DE3407574A1 - Vorrichtung zur erhoehung der wankstabilitaet von schienenfahrzeugen mit luftfederung - Google Patents

Vorrichtung zur erhoehung der wankstabilitaet von schienenfahrzeugen mit luftfederung

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Description

M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg Aktiengesellschaft
Nürnberg, 09. Januar 1984
Vorrichtung zur Erhöhung der Wankstabilität von Schienenfahrzeugen mit Luftfederung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erhöhung der Wankstabilität von Schienenfahrzeugen mit Luftfederung.
Es ist bekannt, Luftfederbälge, welche der Sekundärfederung von Schienenfahrzeugen dienen so zu steuern, daß Gleisverwindungen trotz Torsionssteifigkeit eines Wagenkastens nicht die Entgleisungssicherheit beeinträchtigen. Zu diesem Zweck werden die seitlichen Luftfederbälge eines ersten Drehgestelles durch separate Niveauregelventile gesteuert, so daß der Wagenkasten stets annähernd parallel zum darunter liegenden Drehgestell liegt. Die Luftfederbälge eines zweiten Drehgestelles werden dagegen von nur einem in der Mitte zwischen den Luftfederbälgen gelegenen Niveauregelventil gesteuert, so daß zwar das Höhenniveau im Mittel dem der Luftfederbälge des ersten Drehgestelles entspricht, jedoch Pendelbewegungen des zweiten Drehgestelles um seine Längsachse unter dem Wagenkasten möglich sind, so daß Gleisverwindungen'durchfahren werden können, ohne daß eine Torsion des Wagenkastens erforderlich wird. Damit ist zwar deren Entgleisungssicherheit genüge getan, jedoch wird durch solche Maßnahmen die Wankstabilität in bestimmten Fällen nicht ausreichend gewährleistet, insbe-
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sondere bei Fahrzeugen auf verringerter Spurweite, bei denen die Abstützbreite der Luftfederbälge verringert ist (DE-OS 28 30 359).
Es ist ferner bekannt, daß beide Drehgestelle eines Wagenkastens über Wankstützen verfügen. Dabei ist es üblich, daß die Wankstütze als Torsionsstab ausgebildet ist, der drehbar in einem Drehgestellrahmen gelagert ist und an beiden Enden über waagrecht liegende Hebel und senkrecht stehende Stangen mit dem Wagenkasten verbunden ist. Eine solche Vorrichtung ist zwar geeignet Wankbewegungen zu begrenzen, jedoch wird zwangsläufig die Drehfähigkeit beider Drehgestelle um ihre Längsachse so behindert, daß diese Gleisverwindungen nicht mehr im gewünschten Umfang folgen können und daher bei torsionssteifen Wagenkasten zur Entgleisung neigen.
Bei Drehgestellen mit Luftfederung ist es bekannt, eine Notabstützung über drei Punkte vorzusehen. Dabei ist die Notabstützung eines ersten Drehgestelles in die Luftfederbälge als eine Gummi-Metall-Verbundfeder integriert. Die Notabstützung des zweiten Drehgestells erfolgt über eine im Drehpunkt liegende Notfeder. Diese Notfeder kann als Schraubenfeder oder als Feder mit elastomerem Material ausgeführt sein. Das Spiel dieser Notabstützung gegenüber dem vertikalen Spiel der Notfeder dieses Drehgestelles ist so gewählt, daß in jedem Fall die Notfeder zuerst trägt, und daß die Drehfähigkeit dieses Drehgestelles um seine Längsachse ausreicht, den üblichen Gleisverwindungen ohne Zwang folgen zu können. Nachteil dieser Vorrichtung ist die mangelnde Wankstabilität der Luftfederbälge (GM 81 37 758).
Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, die Wankbewegung zu begrenzen, ohne gleichzeitig die Entgleisungssicherheit zu reduzieren.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst,
a) daß ein Wagenkasten gegenüber einem ersten Drehgestell durch zwei seitliche Luftfederbälge abgestützt ist, wobei jedem Luftfederbalg ein eigenes erstes und zweites Niveauregelventil zugeordnet ist und ein zweites Drehgestell gegenüber dem Wagenkasten über ebenfalls seitliche Luftfederbälge abgefedert ist, wobei einer der Luftfederbälge jedoch über ein im Bereich einer Wagenmitte liegendes drittes Niveauregelventil steuerbar ist t und daß der andere Luftfederbalg des zweiten Drehgestelles mit dem Luftfederbalg des ersten Drehgestelles auf1 der .gleichen Wagenseite über eine Ausgleichsleitung verbunden ist:
b) daß das erste Drehgestell eine Wankstütze aufweist, welche zwischen dem Wagenkasten und einem Drehgestellrahmen angeordnet ist:
c) daß eine Notabstützung an drei Punkten vorgesehen ist, wobei das erste Drehgestell zwei Notfedern aufweist, welche als Gummi-Metall-Verbundfedern ausgebildet sind und mit den Luftfederbälgen eine bauliche Einheit bilden, und daß das zweite Drehgestell eine zentrale Notfeder aufweist, welche einen Drehzapfen des Drehgestelles konzentrisch umgibt.
Durch die Dreipunktsteuerung mit Längsausgleich kann das zweite Drehgestell zwanglos Gleisverwindungen folgen, Dadurch wird die Entgleisungssicherheit voll gewahrt, selbst bei torsionssteifen Wagenkästen. Die Wankstütze
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des ersten Drehgestelles verhindert übermäßiges Wanken. Da der Wagenkasten ausreichend torsionssteif sein soll genügt eine Wankstütze, eine zweite Wankstütze würde die Drehfähigkeit des zweiten Drehgestelles behindern. Die an drei Punken vorgesehene Notabstützung gewährt ebenfalls zusammen mit der Wankstütze Wankstabilität bei gleichzeitiger Entgleisungssicherheit.
Eine vorteilhafte Ausbildung der Wankstütze zeichnet sich dadurch aus, daß die Wankstütze aus einem Torsionsstab besteht, welcher horizontal und quer zur Fahrtrichtung liegend im Drehgestellrahmen gelagert ist, und daß der Torsionsstab an seinen Enden waagrecht liegende zur Fahrtrichtung parallele Hebel aufweist, an deren freien Enden senkrecht stehend Stangen angebracht sind, über welche der Wagenkasten gegen die Hebel abgestützt ist.
In Zeichnrängen ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäß en Vorrichtung zur Erhöhung der Wankstabilität dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 Draufsicht auf einen Wagenkasten mit Luftfederung, sowie einer Schaltung der Niveauregelventile
Fig. 2 Schnitt II-II durch ein erstes Drehgestell mit Wankstütze und Niveauregelventilen
Fig. 3 Schnitt III-III durch ein zweites Drehgestell mit Notabstützung in Wagenmitte und mittig gelegenem Niveauregelventil.
Einen Wagenkasten 1 welcher sich über vier Luftfederbälge 2a bis 2d gegen nicht näher dargestellte Drehgestelle abstützt,
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gibt Figur 1 wieder. Dabei ist der Wagenkasten 1 über Luftfederbälge 2a und 2b gegen ein erstes Drehgestell 3a und über die Luftfederbälge 2c und 2d gegen ein zweites Drehgestell 3b abgefedert.
Das Niveau der Luftfederbälge 2a und 2b wird über je ein erstes und zweites Niveauregelventil 4a und 4b gesteuert, welche mit einer Luftleitung 5 in Verbindung stehen. Die Niveauregelventile 4a und 4b sind dabei mit dem Wagenkasten 1 verbunden und werden über ein Gestänge 6a, 6b zwischen den Niveauregelventilen 4a, 4b und erstem Drehgestell 3a gesteuert. Dadurch wird der Wagenkasten 1 stets parallel zum ersten Drehgestell auf vorgegebenem Niveau gehalten. Als Folge der flachen Kennlinie der Luftfederbälge neigt der Wagenkasten 1 gegenüber dem ersten Drehgestell 3a zum Wanken, inbesondere bei geringen Spurweiten, wie z.„B. der Kapspur, da dann die Stützweite der Luftfederbälge sich zwangsläufig verringert. Dem wird erfindungsgemäß dadurch begegnet, daß das erste Drehgestell 3a eine Wankstütze 7 erhält, welche beispielsweise aus einem Torsionsstab 8 besteht, welcher in einem Drehgestellrahmen 9 drehbar gelagert ist und an seinen freien Enden mit waagrecht, zur Fahrtrichtung parallel liegenden Hebeln 10a, 10b drehfest verbunden ist und die Hebel 10a, 10b nach Figur 2 über senkrechte Stangen 11a, 11b mit dem Wagenkasten 1 verbunden sind.
Die Federbälge 2c und 2d des zweiten Drehgestelles 3b (Fig. 3) werden zum einen von einem in Wagenmitte liegenden dritten Niveauregelventil 12 gesteuert, zum anderen wird der Luftfederbalg 2d über eine Ausgleichsleitung 13, welche den Luftfederbalg 2d mit dem Luftfederbalg 2b des ersten Drehgestelles verbindet, gesteuert. Dadurch, daß nur der Luftfederbalg 2c unmittelbar niveaugeregelt ist, kann sich das zweite Drehgestell 3b um seine Längsachse gegenüber dem Wagenkasten 1 verdrehen. Die Höhe des Wagenkastens 1 bleibt
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dabei jedoch konstant. Durch diese Maßnahmen kann der Wagen Gleisverwindungen durchfahren, ohne daß es zur Entlastung einzelner Räder und damit zum Entgleisen kommt.
Für den Fall, daß einer der Luftfederbälge undicht wird oder aus dem Federsystem Luft entweicht, ist eine Notabstützung vorgesehen. Diese Notabstützung wird aus drei Notfedern 14a bis 14c gebildet, von denen die Notfedern 14a und 14b in die Luftfederbälge 2a und 2b integriert sind, während die dritte Notfeder 14c in Wagenmitte zwischen den Luftfederbälgen 2c und 2d angeordnet ist. Durch diese in drei Punkten durchgeführte Notabstützung wird wieder die Drehfähigkeit des zweiten Drehgestelles 3b um seine Längsachse gewährleistet und zugleich durch Auflage des Wagenkastens 1 auf die Notfedern 14a und 14b die Wankneigung unterdrückt, unterstützt von der Wankstütze 7.
Einen Querschnitt II-II im Bereich des ersten Drehgestelles 3a zeigt Figur 2. Der Wagenkasten 1 ist über die beiden seitlichen Luftfederbälge 2a, 2b gegen den Drehgestellrahmen 9 abgefedert. Sowohl der Luftfederbalg 2a als auch der Luftfederbalg 2b wird durch ein erstes bzw. zweites Niveauregelventil 4a bzw. 4b gesteuert. Die Niveauregelventile 4a, 4b sind einerseits mit dem Wagenkasten 1 verbunden, andererseits über Gestänge 6a, 6b am Drehgestellrahmen 9 befestigt. Durch diese Maßnahme wird die Distanz zwischen Wagenkasten 1 und Drehgestellrahmen 9 konstant gehalten, so daß der Drehgestellrahmen 9 annähernd parallel zum Wagenkasten 1 gehalten wird.
Die zu Wankbewegung neigenden Luftfederbälge 2a, 2b werden im ersten Drehgestell 3a durch die Wankstütze 7 unterstützt. Diese besteht aus dem im Drehgestellrahmen 9 drehbar gelagerten Torsionsstab 8 mit dessen Enden Hebel 10a
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und 10b drehfest verbunden sind. Die horizontal liegenden Hebel 10a, 10b sind über Stangen 11a, 11b mit dem Wagenkasten 1 verbunden. Die Neigung des Wagenkastens 1 beispielsweise auf die linke Seite veranlaßt über die Stange 11b und den Hebel 10b den Torsionssta£> 8 zu einer Drehung, was bewirkt, daß der Hebel 10a und Stange 11a der rechten Seite eine Rückstellkraft nach unten ausüben und somit der Wankbewegung zur linken Seite entgegenwirken.
Als Notfederung sind im ersten Drehgestell 3a die Notfedern 14a und 14b vorgesehen, welche im Abstand "x" unterhalb von Balgplatten 15a und 15b der Luftfederbälge 2a und 2b angeordnet sind. Beim Versagen der Luftfederbälge 2a, 2b , oder beim Versage-n der Luftversorgung setzen die Balgplatten 15a, 15b auf die Notfedern 14a und 14b auf.
Ein zweites Drehgestell 3b ist im Schnitt III-III in Figur 3 gezeigt. Der Wagenkasten 1 ist über die seitlichen Luftfederbälge 2c und 2d abgefedert. Die Notabstutzung auf dem zweiten Drehgestell 3b erfolgt über eine zentrale Notfeder 14c, die in Wagenmitte um einen Drehzapfen 16 herum angeordet ist. Diese Notfeder 14c ist in einem Abstand "y" unterhalb eines mit dem Wagenkasten 1 verbundenen Anschlags 17 angeordnet. Der Abstand "y" entspricht größenmäßig dem Spiel "x" der Notfederung 14a und 14b des ersten Drehgestelles 3a. Die Luftfederbälge 2c und 2d weisen ebenfalls Notabstützungen 18a und 18b auf, welche jedoch ein Spiel "z" besitzen, welches größer als Abstand "y" der Notfeder 14c ist, so daß nur Notfeder 14c beim Versagen der Luftfederbälge trägt und somit das Drehgestell 3b zwanglos Drehbewegungen um seine Längsachse zum Durchfahren von Gleisverwindungen ausführen kann.
Zur Regelung der Höhe des Wagenkastens 1 ist der Luftfeder-
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balg 2c oder 2d (hier 2c) mit einem dritten Niveauregelventil 12 verbunden, welches in Wagenmitte angeordnet ist, um bei Niveauänderung tätig zu werden, jedoch bei Drehbewegungen des Drehgestelles 3b gegenüber dem Wagenkasten beim Durchfahren von Gleisverwindungen nicht anspricht. Die Luftfederbälge 2b und 2d sind wie aus Figur 1 hervorgeht, durch die Ausgleichsleitung 13 verbunden und werden gemeinsam vom zweiten Niveauregelventil 4b gesteuert.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt das zwangsfreie, somit entgleisungssxchere Durchfahren von Gleisverwindungen bei gleichzeitiger Entgleisungssicherheit, unabhängig von der Torsionsweichheit oder Torsionsstexfxgkeit des Wagenkastens 1.
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Claims (1)

  1. M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg Aktiengesellschaft
    Nürnberg, 09. Januar 1984
    Patentansprüche
    1. Vorrichtung zur Erhöhung der Wankstabilität von Schienenfahrzeugen mit Luftfederung, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:
    a) daß ein Wagenkasten (1) gegenüber einem ersten Drehgestell (3a) durch zwei seitliche Luftfederbälge (2a, 2b) abgestützt ist, wobei jedem Luftfederbalg ein eigenes erstes und zweites Niveauregelventil (4a, 4b) zugeordnet ist und ein zweites Drehgestell (3b) gegenüber dem Wagenkasten (1) über ebenfalls seitliche Luftfederbälge (2c, 2d) abgefedert ist, wobei einer der Luftfederbälge (2c) jedoch über ein im Bereich einer Wagenmitte liegendes drittes Niveauregelventil (12) steuerbar ist und daß der andere Luftfederbalg (2d) des zweiten Drehgestelles (3b) mit dem Luftfederbalg (2b) des ersten Drehgestelles (3a) auf der gleichen Wagenseite über eine Ausgleichsleitung (13) verbunden ist:
    b) daß das erste Drehgestell (3a) eine Wankstütze (7) aufweist, welche zwischen dem Wagenkasten (1) und einem Drehgestellrahmen (9) angeordnet ist:
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    c) daß eine Notabstützung an drei Punkten vorgesehen ist, wobei das erste Drehgestell (3a) zwei Notfedern (14a, 14b) aufweist, welche als Gummi-Metall-Verbundfedern ausgebildet sind und mit den Luftfederbälgen (2 a, 2 b) eine bauliche Einheit bilden, und daß das zweite Drehgestell (3b) eine zentrale Notfeder (14c) aufweist, welche einen Drehzapfen (16) des Drehgestelles (3b) konzentrisch umgibt.
    2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wankstütze (7) aus einem Torsionsstab (8) besteht, welcher horizontal und quer zur Fahrtrichtung liegend im Drehgestellrahmen (9) gelagert ist, und daß der Torsionsstab (8) an seinen Enden waagrecht liegende zur Fahrtrichtung parallele Hebel (10a, 10b) ,aufweist, an deren freien Enden senkrecht stehend Stangen (11a, 11b) angebracht sind, über welche der Wagenkasten (1) gegen die Hebel (10a, 10b) abgestützt ist.
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