DE3232289A1 - Eisenbahnwagen - Google Patents
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Description
32322S9
VON KREISLER SCHCfNWALD"* **E*ISHOLO*· FUES
VON KREISLER KELLER SELTING WERNER
PATENTANWÄLTE South African Inventions Dr.-Ing. von Kreisler 11973
Development Corporation _ , „_. ,, „ ,
e e Dr.-Ing. K. Schönwald, Köln
SaCSir, Scientia, Pretoria, Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad Soden
Transvaal, South Africa Dr. J. F. Fues, Köln
Dipl.-Chem. Alek von Kreisler, Köln Dipl.-Chem. Carola Keller, Köln
DipL-lng. G. Selting, Köln Dr. H-K. Werner, Köln
DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF
D-5000 KÖLN 1
30. August 19 82 Sg-fz
Eisenbahnwagen
Die Erfindung betrifft einen Eisenbahnwagen mit zwei Radsätzen, von denen jeder <aine fest mit zwei Rädern
verbundene Achse aufweist und die Räder mit sich verjüngenden Laufflächen zur Erzeugung von Lenkkräften
in Gleiskurven versehen sind, zwei Achskästen auf jedem Radsatz, federnden Auflagerelementen, welche
beim Durchfahren einer Gleiskurve eine annänhernd radiale Einstellung jedes Radsatzes zu der Gleiskurve
zulassen, zur Abstützung des lasttragenden Teiles auf den Achskästen und mit einer im wesentlichen
diagonal zu dem Eisenbahnwagen verlaufenden und die Radsätae untereinander verbindenden Verbindungseinrichtung zur gegensinnigen Kopplung der Gier- und '
Seitenbewegungen der Radsätze zum Gegenwirken der Neigung der Radsätze zum Pendeln ,ohne die Fähigkeit
der natürlichen Kurveneinstellcharakteristik der Radsätze zu beeinträchtigen.
Telefon: (0221) 131041 · Telex: 8882307 dopa d · Tcl.igromm: Dompatent Köln
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Schienenfahrzeuge
und im einzelnen auf die Radaufhängung bei solchen Schienenfahrzeugen. Sie ist anwendbar bei Schienenfahrzeugen,
bei denen der Wagenkörper oder Oberbau gelenkig auf zwei Laufwerken oder Fahrgestellen liegt, und bei
Schienenfahrzeugen, bei denen der Wagenkasten unmittelbar von den Radsätzen getragen wird, z.B. bei vierrädrigen
Fahrzeugen, die im .'5tand der Technik als "Vierräder" bekannt sind.
ο Der Ausdruck "Eisenbahnwagen" ist hier definiert als
eine Eisenbahneinheit, die einen lasttragenden Teil aufweist, der auf mindestens zwei Radsätzen ruht. Ein derartiger
Eisenbahnwagen kann ein Schienenfahrzeug mit Laufwerken oder ein Vierräder sein, bei dem der "lasttragende
Teil" der Wagenkasten ist. Im Falle eines Fahrzeugs mit Laufwerken,ist der lasttragende Teil der die Laufwerke
verbindene Rahmen.
Bei einem Schienenfahrzeug können die verschiedenen
Massen, wie beispielsweise der Wagenkasten und die 0 Laufwerke, unerwünschte Schwingungen ausführen, beispielsweise
Rollbewegungen, Gierbewegungen und Seitenbewegungen. Insbesondere können die Radsätze bei bestimmten
Geschwindigkeiten in unerwünschter Weise seitlich schwingen und hierdurch die anderen Fahrzeugmassen
anregen.
υΐο UiI-PS 4 067 261 beschreibt ein Sohienenfalirzeucj, bei
dem die Radlaufflächen eine relativ hohe effektive
Konizität haben. Jeler Radsatz ist an dem lasttragenden
Teil federnd aufgehängt, so daß jeder Radsatz im wesentlichen selbstlenkenj ist, d.h. in einer Gleiskurve
richten sich die Radsätze auf natürliche Weise selbst auf den Kurvenradius aus, so daß der richtige Rolldurchmesser
zwischen dem Innenrad und dem Außenrad eingenommen wird. Dieses Merkmal stellt eine geringe Abnutzung
an Lauffläche und Schiene sicher. Solche Radsätze würden normalerweise in hohem Maße zur Instabilität
neigen, d.h. sowohl auf geraden;, als auch auf kurvenförmigen Strecken stark schwingen. Dies liegt an
der federnden Aufhängung der Radsätze und den von den verjüngt ausgebildeten Radlaufrf lachen erzeugten Kräften.
Um dies zu verhindern, ist eine direkte Kopplung zwischen den Radsätzen vorgesehen. Durch diese Kopplung werden die
Gierbewegungen gegensinnig, d.h. um 180° gegeneinander phasenverschoben, zwischen den Radsätzen übertragen, so
daß der Pendelneigung entgegengewirkt wird, indem sichergestellt wird, daß letztlich pendelstabilisierende
Kriechkräfte in den Kontaktbereichen Radlauffläche/Schiene erzeugt werden. Diese Kopplung stört nicht die selbstlenkenden
Eigenschaften der Radsätze. Die Kopplung ver-0 läuft im wesentlichen diagonal zum Eisenbahnwagen und
kann in Form diagonaler Lenker oder gelenkig verbundener Unterrahmen realisiert werden. Solche Kopplungen stellen
sicher, daß auch bei sehr hohen Geschwindigkeiten Radsatzstabilität erreicht wird.
Bei einem Fahrzeug mit Laufwerken erhält man für jeden Laufwerkrahmen ein gewisses Maß an Stabilität infolge
der gegenseitigen Verbindung der Laufwerke miteinander über den Wagenkasten und die Verbindung jedes Laufwerkrahmens
mit den Radsätzen und daher mit der Schiene.
Da jedoch bei selbstlenkenden Laufwerken die Verbindungen zwischen dem Rahmen und den Radsätzen notwendigerweise
elastisch sind und eine geringe Steifigkeit in Längsrichtung und in Seitenrichtung aufweisen, um die natürliehen
Selbstlenkeigenschaften der Radsätze aufrechtzuerhalten, ist das Maß der Stabilisierung, die man durch
die Wechselwirkung der Laufwerkrahmen über den Wagenkasten erhält, nicht allzu groß, so daß man nur auf die
Stabxlisierungswirkung zwischen den Radsätzen eines jeden Laufwerks angewiesen ist, die die Höchstgeschwindigkeit
des Fahrzeugs bestimmt.
Ein anderes Problem bezüglich der Selbstlenkungseigenschaften stabilisierter Eisenbahnwagen der oben genannten
Art bestehb darin, daß Längsbewegungen der Radsätze relativ zueinander und zu dem lasttragenden Teil
auftreten können, wie es beispielsweise beim Bremsen der Fall ist. Dies liegt an der geringen Steifigkeit
der die Radsätze mit dem lasttragenden Teil verbindenden federnden Elemente in Fahrzeuglängsrichtung»
0 Die oben genannte US-PS beschreibt in Längsrichtung wirkende Anker, die das Gierzentrum eines jeden Radsatzes
mit dem Laufwerkrahmen verbinden, um dieses
Problem zu lösen. Diese Anker haben sich jedoch in der Praxis aus zwei Gründen nicht als akzeptabel erwiesen.
1. Infolge der Probleme und Kosten der Befestigung eines
zentralen Lagers an jedem Radsatz und aus Platzgründen und 2. weil sxch erwiesen hat, daß die Anker einen
3 2 21:2:. 9
Destabilisierungseffekt ausüben, da sie eine seitliche
Verbindung zwischen den Radsätzen und dem lasttragenden
Teil bewirken.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Eisenbahnwagen der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen
Radsätze eine erhöhte Längs Stabilität haben, ohne daß
die natürlichen selbstlenkenden Eigenschaften der Radsätze und die Stabilisierungswirkung der Aufhängung
beeinträchtigt wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen,
daß eine zusätzliche Verbindunqsoinrichtung vorgesehen
ist, die auf jeder Seite und im Abstand von der Längsachse des Eisenbahnwagens ein Lenkerpaar und einen
Hebel aufweist, daß der Hebel an einer Stelle zwischen seinen Enden an dem lasttragenden Teil gelagert und um
eine mittig zwischen den Achsen und parallel zu diesen verlaufende Achse gelagert ist>
daß auf derselben Seite des Eisenbahnwagens die beiden Enden des Hebels gelenkig
mit Lenkern verbunden sind und daß jeder Lenker mit 0 * seinem anderen Ende an einem separaten Achskasten angreift,
wobei der Hebel frei von jeder anderen Verbindung mit dem lasttragenden Teil ist.
Die diagonale Vorbindungaei.nr I rht.unq at nbl U ti i ort dir
Pendelneigung der federnd aufgehängten Radsätze. Dio zusätzliche Verbindungseinrichtung hierzu übt die
folgenden Funktionen aus: die erste Funktion besteht darin, daß sie verhindert, daß der lasttragende Teil
sich beim Bremsen oder im Falle von Zugkräften sich relativ zu den Radsätzen
bewegt, indem sichergestellt wird, daß auf jeder Seite des Fahrzeugs die Abstände zwischen jedem Achskasten
und der Anlenkachse des Hebels gleich sind. Zweitens wird sichergestellt, daß Gierbewegungen des lasttragenden
Teiles wirksam auf die Radsätze und damit auf die Kontaktbereiche Rad/Schiene übertragen werden. Diese
zweite Funktion tritt insbesondere dann ein, wenn es sich um ein Fahrzeug mit Laufwerken handelt und der
Wagenkasten gelenkig auf zwei Laufwerken abgestützt ist.
Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht des Laufwerks eines
Schienenfahrzeugs, mit einer ersten Ein- .
richtung und einer zusätzlichen Verbindungs-
einrichtung zum gegensinnigen Koppeln der Gierbewegungen der Radsätze eines Radsatzpaares,
teilweise aufgebrochen,
Fig. 2 eine Draufsicht der Ausführungsform nach
0 Fig.1,
Fig. 3 eine Draufsicht einer anderen Ausführungsform,
und
Fig. 4 eine Seitenansicht der Ausführungsform nach
Fig. 3.
Die Fig. 1 und 2 zeigen ein dreiteiliges Laufwerk, das
zwei Seitenrahmen 10 und eine Wiege 12 aufweist, die auf Schraubenfedern 14 abgestützt ist und sich relativ
zu den Seitenrahmen 10 vertikal bewegen kann. Zwischen der Wiege und den Seitenrahmen sind Reibkeile 11 bekannter
Art vorgesehen, so daß sich bei Gierbewegungen die Wiege und die Seitenrahmen als Einheit bewegen.
Die Wiege besteht im wesentlichen aus einer hohlen langgestreckten
Kastenkonstruktion. Die Seitenrahmen 10 sind elastisch auf zwei Radsätzen 16 abgestützt, von denen
jeder zwei Räder 18 aufweist, die fest oder starr an
einer Achse 20 angebracht ist. Die Achsen rotieren in Lagern 22. Jedes Lager 22 ist über ein metallisches
Futter 24, das eine auf dem Lager 22 ruhende bogenförmige Unterseite aufweist, einen auf der Oberseite des Futters
2 4 ruhenden Federadapter 26 und zwei Gummi-Sandwich-Elemente 28, von denen jedes auf einem Halter 32 bzw.
34 des Adapters 26 befestigt Lst und die den Seitenrahmen 10 tragen, mit dem Seitenrahmen 10 verbunden.
Jedes Gummi-Sandwich-Element 28 enthält abwechselnde Schichten aus Gummi und Metallplatten. Die Wiege weist
eine herkömmliche schalenförmige Auflagerplatte 13 auf,
'um einen Oberbau oder Wagenkörper schwenkbar abzustützen, sowie in bekannter Weise zwei Stützböcke 15.
Auf der Reibplatte 13 kann ein Reibmaterial angebracht sein. Jeder Adapter 24 ist im Querschnitt kanalförmig
ausgebildet.
An den Adaptern 26 ist ein gegossener oder bearbeiteter ünterrahmen 36 für jeden Radsatz 16 befestigt. Einander
kreuzende und diagonal zueinander verlaufende Lenker
sind mit Zapfen und Buchsen 40 gelenkig an den Unterrahmen
36 angebracht, um die erste Verbindungseinrichtung
zum gegensinnigen Koppeln der Gier- und Seitenbewegungen des Radsatzes 16 zu bilden. Für jedes Rad
ist eine einfach wirkende Bremse vorgesehen. Die Bremsstangen und andere Komponenten der Bremsen sind, nicht
dargestellt, da diese Teile von bekannter Konstruktion sein können.
Jedes Rad 18 weist eine profilierte Lauffläche mit hoher
effektiver Konizität auf, z.B. eine Lauffläche mit "Standard-Abnutzungsprofil" oder mit einem anderen geeigneten
Profil.
Die elastomeren Elemente 2 8 üben auf jeden Radsatz Gier- und Seitenzwänge aus, d.h. ein Rückstellmoment, das hin-15_
reichend klein ist, damit sich der Radsatz in einer Kurve radial zu dieser Kurve einstellen kann. Diese
Lenkkräfte werden, durch das Zusammenwirken der Radlaufflächen mit den Schienen erzeugt.
Auf diosG Woiso ist jodor Radsatz in Kombination mit
dem Profil der Radlaufflächen selbst Lenkend, d.h. das Kurvenfahren erfolgt ohne Schlupf zwischen den Rädern und
den Schienen und ohne daß die Spurkränze der Räder die Schienen berühren.
An dem Laufwerk ist ferner auf beiden Seiten von der Längsachse des Wagens je eine zusätzliche Verbindungseinrichtung vorgesehen, die einen an einer horizontalen
StummGlach.se 46 gelagerten Hebel 44 und einen Lenker
aufweist,welcher zwischen den einander entgegengesetzten
Enden des Hebels 4 4 und einem Zapfen 5 0 an jedem Achs-
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lager 22 angreift. Die Stuirrielachse 46 ist an einer
an dem Seitenrahmen 10 angeschweißten und die Wiege 12 umspannenden Brücke 52 befestigt. Jeder Zapfen
5 0 ist in ähnlicher Weise an einer Brücke 5 4 befestigt, die an einem der Adapter 26 angebracht ist
und das Lager 22,an dem dieser Adapter montiert ist,
überbrückt. Die Zapfen 5 0 liegen jeweils in einer Linie mit der Achse eines Radsatzes. Die Stummelachse
46 befindet sich in der Mitte zwischen den Radsatzachsen und ist im wesentlichen in derselben horizontalen
Ebene wie die Radsatwachsen angeordnet. Die Brücke
5 4 kann fortgelassen werden, wobei die Zapfen 5 0 an dem Adapter 26 unmittelbar angebracht sind, und zwar
an einer Stelle, die gegenüber der Radsatzachse ver-Sj
setzt ist, ohne daß die Wirkungsweise der Verbindungseinrichtung erheblich beeinträchtigt würde, unter der
Voraussetzung, daß der Lenker 48 mit der Drehachse des Radsatzes ausgnrichhet ist. Ans to Ho einer Gleitlagerung
des Hebels 44 auf der Sbummelachse 46 können die Verbindungen zwischen den beiden Lenkern 48 und
dem Hebel 44 und den Achslagern 22 auch als Universalgelenke oder Kugelgelenke ausgebildet sein, so daß
Seitenbewegungen der Seitenrahmen nicht auf die Radsätze übertragen werden. Wie aus Fig. 1 ersichtlich
ist, greift an jedem der beiden Enden des vertikalen zweiarmigen Hebels 4 4 einer der Lenker 48 an.
An jeder Seite des Laufwerks ist ein in Fahrzeuglängsrichtung wirkender Dämpfer 69 angebracht, der den
Achsk.ujlon oi.m·:; Hcid:;,i I ·/(>:; tail der WvWrXv r>2 din
JO WLoqon ivilimoii vorb I ndol und
<||n '/n:;.'il ■/ I I du» Vi>rbi ιιΊ uii'j:-. einrichtung
stellL sicher, daß die Dampf umjukrai L <j L':ic:h-
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mäßig auf beide Radsätze übertragen wird.
Die zusätzliche Verbindungseinrichtung 42 beeinträchtigt nicht die natürliche Fähigkeit der Radsätze
zur Selbstlenkung, da jeder der Radsätze sich in einer Kurve immer noch radial zur Kurve einstellen
kann.
Wie oben beschrieben wurde, werden durch die zusätzliche
Verbindungüeinrichtung 42 die Längs- und Gierbewegungen des Laufwerkrahmens auf die Radsätze gekoppelt.
Die in der Mittelkupplung 13 erzeugte Hemmung stellt sicher, daß die Kupplung der Gierbewegungen auch
zu und von einem auf dem Laufwerk ruhenden Wagenkasten . übertragen wird.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und 4 sind ebenfalls zwei Saitenrahmen 10 und ein über einen
Gummi-Sandwich abgestützter Querbalken 43 vorhanden,
wobei die Radsätze 16 Achsen 20 und Räder 18 mit hoher effektiver Konizität haben. In diesem Fall sind
die Seitenrahmen 10 so geformt, daß sie auf Sandwich-Elementen
28 aufliegen, die auf Lagergehäusen 70 ruhen. Jedes Gehäuses 7 0 ist einstückig mit einem Arm
71, der unter dem Seitenrahmen 10 hindurchführt. Die
sich kreuzenden und diagonal verlaufenden Lenker 38 sind mit den Armen 71 gelenkig verbunden, um die
erste Verbindunqseinrichtung zu bilden. In diesem Fall verbinden zwei in Längsrichtung wirkende Dämpfer 41
die beiden Arme 71 mit dem Querbalken 43.
32322G9
■β
In diesem Fall ist ebenfalls eine zusätzliche Verbindungs·
einrichtung mit einem Hebel 44 vorgesehen, der auf einer Stummelachse 46 gelagert ist und mit Lenkern 4 8
verbunden ist. Die Stummelachse ist in diesem Fall an dem Querbalken 43 befestigt. Die Lenker 48 sind ebenfalls
mit Ansätzen 72 verbunden, die einstückig mit den Lagergehäusen 7 0 sind und Löcher aufweisen.
Die Längsachsen der Lenker 4 8 liegen im Betrieb in einer Linie, die die Rotationsachse der Achsschäfte 2 0
schneidet odor nahe an der RoLationsachse vorbeiführt..
In diesem Fall koppelt die Verbindungseinrichtung die Längs- und Gierbewegungen des Laufwerkrahmens ebenfalls
mit den Radsätzen. Der Querbalken 43 trägt normalerweise eine Wiege 73 und diese wird mit dem Wagenkasten
verbunden, um sicherzustellen, daß die Gierbewegungen ebenfalls zu und von dem Wagenkasten übertragen werden.
Leerseite
Claims (5)
1. /Eisenbahnwagen mit zwei Radsätzen, von denen jeder eine
fest mit zwei Rädern verbundene Achse aufweist und die Räder mit sich verjüngenden laufflächen zur Erzeugung
von Lenkkräften in Gleiskurven versehen sind, zwei Achskästen auf jedem Radsatz, federnden Auflagerelementen,
welche beim Durchfahren einer Gleiskurve eine annähernd radiale Einstellung jedes Radsatzes zu der Gleiskurve
zulassen, zur Abstützung des lasttragenden Teiles auf den Achskästen und mit einer im wesentlichen diagonal .
zu dem Eisenbahnwagen verlaufenden und die Radsätze untereinander verbindenden Verbindungseinrichtung zur
gegensinnigen Kopplung der Gier- und Seitenbewegungen der Radsätze zum Gegenwirken der Neigung der Radsätze
zum Pendeln ohne die Fähigkeit der natürlichen Kurveneinstellcharakteristik der Radsätze zu beeinträchtigen,
dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Verbindungseinrichtung (44,48) vorgesehen
ist,die auf jeder Seite und im Abstand von der Längsachse des Eisenbahnwagens ein Lenkerpaar (48) und
einen Hebel (44) aufweist, daß der Hebel (44) an einer Stelle zwischen seinen Enden an dem lasttragenden Teil
(52;43) gelagert und um eine mittig zwischen den Achsen
(2 0) und parallel zu diesen verlaufende Achse (46) gelagert ist, daß auf derselben Seite des Eisenbahnwagens
die beiden Enden des Hebels (4 4) gelenkig mit Lenkern (48) verbunden sind und daß jeder Lenker (48) mit seinem
anderen Ende an einem separaten Achskasten angreift, wobei der Hebel frei von jeder anderen Verbindung mit dem
lasttragenden Teil ist.
2. Eisenbahnwagen naah Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schwenkachsen der Hebel (44) in einer gemeinsamen Ebene mit den Drehachsen der
beiden Achsen (2 0) liegen.
3. Eisenbahnwagen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenker (48) jeweils an einem
Achszapfen (5 0) eines Achskastens angelenkt ist und daß die Achse des Achszapfens mit derjenigen der Achsen
(2 0) des Radsatzes zusammenfällt.
4. Eisenbahnwagen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenker (48) derart mit den Achskästen
verbunden sind, daß die von ihnen ausgeübten Kräfte durch die Drehachse einer Achse (20) hindurchgehen
.
5. Eisenbahnfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Seite des Eisenbahnwagens zwischen einer Achse (2 0) und
dem lasttragenden Teil (36;43) ein einzelner Dämpfer (41;69) angeordnet ist.
Applications Claiming Priority (1)
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