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Die Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung für ein
Schienenfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und betrifft
insbesondere Schienenfahrzeuge mit Drehgestellen, welche
jeweils mit Radsätzen ausgestattet sind, welche schwenkbar an
dem Drehgestell gehaltert sind. Die Radsätze werden während
einer Fahrt des Schienenfahrzeuges entlang eines
kreislinienförmigen Schienenstrangs bezüglich einer radialen
Ausrichtung geführt.
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Schienenfahrzeug-Drehgestelle mit lenkbaren Achsen, um eine
radiale Ausrichtung zu erreichen, sind bekannt. Es sind
bereits verschiendene Mechanismen geschaffen worden, um die
Achse bezüglich einer radialen Ausrichtung zu lenken.
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In einigen Drehgestellen, welche für eine radiale Ausrichtung
der Radsätze ausgerüstet sind, ist jeder Radsatz in einem
Lenkjoch gehaltert. Die Joche sind miteinander verbunden.
Üblicherweise machen diese Mechanismen Gebrauch von der
Gierbewegung des Wagenkastens relativ zu der
Drehgestell-Mittellinie, um die Lenkbewegungen zu erzeugen. In solchen
Drehgestellen werden Kräfte in einer seitlichen Richtung an dem
außen liegenden Joch erzeugt und wirken über ein
Bezugsverbindungsglied und ein seitliches Verbindungsglied auf den
Drehgestell-Seitenrahmen zurück. Bei Versuchen ist
herausgefunden worden, daß der mechanische Vorteil dieses Systems
die Erzeugung verhältnismäßig großer Kräfte bedingte, um die
erforderlichen Lenkbewegungen zu erzeugen und um sie
gegenüber den Einflüssen von Rad/Schiene-Kräften, insbesondere
solchen, die auf den Spurkranz der Räder wirken, wenn es
zu einem Spurkranz-Schienenkontakt kommt, und auch gegenüber
den Schwingungskräften aufrechtzuerhalten, welche während
eines Schlingerns oder Hunting erzeugt worden sind. Die
Steifigkeit, welche in diese Art Komponenten integriert werden
kann, welche die mechanische Verbindung bilden ist
üblicherweise so, daß die Lenkgenauigkeit unzureichend ist, und
eine Stabilität gegenüber Schlingerschwingungen unzureichend
ist. Ein Beispiel für eine solche Struktur ist in EP-A-
0 165 752 beschrieben.
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Es ist daher eine neue Verbindung entwickelt worden, um diese
Mängel zu überwinden. Gemäß der neuen Entwicklung werden
Lenkbewegungen erzeugt, ohne den Drehgestellrahmen für
irgendwelche Drehpunktverbindungen zu benutzen.
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Die Lenkvorrichtung gemäß der Erfindung kann an einem
bestehenden Drehgestell angebracht werden, welches Achsen hat, die
in miteinander verbundenen Jochen gehaltert sind. Dieser
Lenkmechanismus ist seitlich von der Mittellinie des Drehgestells
versetzt. Vorteilhaft ist, den Mechanismus in der Praxis
soweit wie möglich versetzt anzuordnen.
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Gemäß der Erfindung ist eine Lenkvorrichtung für ein
Schienenfahrzeug mit einem auf mindestens zwei Drehgestellen
befestigten Wagenkasten vorgesehen, wobei mindestens eines der
Drehgestelle innen- und außen-liegende Radsätze hat, und
jeder der Radsätze ein an ihm befestigtes Joch hat, wobei
die beiden Joche miteinander drehbar verbunden sind; eine
derartige Lenkvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß
die Radsätze das Drehgestell tragen und für eine relative
Dreh- oder Schwenkbewegung bezüglich des Drehgestells um
eine im allgemeinen vertikale Achse verwendet sind, und daß
ein Lenkmechanismus, um die Radsätze so zu führen, daß sie
radial zueinander ausgerichtet sind, wenn das Fahrzeug auf
einem kreisbogenförmigen Gleis fährt, ein
Lenkverbindungsteil, das mit dem Wagenkasten entfernt von der
Längsmittellinie dieses Wagenkastens verbunden ist, einen Lenkhebel,
der schwenkbar mit dem Lenkverbindungsteil verbunden ist,
und ein Lenkgestänge aufweist, das den Lenkhebel und die
innen- und außenliegenden Joche miteinander verbindet,
wodurch eine Längsbewegung zwischen dem Lenkverbindungsteil
und dem Wagenkasten bezüglich des Drehgestells, wenn sich
das Drehgestell bezüglich des Wagenkörpers dreht, eine
relative Längsbewegung des Lenkgestänges hervorruft, welches
die Wagensätze so führt, daß sie radial zueinander
ausgerichtet
sind und eine solche Ausrichtung entgegen den
Einflüssen von Rad/Schiene-Kräften aufrecht erhält.
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Der Lenkmechanismus verbindet den Lenkhebel und die innen-
und außenliegenden Joche, wobei eine relative
Längsbewegung des Wagenkasten/Lenkglied-Verbindungspunktes bezüglich
des Drehgestells, wenn es sich von einem geraden Gleis in
ein kreisbogenförmiges Gleis bewegt, eine relative und
entgegengesetzt wirkende Drehbewegung der innen- und
außenliegenden Joche hervorruft, wodurch die Radsätze eine
radiale Konfiguration annehmen, wenn sie eine Kurve
durchfahren.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der anliegenden
Zeichnungen im einzelnen beschrieben, die eine bevorzugte
Ausführungsform der Erfindung darstellen. Es zeigen:
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Fig.1 in einer Seitenansicht ein Drehgestell oder
Bogie, das eine bevorzugte Ausführungsform der
Lenkvorrichtung gemäß der Erfindung aufweist, und
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Fig.2 und 3 Draufsichten auf das Drehgestell oder Bogie.
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Wenn sich ein Schienenfahrzeug von einem geraden Gleisstrang
in einen kreisbogenförmigen Gleisstrang bewegt, kommt es zu
einer relativen Drehung zwischen dem Wagenkasten und den
Drehgestellen, welche den Wagenkasten üblicherweise an den
beiden Enden des Schienenfahrzeugs tragen und stützen. Im
Hinblick auf die relative Drehung des Drehgestells und des
Wagenkastens scheint sich ein Punkt, der von der Mittellinie
des Wagenkastens entfernt liegt, bezüglich des Drehgestells
in der Längsrichtung zu bewegen und eine leichte Bewegung
in der seitlichen Richtung zu haben. Die Längskomponente
einer solchen Bewegung steht in direktem Zusammenhang mit
dem Krümmungsradius und wird in der vorliegenden Erfindung
als der Lenkeingabewert verwendet, um die Radsätze in einer
radialen Konfiguration zu führen.
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Im allgemeinen kann die Lenkvorrichtung bzw. der
-mechanismus an den üblichen Radsatzjochen angebracht werden, und
ist in der Praxis soweit wie möglich seitlich von der
Mittellinie des Drehgestells versetzt. An dem außen-liegenden Joch
kann ein Tragarm befestigt sein, welcher den unteren
Drehpunkt für einen vertikalen Lenkhebel trägt, welcher dadurch
mit diesem verbunden ist. An einem Punkt an dem Lenkhebel,
der zwischen dessen oberen und unteren Enden liegt, ist eine
Lenkstange mit dem Tragarm mittels einer Drehverbindung
verbunden, und diese Lenkstange ist in ähnlicher Weise an dem
innenliegenden Joch über einen Tragarm befestigt, welcher
eine Drehverbindung trägt. Das obere Ende des Lenkhebels ist
mit einem längs verlaufenden Lenkverbindungseil durch eine
Dreh- oder Schwenkverbindung verbunden, und das andere Ende
dieses Verbindungsteils ist mit dem Wagenkasten verbunden.
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Wenn sich der Wagenkasten relativ zu dem Drehgestell (um
einen Zapfen) dreht, wird das Lenkverbindungsteil in
Längsrichtung relativ zu Punkten an dem Drehgestell bewegt,
wodurch folglich der Lenkhebel verschwenkt und die Joche für
sich oder miteinander gezwungen werden. Da die Joche in der
Mittel des Drehgestells gelenkig miteinander verbunden sind,
besteht die Wirkung der Lenkvorrichtung bzw. des
Lenkmechanismus darin, die Radsatz/Joch-Einheiten relativ zueinander
in einer gelenkten Ausrichtung zu drehen. Ein richiges
Bemessen des Hebelsverhältnisses stellt sicher, daß eine
richtige radiale Ausrichtung in kreislinienförmigen Kurven
erreicht wird.
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In Fig.1 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie I-I
in Fig.2 wiedergegeben und ein in seiner Gesamtheit mit 10
bezeichnetes Drehgestell dargestellt, in welchem ein
Lenkmechanismus gemäß der Erfindung eingebaut ist. Das Drehgestell
weist einen außenliegenden Radsatz 12 und einen
innenliegenden Radsatz 14 auf. Bekanntlich weist jeder Radsatz eine
Achse und ein Paar an der Achse befestigte, konische und mit
Spurkränzen versehene Räder auf, so daß sich die Achse und
die Räder mit derselben Winkelgeschwindigkeit drehen. Solche
konische Radsätze bewegen sich, wenn es eine entsprechende
Freiheit zuläßt, mit einer radialen Konfiguration, wenn sie
Gleisbogen durchfahren.
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Jedoch sind einzelne solche Radsätze instabil und schlingern
fortgesetzt, wenn sie sich entweder auf einem geraden
Gleisstrang oder auf einem Gleisbogen bewegen.
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In dem in Fig.1 dargestellten Drehgestell 10 sind die
Radsätze in Jochen, nämlich einem außenliegenden Joch 16 und
einem innenliegenden Joch 18 gehaltert. Der
Drehgestellrahmen ist in seiner Gesamtheit mit 20 bezeichnet.
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Ein Tragarm 30 ist an dem außenliegenden Joch 16 angebracht.
Der Tragarm 30 weist an einem herkömmlichen Teil des
Tragarms eine Dreh- oder Schwenkverbindung 32 auf. Ein im
wesentlichen vertikaler Lenkhebel 34 ist an der Drehverbindung 32
schwenkbar mit dem Tragteil 30 verbunden. Der Lenkhebel 34
hat an seinem oberen Ende eine Schwenk- oder Drehverbindung
36. Ein Lenkverbindungsteil 40 ist an der Drehverbindung 36
schwenkbar mit dem Lenkhebel 34 verbunden. Das
Lenkverbindungsteil 40 ist mit einer Verbindung 42 an dem Wagenkasten
angebracht, welcher nicht dargestellt ist.
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Der Tragarm 30, der Lenkhebel 34 und das Lenkverbindungsteil
40 sind alle seitlich, soweit entfernt wie möglich, von der
Mittellinie des Fahrzeugs angeordnet. Die Stelle des
Lenkmechanismus ist durch die Konfiguration des Drehgestellrahmens,
die Joche und durch die Konfiguration des Tragarms 30
vorgegeben. Der Vorteil, einen Mechanismus zu haben, der soweit
wie möglich von der Mittellinie entfernt ist, besteht darin,
daß größere Bewegungen für genauere Lenkeingabewerte
verfügbar sind.
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Der Lenkhebel 34 hat eine Dreh- bzw. Schwenkverbindung 44,
welche zwischen den Dreh- bzw. Schwenkverbindungen 32 und
36 liegt. Eine Lenkstange 46 ist an der Drehverbindung 44
schwenkbar mit dem Lenkhebel 34 verbunden. Die Lenkstange
46 ist an einer Dreh- oder Schwenkverbindungsstelle 50
schwenkbar mit einem Tragarm 48 verbunden. Der Tragarm 48
ist an dem innenliegenden Lenkjoch 18 befestigt.
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Das außenliegende Lenkjoch 16 und das innenliegende
Lenkjoch 18 sind an der Stelle 17 zum Durchführen einer
relativen Schwenkbewegung schwenkbar miteinander verbunden.
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Wie aus den Figuren zu ersehen ist, bewegt sich die
Verbindung 42 in Längsrichtung, wenn das Drehgestell
bezüglich des Wagenkastens verschwenkt wird. Wenn sich nunmehr
die Verbindung 42 in den Figuren nach links bewegt, wird
dadurch der Lenkhebel 34 um die Drehverbindung 42 geschwenkt.
Dies wiederum bewirkt, daß die Lenkstange 46 bezüglich der
Drehverbindung 32 nach links gezogen wird. Folglich bewegen
sich auf dieser Seite des Drehgestellt die zwei
dargestellten Räder von Radsätzen 12 bzw. 14 aufeinander zu, und
führen folglich eine Drehung bezüglich des (vor dem Blatt
liegenden) Krümmungsradius durch. In ähnlicher Weise bewirkt eine
Bewegung in der anderen Richtung, daß sich die in der
Zeichnung dargestellten Räder für sich bewegen, wodurch eine
Drehung in der Richtung des (hinter dem Blatt liegenden)
Krümmungsradius durchgeführt wird.
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Selbstverständlich kann der Mechanismus auf jeder Seite des
Drehgestells verdoppelt werden, um dadurch einen redundanten
Lenkmechanismus zu schaffen.