DE3221755A1

DE3221755A1 - Drehgestell fuer ein schienenfahrzeug

Info

Publication number: DE3221755A1
Application number: DE19823221755
Authority: DE
Inventors: Rüdiger Ing.(grad.) 8031 Wörthsee Holz
Original assignee: Krauss Maffei AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1982-06-09
Filing date: 1982-06-09
Publication date: 1983-12-15
Also published as: DE3221755C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Drehgestell nach dem Oberbe-
griff des Anspruchs 1 (vgl. DE-AS 23 56 267, insbesondere Fig. 8). Das bekannte Drehgestell weist einen üblichen starren Rahmen auf, wobei die Achslager in einer waagerechten Ebene gegenüber dem Rahmen verschiebbar sind, Diese Verschiebung wird durch die elastisch ausgebildeten, lediglich Lenkmomente übertragenden Verbindungsstangen gesteuert, und zwar derart, daß die Radachsen bei Kurvenfahrt sich von selbst auf den Bogenradius einstellen, wobei die Verbindungsstangen in einer Horizontalebene geschwenkt werden. Dadurch sollen die. Kurvengängigkeit und Laufstabilität erhöht werden. Auf eine der beiden Verbindungsstangen kann verzichtet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Drehgestell leichter und konstruktiv weniger aufwendig zu machen, ohne die Vorteile des vorgenannten Drehgestells zu verlieren, mit dem Endziel, höhere Fahrgeschwindigkeit zu erreichen.
Diese Aufgabe wird durch die Maßnahmen nach dem Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst. Somit entfällt der Drehgestellrahmen der bekannten Bauarten völlig. An seine Stelle tritt das Paar der relativ leichten und einfach herstellbaren Diagonalträger. Während der erwähnte Stand der Technik eine Schwenkbewegung der Verbindungsstangen annimmt, wird nach der Erfindung eine Relativbewegung der beiden Diagonalträger zueinander parallel zum Schienenverlauf erreicht. Die Lenkeranordnung nach Anspruch 1, bei der die Längslenker entweder in der gleichen Richtung oder in entgegengesetzten Richtungen (Lemniskatenlenker) am Querlenker angebracht sind, ermöglicht diese Bewegungsart und sichert doch die Verbindung zwischen dem Drehgestell und dem Kasten, insbesondere dann, wenn das Drehgestell als Triebdrehgestell ausgebildet ist.
Die Lenkeranordnung in der Lemniskatenanordnung ist an sich durch die DE-PS 852 254 bekannt, jedoch mit dem Unterschied, daß dort die Längslenker an ein und demselben Teil, nämlich beide am Drehgestellrahmen, angelenkt sind. Die bekannte Anordnung ermöglicht lediglich dessen Querauslenkung zum Fahrzeugkasten. Diese wird auch bei dem Erfindungsgegenstand benutzt, wobei jedoch die Relativbewegung der beiden Diagonalträger zueinander hinzukommt.
Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung zum Gegenstand, wie im folgenden erläutert wird.
Die auf Grund der Diagonalträger leichte Bauweise des Drehgestells ermöglicht gemäß Anspruch 2 den Verzicht auf die Primärfederung (zwischen dem Rad und dem Drehgestellrahmen bzw. Diagonalträger), was seinerseits zu einer weiteren Vereinfachung der Konstruktion und Verringerung von Gewicht und Kosten beiträgt. Außerdem entfallen dadurch mögliche Schwingungseigenformen, die den Fahrkomfort negativ beeinflussen können. Nicht zuletzt können Aggregate, die einen gleichmäßigen engen Spalt zur Schienenoberkante aufweisen müssen, wie Wirbelstrombremsen, Antennen, sehr einfach an den Diagonalträgern befestigt werden.
Die Bauart mit Diagonalträgern ermöglicht ferner auf einfache Weise die Maßnahmen nach Anspruch 3, wodurch die sonst übliche hohe wechselnde Biegebelastung der Radachse entfällt und diese als Rohr, d.h. leicht und einfach, ausgeführt werden kann. Diese Maßnahmen tragen ebenfalls zur Verringerung des Gewichts des Drehgestells bei. Die im Rad liegenden Achslager tragen ferner zu einer schmalen Bauform des Drehgestells bei, so daß dadurch eine seitliche Verkeidung des Drehgestells ermöglicht wird, die für eine Verringerung des Luftwiderstands des Fahrzeugs beiträgt, für höhere Fahrgeschwindigkeiten ein wesentlicher Faktor.
Anspruch 4 betrifft die Stabilisierung der Diagonalträger um ihre Kippachse (Linie, die durch die diagonal einander gegenüber liegenden Achslager verläuft). Eine solche Stabilisierung kann auch bereits durch die Anordnung der Sekundärfedern erfolgen, d.h. dann, wenn das Drehgestell mit dem Fahrzeugkasten zusammengebaut ist. Soll eine solche Stabilisierung z.B. bereits beim Drehgestell allein vorliegen, kann nach Anspruch 4 verfahren werden.
Die Anordnung und Ausbildung der Diagonalträger kann verschieden sein. Zweckmäßigerweise berühren beide Diagonalträger einander nicht (Anspruch 6), so daß sich bei Schienenüberhöhungen eine bessere Einstellbarkeit ergibt.
Die Möglichkeit, daß beide Diagonalträger aufeinanderliegen (mit der Möglichkeit der gegenseitigen Längsverschiebung), besteht jedenfalls dann, wenn zwischen den Rädern und dem Diagonalträger eine Primärfederung vorgesehen ist. Die Ansprüche 7 und 8 geben zwei bevorzugte Ausbildungen der Diagonalträger an. Wenn dabei die Sekundärfedern gemäß Anspruch 9 angeordnet werden, d.h.
außerhalb der Kippachse des Diagonalträgers, dienen sie zu dessen Stabilisierung hinsichtlich der Kippachse.
Ferner wird dadurch die Biegebelastung der Diagonalträger klein gehalten.
Die Erfindung wird im folgenden anhand einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert.
Es zeigt Fig. 1 die Diagonalträger in einer schematischen Darstellung, Fig. 2a bis 2c die möglichen Stellungen der Radachsen bei der Anordnung nach Fig. 1 in einer schematischen Draufsicht, Fig. 3 ein Drehgestell in der Draufsicht mit Teilschnitt mit Diagonalträgern nach Fig. 1 Fig. 4 das Drehgestell nach Fig. 3 in einem senkrechten Längs schnitt und Fig. 5 in einem senkrechten Querschnitt, Fig. 6 eine vergrößerte Darstellung eines Achslagers bei der Ausführungsform nach Fig. 3 in einem Querschnitt und Fig. 7 und 8 zwei andere Ausführungsformen der Diagonalträger in einem Drehgestell in der Draufsicht.
Fig. 1 zeigt in senkrecht überhöhter Darstellung zwei Diagonalträger 1 und 2 in jeweils Z-förmiger Ausbildung mit Je einem quer zur Fahrtrichtung angeordneten Mittelteil und Je zwei in Fahrtrichtung verlaufenden Endteilen.
An diesen sind Zapfen 10 zur Aufnahme der Achslager befestigt, zwischen denen (hier nur angedeutet) Radachsen 7 und 8 liegen. Die Diagonalträger 1 und 2 tragen ihren Namen - wie leicht ersichtlich ist - nicht wegen ihrer äußeren Formgebung, sondern weil sie je zwei diagonal einander gegenüberliegende Achslager miteinander verbinden. Diese Verbindungslinien 14, 15 mit den Mittelpunkten 17, 18 sind strichpunktiert gezeichnet; sie stellen zugleich die Kippachsen der Diagonalträger 1, 2 dar. In eingebautem Zustand liegen diese in senkrechter Richtung um den Betrag w zueinander näher, ohne dabei einander zu berühren.
Die Fig. 2a, 2b und 2c zeigen zunächst die Normalstellung der Verbindungslinien 14, 15 entsprechend Fig. 1 in Fig.
2b und ferner zwe Wndstellungen in. Fig. 2a und 2c, und zwar je nach der Krümmung der Gleismittellinie 16. Dabei passen sich die Radachsen 7, 8 dem Krümmungsradius an.
Das wird dadurch erreicht, daß sich die Diagonalträger 1, 2 voneinander in Fahrtrichtung entfernen, vgl. Pfeile 19 in Fig. 1, hier sichtbar an den Abständen der Mittelpunkte 17, 18 der Verbindungslinien 14, 15, wobei nach Fig. 2a der Mittelpunkt 18 links von 17 liegt, nach Fig. 2c rechts von 17.
Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen die Diagonalträger 1, 2 im Zusammenhang mit einem Drehgestell, nämlich zusammen mit den Zapfen 10 und der als rohrartige Hohlwelle ausgebildeten Radachse 7 (die Radachse 8 ist nicht sichtbar) und den Rädern 9. Zwischen diesen und den Zapfen 10 befinden sich als Pendelrollenlager ausgebildete Achslager 3.
Jeder Diagonalträger 1 bzw. 2 ist über je zwei, auf seinen Endteilen aufsitzende Luftfedern 4 gegenüber dem Fahrzeugkasten abgefedert. Ein an diesem befestigter Drehgestellzapfen greift in eine Bohrung 5a eines zwischen den Diagonalträgern 1, 2 angeordneten Querlenkers 5, an dessen Enden je ein Längslenker 6 angelenkt ist. Von den Längslenkern 6 ist der eine am Diagonalträger 1 und der andere am Diagonalträger 2 gelenkig angebracht. Zwei mittels Kugelgelenken angelenkte Gelenkstangen 12 und 13 verbinden beide Diagonalträger 1, 2 miteinander, wobei das eine Kugelgelenk jeder Gelenkstange 1? bzw. 13 in der senkrechten Ebene der Kippachse 14 bzw. 15 und das andere Kugelgelenk außerhalb dieser Ebene angeordnet ist. Dadurch wird eine Stabilisierung der Diagonalträger 1, 2 um die Kippachse 14 bzw. 15 bewirkt für den Fall, daß die Luftfedern 4 nicht vollstabilisierend geschaltet sind. Federnde Wankstützen 24, die auf oder in der Nähe der Kippachse 14, 15 zwischen den Enden der Diagonalträger 1, 2 und dem Fahrzeugkasten angreifen, können zusätzlich für gleichmäßige Radlastverteilung bei Einwirken von Rollmomenten auf das Fahrzeug sorgen.
Bei dem Drehgestell nach den Fig. 3 bis 5 handelt es sich um ein Triebdrehgestell, das zwei an den Radachsen 7 und 8 einerseits und über Kugelgelenkverbindungen 20 am Fahrzeugkasten aufgehängte Elektromotore 19 aufweist, die über ein Getriebe 21 und über eine die Radachse 7 bzw. 8 umgebende, mit dieser ueber eine Kardanhohlwelle 23 kardanisch verbundene Bremshohlwelle 22 auf die Räder 9 arbeiten.
Ferner sind Schienenbremsen 25 am Diagonalträger 1 bzw. 2 Querdämpfer 26 und Drehdärfer 27 zwischen den Diagonalträgern 1 und 2 selbst ode zwischen diesen und dem Fahrzeugkasten, ferner Bremseinheiten, nämlich auf der Bremshohlwelle 22 sitzende Bremsscheiben 28 mit Bremseinrichtungen 29, im konventionellen Sinne vorgesehen. Vorgespannte, federnd nachgebende Kugelgelenkverbindungen 30 sind zwischen dem Getriebe 21 und den Bremseinheiten einerseits und dem Fahrzeugkasten andererseits vorgesehen.
Fig. 6 zeigt die Radsatzanordnung nach den Fig. 3 bis 5 mehr detailliert. Das Ende der Diagonalträger 1, 2 trägt einen Zapfen 10, auf dem ein Pendelrollenlager als Achslager 3 aufgebracht ist, und zwar innerhalb der Nabe des Rades 9, so daß durch die Belastung des Rades 9 über die Diagonalträger 1, 2 eine Biegebelastung der Radachse 7, 8 nicht auftritt. Diese ist daher in leichtedBauweise als Rohr ausgeführt, an dessen Enden Flansche 11 zum Befestigen an der Radnabe ausgebildet sind. Das Rad 9 ist über eine Konsole 31 und ein Kugelgelenk 32 mit der Kardanhohlwelle 23 verbunden.
Fig. 7 zeigt anders gestaltete Diagonalträger 33, 34.
Diese haben relativ lange schrägliegende Mittelteile, an die sich schräg von außen nach innen verlaufende Endteile anschließen. An den Knickstellen liegen die als Luftfedern 35 ausgebildeten Sekundärfedern auf; diese sind alsoverhältnismäDig nahe an die Achslager 36 herangeführt, was die Belastung der Diagonalträger 33, 34 herabsetzt.
Für den Drehgestellzapfen des Fahrzeugkastens ist in einem Querlenker 38 eine Bohrung 37 vorgesehen. Zwischen diesem einerseits und je einem der Diagonalträger 33, 34 andererseits sind Längslenker 39 angelenkt, die sich beide auf derselben Seite des Querlenkers 38 befinden. Gelenkstangen 40, 41 weisen dieselbe Anordnung auf und haben dieselbe Funktion wie die Gelenkstangen 12, 13 nach Fig. 3.
Die Diagonalträger 42, 43 nach Fig. 8 sind ähnlich denen nach Fig. 3 ausgebildet. Die nach Fig. 3 gerade ausgebildeten Endbereiche sind nach Fig. 8 nach außen gekröpft, wodurch sich ebenso wie nach Fig. 7 eine günstige Anordnungsmöglichkeit für Luftfedern 44 ergibt. Insbesondere wird durch die schräge Heranführung der Endteile der Diagonalträger 33, 34 und 42, 43 an die Achslager eine günstige breitenmäßige Platzausnutzung erreicht, da diese Endteile den Rädern und den evtl. daran angreifenden Bremsen nicht im Wege stehen. Die Verbindung zwischen den Diagonalträgern 42, 43 einerseits und dem Fahrzeugkasten andererseits ist wie nach Fig. 3 vorgesehen. Gelenkstangen 45, 46 erfüllen die den Gelenkstangen 12, 13 nach Fig. 3 gestellten Bedingungen.
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Claims

Drehgestell für ein Schienenfahrzeug Patentansprüche (1.5Drehgestell für ein Schienenfahrzeug mit mindestens zwei Radsätzen mit Je zwei Rädern, wobei die Achslager von Je zwei diagonal zueinander angeordneten Rädern über Verbindungsstangen miteinander verbunden sind und die Räder um eine senkrechte Achse gegenüber der Verbindungsstange verschwenkbar sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß aede Verbindungsstange als biege- und torsionssteifer, die Achslager (3, 36) abstützender Diagonalträger (1, 2; 33, 34; 42, 43) ausgebildet ist und die beiden Diagonalträger die lasttragenden Teile des Drehgestells darstellen, daß ferner der Kasten des Schienenfahrzeugs über Federn (Sekundärfedern) (4, 35, 44) auf den Diagonalträgern abgestützt ist und diese einzeln über Je einen in Fahrtrichtung angeordneten Längslenker (6, 39) und einen die Längslenker miteinander verbindenden Querlenker (5, 38) am Kasten des Schienenfahrzeugs angelenkt sind, wobei sich eine Einstellung der Radachsen (7, 8) auf den Bogenradius dadurch ergibt, daß sich die beiden Diagonalträger in Fahrtrichtung relativ zueinander bewegen.
2. Drehgestell nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Achslager (3, 36) in senkrechter Richtung starr (d.h. ohne Primärfederung)an den Enden der Diagonalträger (1, 2; 33, 34; 42,43) angeordnet sind.
3. Drehgestell nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h gek e n n z e i c h n e t , daß die Achslager (3) im Radkörper (9) angeordnet sind, mit den Diagonalträgern (1, 2) verbundene Zapfen (10) und Pendelrollenlager oder kugelige Gleitlager aufweisen und die Radachse (7, 8) lediglich von einem rohrartigen Hohlkörper gebildet ist.
4. Drehgestell nach einem der AnsprUche 1 bis 3, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die beiden Diagonalträger (1, 2; 33, 34; 42, 43) miteinander über zwei in Kugelgelenken angelenkten Gelenkstangen (12, 13; 40, 41; 45, 46) verbunden sind, wobei das eine Kugelgelenk jeder Gelenkstange in der senkrechten Ebene der Verbindung (Kippachse 14, 15) der diagonal gegenüber liegenden Achslager (3) des einen Diagonalträgers und das andere Kugelgelenk außerhalb der senkrechten Ebene der Kippachse des anderen Diagonalträgers angeordnet ist.
5. Drehgestell nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit Antriebsmotoren und/oder Bremseinheiten, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Antriebsmotoren (19) bzw. Bremseinheiten (29) am Wagenkasten aufgehängt sind.
6. Drehgestell nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sich die Diagonalträger (1, 2) einander nicht berühren.
7. Drehgestell nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Diagonalträger (33, 34) einen geraden, etwa unter 450 zur Fahrtrichtung liegenden Mittelteil aufweist, an den sich'gerade Endteile in Fahrtrichtung oder geneigt hierzu anschließen.
8. Drehgestell nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Diagonalträger (1, 2; 42, 43) einen kurzen geraden, quer zur Fahrtrichtung liegenden Mittelteil aufweist, an den sich gerade, evtl. leicht seitlich nach außen gekröpfte Endteile anschließen.
9. Drehgestell nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Sekundärfedern (35, 44) in der Nähe der Achslager (36) vorgesehen sind.
10. Drehgestell nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß federnde Wankstützen (24) zwischen den Diagonalträgern (1, 2) und dem Wagenkasten in der Nähe der Verbindungslinie (Kippache 14, 15) zwischen den diagonal gegenüberliegenden Achslagern (3) in deren Bereich vorgesehen sind.