DE3441577C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein wiegenloses Luftfeder­ drehgestell für Schienenfahrzeuge, insbesondere für Fahr­ zeuge des Nahverkehrs, bei dem zwei aufeinanderfolgende Wagenkästen über je eine Sekundärfederung auf einen Drehgestellrahmen eines Mitteldrehgestelles aufgelagert sind, wobei jedes Untergestell der Wagenkästen über je einen vertikalen in einer Längsmittelebene liegenden Zapfen mit einem Ende eines die Wagenkästen verbindenden Kupplungselements gelenkig verbunden ist.

Bei mehrgliedrigen Schienenfahrzeugen des Nahverkehrs ist es üblich, aufeinanderfolgende Wagenkästen über ein Mittel­ drehgestell miteinander gelenkig zu verbinden. Zu diesem Zweck wird jeweils ein Wagen mit seinem Ende beiderseits über eine Sekundärfederung, die als Gummirollfeder ausge­ bildet ist, auf einen Langträger des Drehgestellrahmens aufgelagert. Zur Übertragung von Zug- und Stoßkräften ist ein Kupplungselement vorgesehen, welches zwischen dem Drehgestellrahmen und einem Untergestell der Wagenkästen in Längsmittelebene liegend angeordnet ist. Diesem Kupp­ lungselement wird an beiden Enden über eine Gummibuchse mit Zapfen verbunden, welche mit den Untergestellen im Bereich der Enden der Wagenkästen verbunden sind. Zur Dämpfung und zur Begrenzung der horizontalen Querbewegung wird an beiden Enden des Kupplungselementes horizontal und quer zur Fahrtrichtung liegende Schwingungsdämpfer vorge­ sehen, welche einerseits mit einem Querträger des Drehge­ stellrahmens und andererseits mit dem Kupplungselement ver­ bunden sind. Durch das Kupplungselement werden Längskräfte von einem Wagenkasten auf den anderen Wagenkasten über­ tragen. Die Mitnahme des Drehgestelles wird über einen im Bereich der Drehgestellmitte gelegenen Längslenker be­ sorgt, der das Kupplungselement über verschleißfrei ge­ haltene Gummibuchsen mit einem Hauptquerträger des Drehge­ stellrahmens gelenkig verbindet. Die Zugkräfte des Trieb­ drehgestelles können somit vom Drehgestellrahmen über den Längslenker und das Kupplungselement in die Wagenkästen eingeleitet werden. Nachteilig bei dieser Konstruktion wirkt sich der Raumbedarf des Kupplungselementes aus. Außerdem müssen die Drehgestellangträger, durch die etwa in Drehgestellmitte erfolgende Einleitung der Ge­ wichtskräfte auf hohe Biegemomente hin bemessen werden. was ein hohes Eigengewicht des Drehgestellrahmens und somit des gesamten Drehgestelles zur Folge hat (Sachs "Elektrische Triebfahrzeuge" 1973, Seite 595, Abbildung 3.489)

Durch die DE-AS 11 63 888 ist es ferner bekannt, aufeinanderfolgende Wagenkästen eines Schienenfahrzeuges auf ein gemeinsames, jedoch zweigliedriges Drehgestell aufzulagern. Die Abstützung des Wagenkasten auf dem jeweiligen Drehgestellrahmen erfolgt über drei Luftfederbälge, die in der Draufsicht ein gleichseitiges Dreieck bilden, wobei zwei Luftfederbälge auf den seitlichen Langträgern und der dritte Luftfederbalg auf dem stirnseitigen Querträger in Mitellängsebene angeordnet ist. In Mittelquerebene sind die beiden Drehgestellhälften durch gelenkige Führungen verbunden, welche eine seitliche Führung gewährleisten, aber gegenseitige Verschiebung in Längsrichtung bei Kurvenfahrt zulassen. Die Drehgestellhälften sollen durch schrägstehende und vom jeweiligen Wagenkasten belastete Hebel aneinandergedrückt werden. Eine derartige Drehgestellkonstruktion ist wegen seines komplizierten Aufbaues nicht nur teuer in der Anschaffung, sondern auch entsprechend störanfällig und wartungsbedürftig, was dazu führen kann, daß bei der Langlebigkeit von Schienenfahrzeugen die Wartungskosten die Beschaffungskosten übersteigen. Die Gelenkverbindung in der Mittelquerebene ist nicht nur hohem Verschleiß unterworfen, sondern kann auch zu ernsthaften Betriebsstörungen führen.

Ausgehend von einem Drehgestell gemäß dem Gattungsbegriff liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein wiegenloses Mitteldrehgestell als Laufdrehgestell mit Luft­ federung zu konzipieren, welches sich durch Gewichtser­ sparnis, geringen Radsatzabstand und hohe Laufgüte aus­ zeichnet.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß die Sekundärfederung aus jeweils einem Luftfederbalg gebildet wird, der in Längsmittelebene der Wagenkästen liegende zwischen den Untergestellen und den Querträgern des Dreh­ gestellrahmens angeordnet ist, daß das Kupplungselement als ein Längsträger ausgebildet ist, der in den Drehge­ stellrahmen integriert ist und unmittelbar die Querträger desselben miteinander verbindet, und daß die Wagenkästen über Zapfen und je ein Stoßverzehrglied und die Quer­ träger über den Längsträger kraftschlüssig untereinander verbunden sind, wobei das Stoßverzehrglied in einer u- förmigen Auskragung des Querträgers in vertikaler Rich­ tung mit geringem Querspiel geführt ist.

Durch die aus der Drehgestellmitte herausgenommenen und in den Bereich über ein Radsatz verlagerte Sekundär­ federung wird die Momentenbelastung des Drehgestellrahmens erheblich vermindert, so daß derselbe kleiner dimensioniert werden kann, mit der Folge, einer Gewichtseinsparung. Durch Integration des Kupplungselements in den Drehgestellrahmen wird ebenfalls Gewicht eingespart, die Fertigung verein­ facht und damit billiger. Durch die Zwischenschaltung eines Stroßverzehrgliedes, zwischen den Zapfen und den Drehgestell­ rahmen wird die dynamische Belastung verringert, was eben­ falls eine bessere Ausnutzung des Materials zur Folge hat.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist darin zu sehen, daß jedes Stoßverzehrglied aus einem Gehäuse ge­ bildet wird, in dem der Zapfen mit einer Gummibuchse verschleißfrei gelagert ist, daß das Gehäuse über zwei zur Längsmittelebene symmetrische und parallel verlaufende und horizontal liegende, in Gummibüchsen gelagerte Lenker mit einem Federgehäuse verbunden ist, und daß das Feder­ gehäuse mit dem Querträger stirnseitig verbunden ist, wobei es mit dem die Querträger untereinander ver­ bindenden Längslenker fluchtet.

Die Ausrüstung des Stoßverzehrgliedes mit verschleißfreien Bauelementen kommt der Forderung nach Wartungsfreiheit ent­ gegen. Durch die fluchtende Anordnung von Stoßverzehrglied und dem Längsträger werden die Querträger, des Drehgestell­ rahmens von Biegemomenten aus den Zug- und Stoßkräften frei­ gehalten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Zeichnungen dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 Seitenansicht des Mitteldrehgestelles bei der eine Hälfte in aufgeschnittener Form nach Schnitt I-I (Fig. 2) dargestellt ist,

Fig. 2 Draufsicht auf ein Mitteldrehgestell mit Kupplungs­ element und Sekundärfederung.

Bei mehrgliedrigen Schienenfahrzeugen des Nahverkehrs ist es üblich, aufeinanderfolgende Wagenkästen 1 und 2 auf ein Mitteldrehgestell aufzulagern. Gemäß der Erfindung erfolgt diese Auflagerung durch zwei Luftfederbälge 3 bzw. 4, welche zwischen Querträgern 5 und 6 eines Drehgestellrahmens 7 und Untergestellen 8 und 9 der Wagenkästen 1 bzw. 2 angeordnet sind. Die Luftfederbälge 3 und 4 sind dabei mit nicht dargestellten inneren Felgen über Gummi-Metall-Verbundfedern 10 bzw. 11 als Notabstützung mit den Querträgern 5 und 6 und mit äußeren Felgen 12 und 13 mit den Untergestellen 8 bzw. 9 der Wagenkästen 1 und 2 verbunden. Es versteht sich von selbst, daß die Luft­ federbälge 3 und 4 auch in umgekehrter Weise eingebaut sein können.

Zur Übertragung der Zug- und Stoßkräfte vom Wagenkasten 1 auf den Wagenkasten 2 ist ein Längsträger 14 vorgesehen, in den die Kräfte aus dem Untergestell 8 über einen ver­ tikalen Zapfen 15 und ein Stoßverzehrglied 16 eingeleitet werden. Die Weiterleitung des Kraftflusses vom Längsträger 14 in das Untergestell 9 verläuft in symmetrischer Weise, so daß auf eine Darstellung und Beschreibung verzichtet wird. Der Zapfen 15 ist zur Dämpfung und um Verschleiß zu ver­ meiden mittels einer Gummibuchse 17 in einem Gehäuse 18 des Stoßverzehrgliedes 16 gelagert. Das Gehäuse 18 ist durch zwei zur Längsmittelebene parallele und horizontal liegende Lenker 19 a und 19 b (Fig. 2) mit einem Federgehäuse 20 ver­ bunden, welches die Kraft in den Querträger 5 und über diesen in den Längslenker 14 einleitet. Das Federgehäuse 20 enthält elastische Elemente wie Schraubenfeder oder Gummielemente, welche die Aufgabe haben, Stöße zu dämpfen und somit den Dreh­ gestellrahmen 7 vor Lastspitzen zu bewahren und den Fahr­ komfort zu verbessern.

Fig. 2 zeigt die Draufsicht auf das Laufdrehgestell. Aus Symmetriegründen wird nur eine Hälfte des Drehgestelles be­ schrieben. An der Stirnseite des Drehgestelles befindet sich das Stoßverzehrglied 16, das aus dem Gehäuse 18, den zwei Lenkern 19 a und 19 b sowie aus dem Federgehäuse 20 besteht. Das Gehäuse 18 nimmt den aus Fig. 1 ersichtlichen Zapfen 15 auf, wobei zur Dämpfung zwischen Zapfen 15 und Gehäuse 18 die Gummibuchse 17 vorgesehen ist. Vom Gehäuse 18 wird die Kraft auf die Lenker 19 a und 19 b übertragen. Die Lenker weisen dabei Gummibüchsen auf, um wartungsfrei zu sein und um Stöße zu mildern. Vom Federgehäuse 20 übertragen sich die Zug- und Stoßkräfte auf den Querträgern 5, von wo sie über den mit dem Stoßverzehrglied 2 (Fig. 1) übertragen werden. Zur Führung des Zapfens 15 in Querrich­ tung ist das Gehäuse 18 zu beiden Seiten mit Gleitflächen 18 a und 18 b versehen, die mit geringem Querspiel in Backen 18 c und 18 d geführt sind. Die Backen 18 c und 18 d sind aus elastischem Material und sind auf der Innenseite einer mit dem Querträger 5 verbundenen Auskragung 19 angebracht, welche das Gehäuse 18 u-förmig umschließt.

Die Vertikalkräfte der Wagenkästen 1 und 2 (Fig. 1) werden über die Luftfederbälge 3 und 4 in den Drehgestellrahmen 7 eingeleitet. Die Luftfederbälge 3 und 4 sind im Schnittpunkt der Querträger 5 und 6 mit dem Längsträger 14 angeordnet.

Durch die Anordnung der Luftfederbälge 3 und 4 in unmittel­ barer Nähe oberhalb der Radsätze 21 a bzw. 21 b sind die seit­ lichen Drehgestellangträger 22 a und 22 b nur durch geringe Biegekräfte aus der vertikalen Last beansprucht, so daß diese im Vergleich zur konventionellen Anordnung der Sekundärforderung in Drehgestellmitte kleiner diemensioniert werden können, was zu der angestrebten Gewichtsersparnis wesentlich beiträgt. Die Zug- und Stoßkräfte verursachen in den Drehgestellträgern 22 a und 22 b weder nennens­ werte Biegemomente noch nennenswerte Axialkräfte, denn die Zug- und Stoßkräfte werden unmittelbar in den Längsträger 14 ein­ geleitet.

Zur Wankstabilisierung werden die vor- und nachlaufenden Triebdrehgestelle mit Sekundärfedern auf beiden Seiten versehen, so daß für die Wagenkästen 1 und 2 eine Drei­ punktabstützung entsteht.

Claims (2)

1. Wiegenloses Luftfederdrehgestell für Schienenfahrzeuge, insbesondere für Fahrzeuge des Nahverkehrs, bei dem zwei aufeinanderfolgende Wagenkästen über je eine Sekundär­ federung auf einen Drehgestellrahmen eines Mitteldrehge­ stelles aufgelagert sind, wobei jedes Untergestell der Wagenkästen über je einen vertikal in einer Längs­ mittelebene liegenden Zapfen mit einem Ende eines die Wagenkästen verbindenden Kupplungselements gelenkig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundär­ federung aus jeweils einem Luftfederbalg (3 bzw. 4) gebildet wird, der in Längsmittelebene der Wagenkästen (1 und 2) liegend zwischen den Untergestellen (8 bzw. 9) und den Querträgern (5 bzw. 6) des Drehgestellrahmens (7) ange­ ordnet ist, daß das Kupplungselement als ein Längs­ rahmen (7) integriert ist und unmittelbar die Querträger (5 und 6) desselben miteinander verbindet, und daß die Wagenkästen (1 und 2) über Zapfen (15) und je ein Stoßverzehrglied (16) und die Querträger (5 bzw. 6) über den Längsträgern (14) kraftschlüssig untereinander ver­ bunden sind, wobei das Stoßverzehrglied (16) in einer u-förmigen Auskragung (19) des Querträgers (5) in vertikaler Richtung mit geringem Querspiel geführt ist.

2. Luftfederdrehgestell nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jedes Stoßverzehrglied (16) aus einem Gehäuse (18) gebildet wird, in dem der Zapfen (15) mit einer Gummibuchse (17) verschleißfrei gelagert ist, daß das Gehäuse (18) über zwei zur Längsmittel­ ebene symmetrische und parallel verlaufende und horizontal liegende in Gummibüchsen gelagerte Lenker (19 a und 19 b) mit einem Federgehäuse (20) ver­ bunden ist, und daß das Federgehäuse (20) mit dem Querträger (5) stirnseitig verbunden ist, wobei es mit dem die Querträger (5 bzw. 6) untereinander ver­ bindenden Längslenker (14) fluchtet.