DE3826010A1 - Fahrgestell - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrgestell für ein Schie­ nenfahrzeug nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die Erfindung ist anwendbar für Schienenfahrzeuge, bei de­ nen ein Gehäuse oder ein Aufbau schwenkbar auf zwei oder mehr Drehschemeln gelagert ist, und für Schienen­ fahrzeuge, bei denen das Fahrzeuggehäuse auf Radsätzen gelagert ist. In jedem Fall müssen mindestens zwei Rad­ sätze vorhanden sein.

Der Begriff "Schienenfahrgestell" bedeutet in dieser Beschreibung eine Eisenbahneinheit mit einer Lasttrag­ vorrichtung, die auf mindestens zwei Radsätzen gelagert ist. Somit kann ein Schienenfahrgestell ein Dreh­ schemelfahrwerk mit zwei oder mehr Radsätzen oder ein Schienenfahrzeug sein, das direkt auf zwei oder mehr Radsätzen montiert ist. Im Fall eines Drehschemelfahr­ werks ist die Lasttragvorrichtung ein Rahmen, und im Falle eines Fahrzeugs ist die Lasttragvorrichtung das Fahrzeuggehäuse. Im folgenden bezeichnet der Begriff "Rahmen" den Rahmen eines Drehschemelfahrwerks oder das direkt auf den Radsätzen montierte Gehäuse eines Fahr­ zeugs.

Schienenfahrgestelle werden auf vielfache Weise gesteu­ ert. Bei einem dieser Steuerprinzipien wird das Fahr­ gestell als "selbststeuernd" bezeichnet. Bei einem selbststeuernden Fahrgestell weisen die Räder profi­ lierte Laufflächen mit hocheffektiver Konizität auf, und die Achsgehäuse der Radsätze sind federnd an dem Rahmen aufgehängt, und zwar in einer Weise, die den Radsatz nicht daran hindert, relativ zum Rahmen zu gie­ ren oder sich als Reaktion auf Steuerkräfte, die auf einer gekrümmten Schienenspur durch die Radlaufflächen erzeugt werden, relativ zum Rahmen zu bewegen.

Ein auf diese Weise aufgehängter Radsatz kann gieren, d.h. sich um eine vertikale Achse am Zentrum der Achs­ welle des Radsatzes drehen. Zum Selbststeuern ist es erforderlich, daß Paare von Radsätzen, die an dem gleichen Fahrgestell montiert sind, in Kurven in ent­ gegengesetzten Richtungen gieren. Ein Gieren der Rad­ sätze in der gleichen Richtung (z.B. als Ergebnis von Seitenkräften) muß jedoch vermieden werden, da dies zu Entgleisung oder übermäßiger Abnutzung der Radlaufflä­ chen oder zu Schienenabnutzung führen kann.

Zudem kann sich ein Radsatz seitwärts in Richtung der Achse der Achswelle bewegen. Gleichzeitige Seitenbewe­ gung von Radsätzen zur gleichen Seite hin ist erforder­ lich, aber gleichzeitige Seitenbewegung zu entgegen­ gesetzten Seiten hin kann auch zu Entgleisung und/oder übermäßiger Laufflächen- und Schienenabnutzung führen.

In DE-PS 25 14 361 sind Radsatzkopplungsmittel in Form diagonaler Lenker des einen oder anderen Typs vorge­ schlagen worden, die ein Paar Radsätze miteinander so verbinden, daß sie deren Gierbewegung in entgegenge­ setzte Richtungen lenken, während eine Beeinträchtigung der Selbststeuerfähigkeit des Fahrgestells vermieden wird. Derartige Lenker verhindern ein Gieren von Rad­ sätzen in die gleiche Richtung und gleichzeitig eine Seitenbewegung zu entgegengesetzten Seiten hin. Solche diagonalen Kopplungen lassen sich jedoch nur verwenden, wenn zwischen Radsätzen und unterhalb des Rahmens Platz für sie vorhanden ist, was besonders bei motorisierten Fahrgestellen oft nicht der Fall ist.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu vermeiden.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein Fahrgestell nach An­ spruch 1 vorgeschlagen.

Somit schafft die Erfindung Kopplungsmittel zwischen Radsätzen, so daß die Radsätze frei in entgegengesetz­ ten Richtungen gieren und sich gleichzeitig in der gleichen Richtung längs der Achsen der Achswellen bewe­ gen können. Zur gleichen Zeit verhindert die Erfindung ein Gieren in der gleichen Richtung und gleichzeitige Seitenbewegung der Radsätze in entgegengesetzten Rich­ tungen. Auf diese Weise werden Torsionsverformung und Scherbewegungen des Fahrgestells verhindert.

Die Anordnung kann auch eine Einrichtung aufweisen, im folgenden als "Lemniskate-Einrichtung" bezeichnet, die die Achsgehäuse jedes Radsatzes verbindet, um Bewegung der Gierachsen relativ zum Fahrgestellrahmen zu verhin­ dern, wie es in ZA-PS 86/2262 und der entsprechenden DE-OS 36 10 987.8-21 vorgesehen ist. Die Lemniskate- Einrichtung dient dazu, die Bewegung des Gierzentrums jedes Radsatzes unabhängig von irgendeinem Gierzentrum irgendeines anderen Radsatzes zu verhindern, und diese Hemmeinrichtung ist versehen mit einem Paar diametral gegenüberliegender Hebelarme an jedem Achsgehäuse, Len­ kermitteln, die sich quer zu jeder Seite der vertikalen Ebene erstrecken, die die Achse jeder Achswelle ent­ hält, und die die Hebelarme an jedem Achsgehäuse schwenkbar mit dem Fahrgestellrahmen verbinden, und einem Lenker, der vom Fahrgestellrahmen an einer Seite der vertikalen Ebene gestützt ist, um die querverlau­ fenden Lenkermittel an entgegengesetzten Seiten des Fahrgestellrahmens schwenkbar miteinander zu verbinden, so daß das Gierzentrum des Radsatzes an Bewegung relativ zum Fahrgestellrahmen gehindert wird, ohne Gier-, Sei­ ten- und Vertikalbewegungen des Radsatzes zu behindern.

Die Lemniskate-Einrichtung kann die Form irgendeiner der in ZA-PS 86/2262 beschriebenen Einrichtungen haben, besteht jedoch vorzugsweise aus einer Einrichtung mit einem Ausgleichbalken, wie sie in Fig. 1 der Patent­ schrift gezeigt ist.

Die Lenkerverbindung nach Watt kann direkt mit den Achsgehäusen der Radsätze verbunden sein, oder sie kann zwischen geeigneten Elementen in der Lemniskate-Ein­ richtung verbunden sein, etwa zwischen Ausgleichbalken, wenn diese vorhanden sind.

Für den Mechanismus (b) ist es gewöhnlich notwendig, einen geraden Lenker in der Lemniskate-Einrichtung, der an den Rahmen schwenkbar angelenkt ist, durch einen Winkelhebel zu ersetzen und Paare dieser Winkelhebel mit einem geraden Lenker zu verbinden. Die Winkelhebel­ paare können diagonal entgegengesetzt oder an der glei­ chen Seite des Fahrgestells angeordnet sein. Vorzugs­ weise sind sie an der gleichen Seite des Fahrgestells angeordnet, und der Lenker ist an jeder Seite des Fahr­ gestells vorgesehen.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine erfin­ dungsgemäße Anordnung gemäß einer Ausführungs­ form; und

Fig. 2 eine schematische perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels.

Wie Fig. 1 zeigt, ist ein Paar Radsätze 10 mit Achs­ gehäusen 12 versehen, die durch geeignete Federn an einem (nicht gezeigten) Drehschemelfahrwerkrahmen auf­ gehängt sind und Räder mit profilierten Laufflächen hocheffektiver Konizität aufweisen, so daß der Dreh­ schemel selbststeuernd ist. Die Stellen an dem Dreh­ schemelfahrwerkrahmen, an denen Schwenkverbindungen vorgesehen sind, sind alle mit 11 gekennzeichnet. Sämt­ liche Schwenkverbindungen sind Kugelgelenke, so daß die Teile verhältnismäßig frei schwenken können.

Achsgehäuse 12, die an der gleichen Seite des Dreh­ schemels angeordnet sind, sind durch eine Lenkerein­ richtung nach Watt miteinander verbunden, die Zentral­ schwenkhebel 13, welche an den Drehschemelfahrwerk­ rahmen schwenkbar angelenkt sind, und Lenker 14 auf­ weist, die jeweils mit einem Ende an einen Hebel 13 und mit dem anderen Ende an ein Achsgehäuse 12 schwenkbar angelenkt sind. Die Lenkereinrichtung nach Watt hält die Achsgehäuse an der gleichen Seite des Fahrgestells äquidistant von den Schwenkpunkten der Hebel 13.

Winkelhebel 15 sind um die Achsen der Radachswellen an die Achsgehäuse 12 schwenkbar angelenkt. Diese Schwenk­ verbindung kann ein Drucklager oder ein beschichtetes Kautschukscherpolster sein. Jeder Winkelhebel ist an den Drehschemelfahrwerkrahmen schwenkbar angelenkt, und Winkelhebel 15 an der gleichen Seite des Drehschemel­ fahrwerks sind schwenkbar mit Lenkern 16 verbunden. Die Lenkverbindungen, die die Winkelhebel 15 und die Lenker 16 aufweisen, hindern die Achswellen 10 daran, sich in ihren Längsrichtungen in entgegengesetzten Richtungen zu bewegen, erlaubt jedoch Bewegung der Achswellen 10 in gleicher Richtung.

Wenn sich die auf diese Weise gekoppelten Radsätze in der gleichen Richtung seitlich längs ihrer Achsen bewe­ gen, drehen sich die an der gleichen Seite befindlichen Winkelhebel 15 in entgegengesetzten Richtungen, und während sie in entgegengesetzten Richtungen gedreht werden, bewegt sich ein Lenker 16 ungehindert mit den Winkelhebeln, und somit bewegen sich die Radsätze un­ beeinträchtigt relativ zu dem Drehschemelfahrwerkrah­ men.

Eine in entgegengesetzten Richtungen erfolgende Bewe­ gung der Radsätze 10 seitwärts längs ihrer Achsen wird verhindert, da dabei die Winkelhebel 15 dazu tendieren würden, sich in der gleichen Richtung zu drehen (sich aber tatsächlich in entgegengesetzten Richtungen dre­ hen) und die Lenker 16 entweder Zug- oder Druckbean­ spruchung aussetzen würden.

In Fig. 2 zeigen die Linien 10 die Achsen der Achs­ wellen eines Paares von Radsätzen an, die durch geeig­ nete Federn an einem (nicht gezeigten) Drehschemelfahr­ werkrahmen aufgehängt sind und Räder mit Laufflächen hocheffektiver Konizität aufweisen, so daß der Dreh­ schemel selbststeuernd ist. Die Stellen an dem Dreh­ schemelfahrwerkrahmen, an denen Schwenkverbindungen vorhanden sind, sind sämtlich mit 11 gekennzeichnet. Alle Schwenkverbindungen sind Kugelgelenke, so daß die Teile verhältnismäßig frei schwenken können.

In Fig. 2 sind die Teile der Lemniskate-Einrichtung der ZA-PS 86/2262 kenntlich gemacht, indem ihre Bezugszei­ chen mit der Ziffer "2" beginnen. An jedem Achsgehäuse sind einander entgegengesetzte Hebelarme 20 und 21 vor­ gesehen. Die Hebelarme 21 sind durch einen Arm jedes Winkelhebels 23 mit dem Drehschemelfahrwerkrahmen 11 verbunden. Die Hebelarme 20 sind durch Lenker 24 mit Ausgleichbalken 25 verbunden, die an den Drehschemel­ fahrwerkrahmen 11 schwenkbar angelenkt sind. Diese Lem­ niskate-Einrichtungen funktionieren auf die in der ZA-PS 86/2262 beschriebene Weise, wobei sie die Gier­ zentren 26 der Radsätze relativ zum Drehschemelfahr­ werkrahmen 11 fixiert halten.

Ferner ist ein Paar Zentralschwenkhebel 30 an Schwenk­ punkten 33 schwenkbar an den Drehschemelfahrwerkrahmen 11 angelenkt. Lenker 31 sind zwischen den Enden der Hebel 30 und Schwenkpunkten 32 auf den Ausgleichbalken 25 schwenkbar verbunden. Der Effekt dieser Lenkerver­ bindung nach Watt besteht darin, daß der Abstand zwi­ schen den Achswellen 10 und den Schwenkpunkten 33 auf jeder Seite des Drehschemelfahrwerks gleich gehalten wird.

An jeder Seite des Drehschemelfahrwerks sind die zwei­ ten Arme der Winkelhebel 23 durch Stabilisierlenker 40, die den gleichen Zweck erfüllen wie die Lenker 16 in Fig. 1, schwenkbar miteinander verbunden.

Der große Vorteil der beschriebenen Vorrichtung liegt darin, daß keine Teile benötigt werden, die sich diago­ nal quer über das Drehschemelfahrwerk erstrecken. Dies bedeutet nicht, daß sich die Lenker 40 in einem geeig­ neten Fall nicht diagonal erstrecken können. Ferner ist es wichtig, daß die Schwenkpunkte 32 entlang der Länge der Balken 25 bewegt werden können, ohne die Aktion der Lenkerverbindung nach Watt zu beeinflussen. Während sich die Hebelarme 20, 21 in der vertikalen Ebene dre­ hen müssen, können sich alle anderen Drehelemente in der vertikalen oder in der horizontalen Ebene drehen.

Wenn ein Drehschemelfahrwerk mehr als zwei Radsätze aufweist, müssen die Ausgleichbalken 25 an der gleichen Seite der Achswellen 10 angeordnet sein, um die Aktion der Lenkerverbindungen nach Watt zwischen allen Rad­ sätzen anzupassen, vorausgesetzt, daß die Paare von Radsätzen die gezeigte Anordnung haben können, wenn mehr als zwei Radsätze vorhanden sind. Die Lenker 40 erstrecken sich in diesem Fall gewöhnlich zwischen dem äußeren Paar von Radsätzen, falls drei Radsätze vorhan­ den sind, oder zwischen benachbarten Paaren. Da die Lenker 40 das Selbststeuern nicht beeinträchtigen, kön­ nen sie zwischen allen Radsätzen eines mehrachsigen Drehschemelfahrwerks vorhanden sein.

Claims (7)

1. Fahrgestell, bei dem der Fahrgestellrahmen an mehre­ ren Radsätzen aufgehängt ist, die Räder mit profilier­ ten Laufflächen einer hocheffektiven Konizität auf­ weisen, wobei der Fahrgestellrahmen durch Federeinrich­ tungen, die Selbststeuern erlauben, an Achsgehäusen an jedem Ende jedes Radsatzes aufgehängt ist, dadurch gekennzeichnet,

• a) daß eine Lenkerverbindung nach Watt (13, 14; 30, 31) gleiche Längsbewegungen in entgegengesetzten Richtungen relativ zum Fahrgestellrahmen bei auf der gleichen Seite des Fahrgestells angeordneten Paaren von Achs­ gehäusen (12) zuläßt, während sie Längsbewegungen in der gleichen Richtung relativ zum Fahrgestellrahmen verhindert; und
• b) daß ein Stabilisierungsmechanismus (15, 16; 23, 40) bei Paaren von Radsätzen gleiche Seitenbewegungen in der gleichen Richtung relativ zum Fahrgestellrahmen zuläßt, während er Seitenbewegungen in entgegengesetz­ ten Richtungen relativ zum Fahrgestellrahmen verhin­ dert.

2. Fahrgestell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrgestell eine Lemniskate-Einrichtung auf­ weist.

3. Fahrgestell nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lemniskate-Einrichtung einen Ausgleichbalken (25) aufweist.

4. Fahrgestell nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkerverbindung nach Watt (13, 14; 30, 31) direkt mit den Achsgehäusen (12) der Radsätze verbunden ist.

5. Fahrgestell nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lenkerverbindung nach Watt (13, 14; 30, 31) zwischen geeigneten Elementen in der Lemniskate- Einrichtung angeschlossen ist.

6. Fahrgestell nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisierungseinrich­ tung einen geraden, an den Rahmen angelenkten Lenker in der Lemniskate-Einrichtung durch einen Winkelhebel (15, 23) ersetzt, und daß Paare von Winkelhebeln mit einem geraden Lenker (16, 40) verbunden sind.

7. Fahrgestell nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Paare von Winkelhebeln (15, 23) an der gleichen Seite des Fahrgestells angeordnet sind.