindigkeit bei dem erfindungsgemäßen Drehgestell erhöht, und das Fahrverhalten ist gleichzeitig nahezu unempfindlich gegenüber Schwankungen der Einbauparameter der Schiene. Das Drehgestell reagiert ferner weniger empfindlich gegenüber Herstellungsungenauigkeiten, und im Gleisbogen treten geringere Kräfte zwischen Rad und Schiene auf. Gegenüber den bekannten Lösungsvorschlägen, bei denen aktive Elemente der Regeltechnik Anwendung finden, weist das erfindungsgemäße Drehgestell den Vorteil auf, daß der Bauaufwand geringer ist, so daß unter Bedingungen des Eisenbahnbetriebes eine zuverlässige Funktion zu erwarten ist. Darüberhinaus ist der Herstellungsaufwand und damit der Selbstkostenpreis niedrig.
  • Die zusätzliche Entwicklung eines den ganzen Zug umfassenden Diagnosesystems ist nicht erforderlich. Da lediglich zur Betätigung der Schaltkupplungen Energie aufzuwenden ist, ist darüberhinaus der gesamte Energieaufwand vernachlässigbar klein.
  • Durch die Maßnahmen gemäß Unteranspruch 6, die durch die Unteransprüche 7 bis 14 ausgestaltet werden, wird eine selbsttätige Steuerung der Schalteinrichtung in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Räder des Schienenfahrzeugs erreicht.
  • Verwirklicht wird dies mit konstruktiv einfacheh Bauteilen, die einen zuverlässigen und dauerhaften Betrieb gewährleisten.
  • Da die Sperrfunktion der Klemmbacken nur während der relativ kurzen Anfahrphase benötigt wird, also hohe Fläthenpressungen in den Klemmbacken und den Innenring nur für kutze Zeit und während eines im Vergleich zur Lebensdauer des brehgestells sehr geringen Zeitraumes auftreten, sind durch den. Einsatz der gegenüber einem konventionellen Radsatz zusätzlichen Bauteile keinerlei Probleme mit Hinsicht auf die Zeitfestigkeit zu erwarten. Vorteilhaft ist weiter, daß den schalteinrichtungen nur während der Anfahrphase nach einem Richtungswechsel Energie zugeführt werden muß, welche ohne Hilfseinrichtungen der Drehbewegung des Radpaares entnommen werden kann. Die Steuereinrichtungen und Schaltkupplungen an jedem Radpaar arbeiten unabhängig für sich. Das Fahrzeug oder den ganzen Zug umfassende Steuer-, Energiezufuhr- oder Kontrolleinrichtungen sind nicht erforderlich.
  • Nachfolgend sind die Kräfteverhältnisse sowie Ausführungsheispiele des zweiachsigen Drehgestells beispielsweise dargestellt. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine konventionelle Ausführungsform eines RadreifenS mit einem kegeligen Profil und kleinem Kegelwinkel, Fig. 2 einen Radreifen mit verschleißangepaßtem Profil, Fig. 3 den Radreifen mit verschleißangepaßterfl Profil, bei dem sich infolge von Einbautoleranzen der Schiene unterschiedliche Berührpunkte einstellen, >'ig. 4 eine Teilschnittansicht durch das Drehgestell gemäß der Erfindung, Fig 5 und 6 eine schematische Darstellung der Kräfteverhältnisse an einem konventionellen Drehgestell (Fig.
  • 5) und dem erfindungsgemäßen Drehgestell (Fig. 6), Fig. 7 eine Schnittansicht durch ein Radpaar einer weiteren Ausführungsform des Drehgestells, wobei rechts in Fig. 7 eine Hälfte der Stirnansicht dargestellt ist sowie Fig. 8 eine schematische Darstellung der Kräfteverhältnisse an der Kontaktfläche zwischen Klemmbadke und Innenring.
  • Die Fig. 1 zeigt ein Rad 1 mit einem kegeligen Radreifenprofil 2 und einem Spurkranz 3. Das Rad 1 läuft adf der Schiene 4, wobei zwischen der Schienenoberfläche und dem Kegel der Kegelwinkel g gebildet wird. Dieser Kegelwinkel t ist verhältnismäßig klein und bleibt trotz eines durch Querkräfte bedingten möglichen Spurversatzes, bei welchem sich der Rollradius vergrößert oder verkleinert, konstant. Allerdings treten die in der Fig. 1 dargestellten Zustände nur bei verhältnismäßig neuen Radreifen auf.
  • Die Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel dafür, wie sich der in Fig. 1 dargestellte neue Reifen mit dem kegeligen Radreifenprofil nach längerer Laufzeit durch Verschleiß verändern kann. Es ist zu erkennen, daß der Kegelwinkel wesentlich größer als bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist und sich, abhängig davon, auf welchem Raddurchmesser das Rad abrollt, verändert.
  • Die Fig. 3 zeigt ein Rad 5, welches von vorneherein mit einem verschleißangepaßten Profil 6 ausgestattet ist. Der Verschleiß eines solchen Rades 5 bewirkt daher keine Veränderung der Profilform des Radreifens, sondern nur eine Verkleinerung des Raddurchmessers, so daß sich etwa nach längerer Laufzeit das Profil 7 einstellt. Es ist deutlich zu erkennen, daß bei Einbautoleranzen der Schiene um den Wert x sich unterschiedliche Berührungspunkte A und B mit unterschiedlichën Kegelwinkel tA und gB einstellen. Die effektive Konizität tan je kann in Abhängigkeit von den Schieneneinbautoleranzen x um den Faktor 30 verändert werden. Es ist daher erkenntlich, daß die Einbautoleranzen x der Schiene erheblichen Einfluß auf das Fahrverhalten haben, so daß eine hohe krittsche Geschwindigkeit und damit eine hohe Einsatzgeschwindigkeit beiheutigen Hochgeschwindigkeitsfahrzeugen nur dann erzielbar ist, wenn diese schädlichen Einflüsse beseitigt werden. Dies läßt sich allerdings praktisch nicht dadurch erreichen, daß entsprechende Vorschriften zur Einhaltung gewisser inbauverhältnisse erlassen und befolgt werden, da der arbeitstechnische und kostenmäßige Aufwand erheblich wäre.
  • Die Fig. 4 zeigt nun ein Drehgestell 8, bei weichem die Achsen 9, 10 in Längs- und Querrichtung steif am Drehgestellrahman 11 angelenkt sind. Auf den starren Achsen sind die Räder 12, 13, 14, 15 als Losräder gelagert, und die sich an die Räder anschließenden Achsbuchsen 16, 17 bzw. 18, 19 sind über kraftschlüssig arbeitende Schaltkupplungen 20 bzw, 21 derart kuppelbar, daß bei der vorlaufenden Achse 10 die Räder 14, 15 mittels der Schaltkupplung 21 torsionssteif verbunden sind, während die Räder 12, 13 der nachlaufenden Achse 9 mittels der Schaltkupplung 20 voneinander gelöst sind, wenn man davon ausgeht, daß sich das Drehgestell in Richtung des Pfeiles 22 bewegt. Die Schaltung der Kupplungen erfolgt über eine nicht dargestellte Steuereinrichtung, welche ein Eingangssignal von einem auf die Drehrichtung der Räder ansprechenden Sensor erhalten kann bzw. von einem auf die Fahrgeschwindig-Keit ansprechenden Sensor, wobei jedoch in jedem Falle dafür gesorgt ist, daß die Räder der vorlaufenden Achse torsionssteif verbunden sind, während die Räder der nachlaufenden Achse gelöst sind, so daß sich diese mit unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeiten drehen können. Da durch diese Schaltung der Räder an dem zweiachsigen Drehgestell die Abklingkonstante der Sinuslaufbewegung proportional zur wirksamen Kegelneigung zunimmt, stellt sich ein von der Berührungsgeometrie nahezu unabhängiges Stabilitätsverhalten ein, während die Wellenlänge des Sinuslaufes sich gegenüber demjenigen Wert, der sich bei konventionellen Radsatzdrehgestellen mit gleichen technischen Daten einstellt, um ca. 30 bis 35% erhöht, so daß die kritische Geschwindigkeit des Drehgestells 8 zu größeren Werten verschoben wird. Anhand der Fig. 5 und 6 erfolgt nun eine Betrachtung des quasi statischen Momentengleichgewichts an einem konventionellen Drehgestell und an dem erfindungsgemäßen Drehgestell, bei dem die Räder des vorlaufenden Radpaares 23 torsionssteif miteinander verbunden sind, während die Räder des nachlaufenden Radpaares 24 gelöst sind. Das konventionelle Drehgestell nach Fig. 5 nimmt infolge einer Störung den Schräglaufwinkel )0 relativ zu der durch den Geschwindigkeitsvektor V angegebenen Fahrtrichtung 30 ein, so daß dadurch die Seitenkräfte Fy entstehen.
  • Als Folge der profilierten Radreifen entstehen Druchmesserunterschiede am linken und rechten Rad. Das Rad mit dem momentan größeren Durchmesser bringt in Längsrichtung eine Treibkraft, das Rad mit dem kleineren Durchmesser eine Bremskraft auf, wobei die Kräfte jeweils die Größe Fx besitzen.
  • Bei dem in der Fig. 5 dargestellten Drehgestell mit konventionellen Radsätzen heben sich die Momente aus den Kräften Fx und Fy bezüglich des Schwerpunktes S auf. Dagegen hat das erfindungsgemäße Drehgestell gemäß der Anordnung und der Schaltungsweise der Radsätze nach Fig. 4 das Bestreben, unter der Wirkung des Momentes 2 Fx s, s, welches nur am Vorderen torsionssteifen Radsatz wirkt, wieder die ungestörte Ausgangslage einzunehmen. Selbstverständlich sind die Kräfteverhältnisse an der Paarung Rad - Schiene wesentlich komplizierter als in den Fig. 5 und 6 sehr schematisiert dartestellt, es hat sich jedoch gezeigt, daß bei dem in den Fiq. 4 und 6 gezeigten Ausführungsbeispiel des Drehgestells eine gewisse Dämpfung der Sinuslaufbewegung erfolgt, die das durch die vergrößerte Konizität bedingte schlechtere Stabilitätsverhalten kompensiert.
  • Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 besitzen die Schaltkupplungen sowie die Steuereinrichtungen, die sie einrücken bzw.
  • lösen, eine Spannmutter 25, die auf ein Schraubgewinde auf der Außenseite am freien Ende der Hohlwelle 18 aufgeschraubt ist, ein Spannelement 26 sowie vorzugsweise mindestens drei an der Spannmutter 25 befestigte Klemmbacken 27. Die Klemmbacken 27 sind in radialer Richtung elastisch gelagert, wobei die Lagerung der Ubersichtlichkeit halber nicht dargestellt ist. Die Klemmbacken 27 sind mit der Kraft Pv gegen die Achse 9 vorgespannt. Wie Fig. 7 recht deutlich zu entnehmen ist, liegt das Spannelement 26 mit einem Ende an einer Schulter an, die auf der Hohlwelle 18 ausgebildet ist. Das andere Ende des Spannelements 26 liegt an der Stirnseite der Spannmutter 25 an, welche auf der anderen Stirnseite einen Ringflansch besitzt, an dem die Klemmbacken 27 aufgenommen sind. Wie der rechts in Fig. 7 enthaltenen Stirnansicht zu entnehmen ist, wirken die Klemmbacken 27 mit einem Innenring 28 zusammen, der auf der Achse 9 drehfest, jedoch axial verschiebbar aufgenommen ist. Die Hphlwelle 19 ist an ihrem freien Ende aufgeweitet und übergreift mit diesem Ende das Spannelement 26, welches sich somit im Ringraum zwischen der Hohlwelle 19 und der Hohlwelle 18 befindet.
  • Wenn das Fahrzeug anfährt, dreht sich die Hohlwelle 18 relativ zur Achse 9. Hierbei hat sie das Bestreben, die Spannmutter 25 in Drehrichtung mitzunehmen. Dadurch legen sich die Klemmbacken 27 an dem auf der Achse 9 angeordneten Innenring 28 an und verhindern, daß sich die Spannmutter 25 mit der Hohlwelle 18 dreht. Da das Schraubgewinde am freien Ende der Hohlwelle 18 bei der Ausführungsform nach Fig. 7 ein Links-Gewinde ist, bewirkt die Drehbewegung zwischen der Hohlwelle 18 und der Spannmutter 25 eine Bewegung der Spannmutter in axialer Richtung nach links relativ zur Hohlwelle 18, wodurch das Spannelement 26 zusammengedrückt wird. Dadurch wird das Spannelement 26 in radialer Richtung aufgeweitet und werden die Hohlwellen 18 und 19 durch das aufgeweitete Spannelement 26 torsionsstarr miteinander verbunden.
  • Aus Fig. 8 ergeben sich recht deutlich die Kräfteverhältnisse zwischen Innenring 28 und Klemmbacke 27. Wenn das für die kraftschlüssige torsionsstarre Verbindung der Hohlwellen 18 und 19 (vorlaufendes Radpaar) notwendige Spannmoment erreicht ist, überwindet die radial wirkende Klemmkraft P die Vorspannkraft Pv, wodurch die Klemmbacken 27 auf dem Innenring 28 abrollen können und die Sperrung der Spannmutter 25 freigeben.
  • Die Spannmutter 25 dreht sich dann mit der gleichen Drehzahl wie die Hohlwelle 18. Aufgrund der Selbsthemmung innerhalb des Schraubgewindes zwischen der Hohlwelle 18 und der Spannmutter 25 ist gewährleistet, daß die Verspannung der Hohlwellen 18 und 19 durch das Spannelement 26 und damit die kraftschlüssige Verbindung zwischen den beiden Hohlwellen erhalten bleibt.
  • Wenn das Fahrzeug anhält und anschließend seine Bewegungsrichtung umkehrt, wird das bislang vorlaufende Radpaar zum nachlaufenden Radpaar und umgekehrt. Die oben beschrEebene Schalteinrichtung bewirkt jetzt am nunmehr nachlaufenden Radpaar, daß sich die Spannmutter 25 nach rechts bewegt und dabei das Spannelement 26 entlastet. Dadurch löst sich die kraftschlüssigc Verbindung zwischen den Hohlwellen 18 und 19, so daß die Räder des nachlaufenden Radpaares mit anterschiedlicher Drehzahl laufen können. Der Verschiebeweg der Spannmutter 25 in die Richtung weg vom Spannelement 26 wird durch einen Anschlag 29 erhöht. Sobald die Spannmutter 25 gegen den Anschlag 29 läuft, erhöht sich das auf die Klegmbacken 27 wirkende Drehmoment, so daß dann die Vorspannkraft Pv überwunden wird und die Klemmbacken 27 am Innenring abrollen können. Dadurch dreht sich die Spannmutter 25 mit der gleichen Drehzahl wie die Hohlwelle 18.
  • In einem Drehgestell sind das vorlaufende und das nachlaufende Radpaar einschließlich Schaltkupplung und Steuereinrichtung baugleich, aber zueinander seitenverkehrt eingebaut, so daß eine Änderung der Fahrtrichtung am jeweils vor laufenden Radpaar das linke und rechte Rad kraftschlüssig miteinander verbindet, während sie die kraftschlüssige Verbindung der'Räder am jeweils nachlaufenden Radpaar löst.
  • Bezugszeichenliste zu B 4371 1 Rad 2 kegeliges Radprofil 3 Spurkranz 4 Schiene Kegelwinkel 5 Rad 6 verschleißangepaßtes Profil 7 Profil nach langer Laufzeit x Einbautoleranz A, B Berührungspunkt tA, tB Kegelwinkel 8 Drehgestell 9, 10 Achse 11 Drehgestellrahmen 12,13,14,15 Rad 16,17,18,19 Achsbuchse 20,21 Schaltkupplung 22 Bewegungsrichtung 23 vorlaufendes Radpaar 24 nachlaufendes Radpaare Schräglaufwinkel V Geschwindigkeitsvektor Fy Scitenkräfte Fx Treibkraft, Bremskraft S- Schwerpunkt 25 Spannmutter 26 Spannelement 27 Klemmbacke 28 Innenring 29 Anschlag 30 Fahrtrichtung P Klemmkraft Pv Vorspannkraft Leerseite

Claims (16)

  1. Drehgestell mit zwei Radpaaren für gleisgebundene Fahrzeuge Ansprüche Drehgestell mit zwei Radpaaren für gleisgebundene Fahrzuge, mit Rädern, die eine verschleißangepaßte profilierte Lauffläche besitzen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Träger (9, 10) eines jeden Radpaares in Längs- und Querrichtung steif am Drehgestellrahmen (11) angelenkt-ist und durch Schalteinrichtungen (20, 21) die Räder (14, 15) des vorlaufenden Radpaares (23) torsionssteif miteinander verbindbar und gleichzeitig die starre Verbindung der Räder (12, 13) des nachlaufenden Radpaares (24) lösbar sind.
  2. 2 0 Drehgestell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Räder (12, 13; 14, 15) auf Hohlwellen (16, 17; 18, 19) befestigt sind, welche mit den als Achsen ausgebildeten Radträgern (9, 10) drehbar verbunden sind.
  3. 3. Drehgestell nach Anspruch 1 oder 2, dadurCh gekennzeichnet, daß die Hohlwellen (16, 17; 18, 19) geteilt,und daß die Schalteinrichtungen (20, 21) von kraftschlüssig arbeitenden Schaltkupplungen gebildet sind, mit denen die flohiwellenteile (16, 17, 18, 19) torsionssteif verbindbar sind.
  4. 4. Drehgestell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtungen (20, 21) von kraftschldssig arbeitenden Schaltkupplungen gebildet sind, wobei wenigstens eine Kupplung zwischen einem Rad und dem als Welle ausgebildeten Radträger des jeweiligen Rädpaares angeordnet ist.
  5. 5. Drehgestell nach einem der Ansprüche 1 bis 4., dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkupplungen (20, 21) derart angeordnet und ausgelegt sind, daß die Kupplung&kräfte in radialer Richtung parallel zur Fahrtrichtung (22) wirken, so daß eine Einleitung von Axialkräften in die Losräder sowie ein Spiel der Räder in Umfangsrichtung vermieden werden
  6. 6. Drehgestell nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung von mindestens einem der Radpaare (23, 24) ein mit einem Spannelement (26) zur torsionssteifen Verriegelung der Räder (12, 13; 14, 15) der Achse zusammenwirkendes Spannglied besitzt, das mit Drehung der Räder relativ zum Spannelement (26) derart verschiebbar ist, daß bei vorlaufendem Radpaar (23) die beiden Räder durch das Spanne iem'nt m L Leinander durch Kraftschlsln torsionssteif verbindbar und bei nachlaufendem Radpaar (24) das Spannelement aus dieser Sperrstellung ausrückbar ist.
  7. 7. Drehgestell nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das als Spannmutter (25) ausgebildete und mit einer der Hohlwellen (16, 17; 18, 19) des Radpaars über ein Schraubgewinde verbundene Spannglied durch mindestens ein gegenüber dem Radträger (9, 10) vorgespanntes Klemmglied mit dem Radträger kraftschlüssig verbunden ist.
  8. 8 Drehgestell nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmglieder durch vorzugsweise mindestens drei Klemmbakken (27) gebildet sind, die an der Spannmutter gelagert sind und mit einem Innenring (28) zusammenwirken, der drehfest und axial verschiebbar auf dem Radträger (9; 10) angeordnet ist.
  9. 9. Drehgestell nach einem der Ansprüche 6 bie 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement (26) auf der Mantelfläche einer (18) der Hohlwellen des Radpaars sitzt und mit einem Ende an einer Schulter der Hohlwelle und mit dem anderen Ende an der Spannmutter (25) anliegt, die auf das freie-Ende der Hohlwelle (18) aufgeschraubt ist.
  10. 10. Drehgestell nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschiebeweg der Spanflmutter (25) in die Richtung weg vom Spannelement (26) durch einen Anschlag (29) begrenzt ist.
  11. 11. Drehgestell nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (29) am freien Ende der die Spannmutter (25) aufnehmenden Hohlwelle (18) angeordnet ist.
  12. 12. Drehgestell nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Hohlwelle (19) des Radpaars sich mit ihrem freien Ende teleskopartig über das Spannelement (26) erstreckt.
  13. 13. Drehgestell nach einem der Ansprüche 6 bis 12,. dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement (26) unter Einwirkung der Spannmutter (25) radial aufweitbar ist.
  14. 14. Drehgestell nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Radpaare (23, 24) des Drehgestells baugleich, jedoch seitenverkehrt eingebaut sind.
  15. 15. Drehgestell nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung eine Steuereinrichtung mit einem auf die Drehrichtung der Räder (12, 13; 14, 15) ansprechenden Sensor besitzt, der ein der Drehrichtung entsprechendes Signal abgibt, so daß die Steuereinrichtung die Schaltkupplung des vor laufenden Radpaares einrückt bzw. des nachlaufenden Radpaares löst.
  16. 16. orehgestell nach einem der Ansprüche 1 bis 14, mit bei jedem Radpaar bei der Anfahrt torsionssteif verbundenen Losrädern, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung eine Steuereinrichtung mit einem auf die Fahrgeschwindigkeit ansprechenden Sensor aufweist, der bei einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit, die unterhalb der niedrigsten, anhand der Drehgestell- und Gleisdaten errechenbaren kritischen Fahrgeschwindigkeit liegt, ein Signal abgibt, so daß die Steuereinrichtung die Schaltkupplung (20) des nachlaufenden Radpaares (24) löst.
DE19823218088 1981-05-14 1982-05-13 Drehgestell mit zwei radpaaren fuer gleisgebundene fahrzeuge Granted DE3218088A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19823218088 DE3218088A1 (de) 1981-05-14 1982-05-13 Drehgestell mit zwei radpaaren fuer gleisgebundene fahrzeuge

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3119264 1981-05-14
DE19823218088 DE3218088A1 (de) 1981-05-14 1982-05-13 Drehgestell mit zwei radpaaren fuer gleisgebundene fahrzeuge

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3218088A1 true DE3218088A1 (de) 1982-12-09
DE3218088C2 DE3218088C2 (de) 1992-03-12

Family

ID=25793265

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19823218088 Granted DE3218088A1 (de) 1981-05-14 1982-05-13 Drehgestell mit zwei radpaaren fuer gleisgebundene fahrzeuge

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE3218088A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0289482A2 (de) * 1987-04-30 1988-11-02 Simmering-Graz-Pauker Aktiengesellschaft Drehgestell für schnellfahrende Schienenfahrzeuge

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE9417281U1 (de) * 1994-10-27 1995-04-20 Meinke Peter Prof Dr Ing Eisenbahnradsatz

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE950011C (de) * 1953-12-08 1956-10-04 Ringfeder Gmbh Radsatz fuer Schienenfahrzeuge mit gegeneinander drehbaren Raedern
DE2848398B1 (de) * 1978-11-08 1979-11-29 Messerschmitt Boelkow Blohm Spurfuehrung eines Radsatzes fuer Schienenfahrzeuge

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE950011C (de) * 1953-12-08 1956-10-04 Ringfeder Gmbh Radsatz fuer Schienenfahrzeuge mit gegeneinander drehbaren Raedern
DE2848398B1 (de) * 1978-11-08 1979-11-29 Messerschmitt Boelkow Blohm Spurfuehrung eines Radsatzes fuer Schienenfahrzeuge

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0289482A2 (de) * 1987-04-30 1988-11-02 Simmering-Graz-Pauker Aktiengesellschaft Drehgestell für schnellfahrende Schienenfahrzeuge
EP0289482A3 (de) * 1987-04-30 1989-02-08 Simmering-Graz-Pauker Aktiengesellschaft Drehgestell für schnellfahrende Schienenfahrzeuge

Also Published As

Publication number Publication date
DE3218088C2 (de) 1992-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1911716B1 (de) Kran
DE2816561B2 (de) System vus Schienenrad und Gleis für Schienenfahrzeuge
DE2617896A1 (de) Drehgestell fuer eisenbahnwagen
DE102016011737B4 (de) Schienengebundene Achsbaugruppe
DE3111087A1 (de) &#34;einzelradanordnung fuer eisenbahnfahrzeuge&#34;
DE2614166C3 (de) Radsatz für Schienenfahrzeuge
WO2018234273A1 (de) Abstützeinrichtung für eine drehplattform in einer aufzugsanlage
DE69721664T2 (de) Zugfahrgestell mit integriertem Spurweiteänderungssystem
DE2255254B2 (de) Aufhängevorrichtung fur einen Linear Induktor an dem Drehgestell eines Schienenfahrzeugs
CH671930A5 (de)
DE102006015430A1 (de) Kran mit Ausleger und Laufbahn für den Leitungswagen
EP0417521A1 (de) Schienengeführtes Fahrzeug für Hochbahnen
CH703173A2 (de) Umspurbares Drehgestell für Schienenfahrzeuge.
DE3019573C2 (de) Spurführung für Radsätze eines Schienenfahrzeug-Drehgestells
DE3218088A1 (de) Drehgestell mit zwei radpaaren fuer gleisgebundene fahrzeuge
DE2108663A1 (de) Zweischienen-Hängebahn mit Linearmotor
EP1532033B1 (de) Triebgestell für ein schienenfahrzeug
DE2848398C2 (de) Spurführung eines Radsatzes für Schienenfahrzeuge
DE2337771C3 (de) Laufwerk für Schienenfahrzeuge mit hoher Fahrgeschwindigkeit
DE2837302C2 (de)
DE2224966C3 (de) Radsatz für Schienenfahrzeuge
EP3012170A1 (de) Fahrwerk eines schienenfahrzeugs
DE2257560A1 (de) Radsatzfahrwerk fuer schienenfahrzeuge mit magnetischer oder elektrodynamischer fuehrung im gleis
DE2237638A1 (de) Einrichtung, insbesondere fuer schienenfahrzeuge, zum hemmen von drehbewegungen eines drehgestelles gegenueber einem wagenkasten
DE60005297T2 (de) Aktive Vorrichtung zur Begrenzung des Gierens für ein Schienenfahrzeug

Legal Events

Date Code Title Description
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: MAN TECHNOLOGIE GMBH, 8000 MUENCHEN, DE

8181 Inventor (new situation)

Free format text: BERGANDER, BERND, 8000 MUENCHEN, DE

8110 Request for examination paragraph 44
8125 Change of the main classification

Ipc: B60B 37/10

8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: MAN TECHNOLOGIE AG, 8000 MUENCHEN, DE

D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8330 Complete disclaimer