DE3333751A1 - CHASSIS FOR RAIL VEHICLES - Google Patents

CHASSIS FOR RAIL VEHICLES

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Fritz Prof. Dr.-Ing. 4150 Krefeld Frederich
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Abstract

1. An undercarriage for rail vehicles, in particular for light rail vehicles, with two wheels which rotate independently of one another or on separate wheel axles (5) and are horizontally rotatable with the latter about separate axes of rotation (6), the rotation of both wheels (2) being coupled to one another [sic] via a tie bar (7) characterised in that the points of intersection of the axes of rotation (6) by a hypothetical plane drawn on the rails (9) of a track have the same distance, or in a manner known per se, a greater distance (A) from the longitudinal centre of the vehicle (1a) than the points of contact (8) of the wheels (2) with the rails (distance B), in that in the case of the first distance ratios (A = B) the axes of rotation (6) of an undercarriage, which is at the front in the direction of travel of a vehicle (1), are disposed at a longitudinal distance (C2 -C1 = C > 0) behind the points of contact (8) of the wheels (2) with the rails (9), and in that in the case of the second distance ratios (A > B) the axes of rotation (6) are either at the same longitudinal distance (C1 = C2) from the transverse centre (1b) of the vehicle as the points of contact (8) of the wheels (2) with the rails (9) or at a smaller longitudinal distance (C1 < C2 ) from the transverse centre (1b) of the vehicle than the points of contact (8) or the wheels (2) with the rails (9).

Description

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Fahrwerk für Schienenfahrzeuge
Beschreibung Undercarriage for rail vehicles
description

Die Erfindung betrifft ein Fahrwerk für Schienenfahrzeuge,insbesondere für leichte Schienenfahrzeuge, bei denen wenige Räder zur Aufnahme des Fahrzeuggewichts und der Zuladung ausreichend sind.The invention relates to a chassis for rail vehicles, in particular for light rail vehicles where a few wheels are sufficient to support the vehicle weight and the payload.

Das vorgeschlagene Fahrwerk soll einerseits eine gute Führung des Fahrzeugs im geraden Gleis auch bei sehr hohen Fahrgeschwindigkeiten ermöglichen und andererseits in engsten Gleisbogen mit kleinen Gleisbogenhalbmessern einen verschleißarmen, zwängungsfreien Lauf garantieren. Die Sicherheit der Spurführung muß in jedem Falle sichergestellt sein.The proposed chassis is intended, on the one hand, to guide the vehicle well in straight tracks even at very high speeds and, on the other hand, in the narrowest of track curves with small track curves guarantee a low-wear, constraint-free run. The safety of the track guidance must be ensured in any case.

Fahrwerke herkömmlicher Bauart werden als Drehgestelle mit Radsätzen ausgeführt. Zur Erzielung hoher Fahrgeschwindigkeiten müssen die mit konventionellen Radsätzen ausgestatteten Drehgestelle mit steifer Radsatzanlenkung ausgeführt sein, um den unerwünschten Wellenlauf der Radsätze zu unterdrücken oder zu erschweren. Die steife Radsatzanlenkung behindert den Lauf in engen Gleisbogen. Die Räder können keine radiale Stellung im Gleisbogen einnehmen. Selbst die Einstellung des Drehgestells unter dem Fahrzeug kann nur eine teilweise Radialeinstellung der Räder bewirken. Der durch diese Unvollkommenheit entstehende Schräglauf der Räder relativ zur Schiene hat unerwünschten Verschleiß an Rädern und Schienen zur Folge, to dieser Erscheinung ändern auch auf einer Radsatswelle angeordnete, unabhängig voneinander auf der Weile gelagerte und' ohne gegenseitige Drehmomentbeeinflussung drehbare Losräder nichts.Conventional chassis are used as bogies with wheelsets executed. In order to achieve high travel speeds, the bogies equipped with conventional wheelsets have to have rigid wheelset linkages be designed to suppress the undesirable wave run of the wheelsets or to make it more difficult. The stiff wheelset linkage hinders the run in narrow curved tracks. The wheels cannot be radial Take up position in the track curve. Even the setting of the bogie under the vehicle can only cause a partial radial adjustment of the wheels. The one created by this imperfection Skew of the wheels relative to the rails results in undesirable wear on wheels and rails, which also changes this phenomenon arranged on a Radsatswelle, independently mounted on the shaft and 'rotatable without mutual torque influence Idler gears nothing.

In langen leichten Fahrzeugen werden Drehgestell-Fahrwerke nur eingesetzt, um die teilweise und unvollkommene Einstellung der Räder in Gleisbogen zu ermöglichen. Die im zweiachsigen Drehgestell vorhandenen zwei Radsätze sind durch das Fahrzeuggesamtgewicht bei weitem nicht ausgelastet. Der voranlaufende Radsatz eines Drehgestells dient in diesem Falle nur zur Steuerung der Radialeinstellung des Drehgestells im Gleisbogen. Drehgestelle sind deshalb nicht nur für den verschleißarmen Bogenlauf nur bedingt geeignet, sondern auch wegen des nicht notwendigen zweiten Radsatzes schwer und aufwendig.Bogie bogies are only used in long, light vehicles to allow the partial and imperfect adjustment of the wheels in curved tracks. The ones in the two-axle bogie Due to the total weight of the vehicle, there are nowhere near two wheelsets fully occupied. In this case, the leading wheel set of a bogie is only used to control the radial setting of the bogie in the Curved track. Bogies are therefore not only suitable to a limited extent for low-wear sheet travel, but also because they are not necessary second set of wheels heavy and expensive.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Bau leichter Fahrwerke für Schienenfahrzeuge zu ermöglichen, die mit hohen Fahrgeschwindigkeiten auf geraden Gleisen und in engen Gleisbögen mit geringem Verschleiß von Rädern und Schienen entgleisungssicher betrieben werden können.The invention is based on the object of building lighter chassis to enable rail vehicles that travel at high speeds on straight tracks and in narrow track curves with little wear wheels and rails can be operated safely against derailment.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jedes Rad eines vierrädrigen Fahrzeugs oder Fahrwerks im Gleisbogen die ideale Radialeinstellung einnehmen kann, indem jedes Rad für sich um eine Hochachse schwenkbar angeordnet wird, wobei die Schwenkbewegungen zweier gegenüberliegender Räder durch eine Spurstange miteinander gekoppelt sind. Eine derartige Anordnung wird als Radpaar bezeichnet um Gegensatz zum konventionellen Radsatz, dessen auf einer Welle angeordnete Räder nur gemeinsam um eine gemeinsame Hochachse schwenkbar sind.The object is achieved in that each wheel is a four-wheeled Vehicle or chassis can adopt the ideal radial setting in the curved track by placing each wheel around a vertical axis is arranged pivotably, the pivoting movements of two opposite Wheels are coupled together by a tie rod. Such an arrangement is referred to as a pair of wheels to contrast with conventional wheelset, the wheels of which are arranged on a shaft and can only be swiveled together around a common vertical axis.

Die Einstellung der Räder des Radpaares im Gleisbogen erfolgt einerseits durch die im Gleisbogen infolge geänderter Berührungsgeometrie zwischen Rad und Schiene entstehenden sogenannten Profilkräften und andererseits aufgrund der durch die Kinematik der Radbewegung entstehenden Kraftschlußkräfte zwischen Rad und Schiene. Wenn die Schwenkachsen der Räder eines Radpaares nicht durch die Rad/Schiene-Berührungspunkte gehen, erzeugen die Profilkräfte und die Kraftschlußkräfte um die Schwenkachse Momente, welche eine Schwenkbewegung der Räder einleiten. Die Schwenkbewegung kommt zum Stillstand, wenn die Momente aus Profilkräften und Kraftschlußkräften im Gleichgewicht sind. Durch geeignete Lage der Schwenkachse können über den Hebelarm die Momente je für sich beeinflußt werden, ohne daß sich die Größe der auftretenden Kräfte ändert.The adjustment of the wheels of the wheel pair in the track curve takes place on the one hand due to the so-called profile forces and arising in the track curve as a result of the changed contact geometry between wheel and rail on the other hand due to the frictional forces between the wheel and the rail caused by the kinematics of the wheel movement. When the swivel axes of the wheels of a wheel pair not through the wheel / rail contact points go, the profile forces and the frictional forces around the pivot axis generate moments that cause the wheels to pivot initiate. The pivoting movement comes to a standstill when the moments from profile forces and frictional forces are in equilibrium. By suitable position of the pivot axis, the moments can be influenced individually via the lever arm, without affecting the size of the occurring Forces changes.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dann gegeben, wenn die Schwenkachsen der Räder eines unter dem Fahrzeug vorn laufenden Radpaares den gleichen horizontalen Abstand zur Fahrzeuglängsachse wie die Berührpunkte der Räder mit den Schienen haben und hinter den Berührpunkten liegen. Die Schwenkachsen der Räder eines hinten laufenden Radpaares sind zweckmäßig im gleichen horizontalen Abstand zur Fahrzeuglängsachse wie die Berührpunkte und vor den Berührpunkten anzuordnen.A particularly advantageous embodiment of the invention is given if the pivot axes of the wheels of a pair of wheels running under the vehicle at the front have the same horizontal distance to the vehicle's longitudinal axis how the contact points of the wheels with the rails have and lie behind the contact points. The pivot axes of the wheels of a rear Running pairs of wheels are expediently at the same horizontal distance from the vehicle's longitudinal axis as the contact points and in front of the contact points to arrange.

Die mit der Erfindvmg erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß sowohl im geraden Gleis ein stabiler, verschleißarmer Fahrwerkslauf als auch eine ideale Radialeinstellung der Räder im Gleisbogen und damit ein verschleißarmer Bogenlauf mit einer sehr einfachen, leichten Fahrwekskonstruktion erreicht werden.The advantages achieved with the invention are in particular: that both in the straight track a stable, low-wear running gear as well as an ideal radial adjustment of the wheels in the track curve and thus a low-wear curve run with a very simple, light one Undercarriage construction can be achieved.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung Fig. 1 prinzipartig dargestellt und im folgenden näher beschrieben.An exemplary embodiment of the invention is shown in FIG. 1 in the drawing shown in principle and described in more detail below.

Das in der Draufsicht schematisch gezeigte Fahrzeug oder Fahrwerk hat zwei Radpaare jeweils vorn und hinten unter dem Fahrzeug angeordnet. Ein Radpaar besteht aus zwei jeweils im gleichen Abstand zur Fahrzeuglängsachse 1 angeordneten Rädern 2, deren Lagerung 3 auf der mit je einem Lenkhebel 4 festverbundenen Achsen 5 erfolgt. Die um Schwenkachsen 6 horizontal drehbaren Lenkhebel 4 zweier gegenüberliegender Räder 2 eines Radpaares sind durch eine Spurstange 7 miteinander verbunden. Die Durchstoßpunkte der Schwenkachsen 6 durch eine auf die Schienen eines Gleises gelegt gedachte Ebene, in der Fig. 1 die Zeichenebene, haben den gleichen horizontalen Abstand von der Fahrzeug- bzw. Fahrwerksmitte 1 wie die Berührpunkte 8 der Räder mit den Schienen. In Längsrichtung liegen die Durchstoßpunkte der Schwenkachsen 6 des vorderen Radpaares hinter den Berührpunkten 8 der Räder mit den Schienen. Die Durchstoßpunkte der Schwenkachsen 6 des hinteren Radpaares liegen vor den Berührpunkten 8 der Räder mit den Schienen.The vehicle or chassis shown schematically in the top view has two pairs of wheels each arranged at the front and rear under the vehicle. A pair of wheels consists of two wheels 2, each arranged at the same distance from the vehicle's longitudinal axis 1, the bearing 3 of which takes place on the axles 5, which are each firmly connected to a steering lever 4. The steering levers 4 of two opposing wheels 2 of a wheel pair, which are horizontally rotatable about pivot axes 6, are connected to one another by a tie rod 7. The penetration points of the pivot axes 6 through an imaginary plane placed on the rails of a track, the plane of the drawing in FIG. 1, have the same horizontal distance from the vehicle or chassis center 1 as the points of contact 8 of the wheels with the rails. In the longitudinal direction, the penetration points of the pivot axes 6 of the front pair of wheels lie behind the points of contact 8 of the wheels with the rails. The penetration points of the pivot axes 6 of the rear pair of wheels lie in front of the contact points 8 of the wheels with the rails.

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Claims (10)

O. PROF. DR.-INQ. FHITZ FTJE Q E f{l C H RHEIN.-WESTF. TECHNISCHE HOCHSCHULE *AACH*EN> Fahrwerk für Schienenfahrzeuge PatentansprücheO. PROF. DR.-INQ. FHITZ FTJE Q E f {l C H RHEIN.-WESTF. TECHNISCHE HOCHSCHULE * AACH * EN> Running gear for rail vehicles Patent claims 1.1 Fahrwerk für Schienenfahrzeuge mit unabhängig voneinander auf getrennten Radachsen rotierenden und mit diesen durch Spurstangen um separate Hochachsen schwenkbaren Rädern in an sich bekannter Bauweise, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchstoßpunkte der Schwenkachsen durch eine auf die Schienen eines Gleises gelegt gedachte Ebene den gleichen horizontalen Abstand von der Fahrzeugmitte haben wie die Berührpunkte der Räder mit den Schienen, an den Rädern des in Fahrtrichtung vorderen Fahrwerks eines Fahrzeugs jedoch hinter den Berührpunkten der Räder mit den Schienen und an den Rädern des in Fahrtrichtung hinteren Fahrwerks eines Fahrzeugs vor den Berührpunkten der Räder mit den Schienen angeordnet sind.1.1 Undercarriage for rail vehicles with independently on separate Rotating wheel axles and with them pivotable about separate vertical axes by tie rods in per se known Construction, characterized in that the penetration points of the pivot axes are imagined to be placed on the rails of a track Level have the same horizontal distance from the center of the vehicle as the contact points of the wheels with the rails on the wheels of the front chassis of a vehicle in the direction of travel, however, behind the contact points of the wheels with the rails and on the wheels of the rear undercarriage of a vehicle in the direction of travel are arranged in front of the contact points of the wheels with the rails. 2. Fahrwerk nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, daß die Durchstoßpunkte der Schwenkachsen in gleicher Längsentfernung von der Fahrzeugmitte liegen wie die Berührpunkte der Räder mit den Schienen, der horizontale Abstand der Durchstoßpunkte von der Gleismitte jedoch größer ist als der horizontale Abstand der Berührpunkte der Räder mit den Schienen von der Gleismitte.2. Chassis according to claim 1, characterized in that the penetration points the pivot axes are at the same longitudinal distance from the center of the vehicle as the points of contact between the wheels and the rails, however, the horizontal distance between the penetration points and the center of the track is greater than the horizontal distance between the contact points of the wheels with the rails from the track center. 3. Fahrwerk nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, daß die Durchstoßpunkte der Schwenkachsen sowohl in Längsrichtung wie in Querrichtung zu den Berührpunkten der Räder mit den Schienen versetzt sind.3. Chassis according to claim 1, characterized in that the penetration points of the pivot axes offset both in the longitudinal direction and in the transverse direction to the points of contact of the wheels with the rails are. 4. Fahrwerk nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, daß die Durchstoßpunkte der Schwenkachsen aller Fahrwerke eines Fahrzeugs in gleicher Weise zu den Berührpunkten der Räder mit den Schienen angeordnet sind.4. Chassis according to claim 1, characterized in that the penetration points the pivot axes of all chassis of a vehicle are arranged in the same way at the points of contact of the wheels with the rails are. 5. Fahrwerk nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere um separate Hochachsen schwenkbare Räder zu einem drehgestellähnlichen Fahrwerk in einem ein- oder mehrteiligen Rahmen zusammengefaßt werden und die Durchstoßpunkte der Schwenkachsen in gleicher oder unterschiedlicher Weise zu den Berührpunkten der Räder mit den Schienen versetzt sind.5. Chassis according to claim 1, characterized in that two or more wheels pivotable about separate vertical axes are combined into a bogie-like chassis in a one-piece or multi-part frame and the points of penetration of the pivot axes in the same or different ways to the points of contact of the wheels with the Rails are offset. 6. Fahrwerk nach Anspruch 1. bis 5., dadurch gekennzeichnet, daß die horizontale Schwenkbewegung der Räder um die Schwenkachsen durch eine lineare, symmetrische Lenkungsfederung unterstützt wird.6. Chassis according to claim 1 to 5, characterized in that the horizontal swivel movement of the wheels around the swivel axes is supported by a linear, symmetrical steering suspension. 7. Fahrwerk nach Anspruch 6., dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkungsfederung eine nichtlineare progressive oder degressive Kennlinie aufweist.7. Chassis according to claim 6, characterized in that the steering suspension has a non-linear progressive or degressive characteristic having. 8. Fahrwerk nach Anspruch 1. bis 5., dadurch gekennzeichnet, daß die horizontale Schwenkbewegung der Räder um die Schwenkachsen durch eine Lenkungsdämpfung stabilisiert wird.8. Chassis according to claim 1 to 5, characterized in that the horizontal swivel movement of the wheels around the swivel axes is stabilized by a steering damper. 9. Fahrwerk nach Anspruch 1. bis 8., dadurch gekennzeichnet, daß die horizontale Schwenkbewegung der Räder um die Schwenkachsen sowohl gefedert wie gedämpft ist.9. Chassis according to claim 1 to 8, characterized in that the horizontal swivel movement of the wheels around the swivel axes is both sprung and damped. 10. Fahrwerk nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, daß die Spurstange kurzer ist als der horizontale Abstand der Durchstoßpunkte der Schwenkachsen.10. Chassis according to claim 1, characterized in that the tie rod is shorter than the horizontal distance between the penetration points of the pivot axes.
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