DE4127304A1 - Radsatzstruktur mit raedern mit ueblichem spurkranzprofil zum betrieb eines schienenfahrzeugs - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Radsatzstruktur mit Rädern mit üblichem Spurkranzprofil zum Betrieb eines Schienenfahrzeugs auf in üblicher Weise geneigten Schienen.

Laufwerke für Schienen- bzw. Eisenbahnfahrzeuge, die auf den üblichen, 1:40 bzw. 1:20 geneigten Schienen verwendbar sind, sind derzeit ausschließlich mit Radsätzen ohne Sturz­ winkelanstellung ausgerüstet. Infolge einer geringen Konizi­ tät der Radprofile im Laufkranzbereich wird von den im Kon­ taktbereich zwischen Rad und Schiene wirkenden Zwangskräften nur eine entsprechend kleine Komponente zum Führen des Rad­ satzes benutzt. Im Spurkranzbereich steigt der Anteil der Führkomponente entsprechend einer größeren Konizität; mit der Konizität steigt aber auch der Verschleiß an Rad und Schiene infolge der größeren Rollradien-Differenz.

In DE 6 96 185 C2 sind beispielsweise Eisenbahnfahrzeuge mit um einen Sturzwinkel angestellten Rädern beschrieben. Hier­ bei handelt es sich jedoch um ein Fahrwerk, dessen zylindri­ sche Räder um einen großen Sturzwinkel angestellt sind und die auf entsprechend schräg gestellten Schienen laufen müs­ sen. Bei einem in DE 23 07 378 A1 beschriebenen Fahrwerk sind die Einzelräder um einen negativen Sturzwinkel soweit geneigt, daß die Spurkränze unter die Fahrkanten nicht übli­ cher Schienen greifen.

Aus DE 37 15 761 C2 ist ferner ein Schienenfahrzeug bekannt, dessen um einen Sturzwinkel geneigte Einzelräder auf schräg gestellten Schienen mit üblichem Profil und den üblichen Oberbauelementen laufen. Hier ist der Sturzwinkel so groß gewählt, daß bei Spurkranzkontakt die Vertikalkomponente der Spurkranz-Normalkraft zu Null wird bzw. sogar nach unten ge­ richtet ist.

Bei allen diesen bekannten Systemen mit angestellten Rädern wird der Spurkranz weiterhin ständig zum Führen benutzt; hierbei bringt der Spurkranz-Kontakt auch bei Fahrzeugen mit Einzelrädern einen erhöhten Verschleiß mit sich.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Radsatzstruktur mit Rädern mit üblichem Spurkranzprofil zum Betrieb eines Schie­ nenfahrzeugs auf in üblicher Weise geneigten Schienen zu schaffen, durch welche die Laufstabilität von Schienenfahr­ zeugen ganz beträchtlich verbessert und der Verschleiß der Räder insbesondere im Bereich der Spurkranzprofile ganz er­ heblich reduziert wird. Gemäß der Erfindung ist dies bei einer Radsatzstruktur mit Rädern mit üblichem Spurkranzpro­ fil zum Betrieb eines Schienenfahrzeugs bei reinen Losrad­ laufwerken durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 bzw. bei in einem festen Rahmen gelagerten Rad­ sätzen durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des An­ spruchs 1 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Ge­ genstand der auf die Ansprüche 1 oder 2 unmittelbar bzw. mittelbar rückbezogenen Unteransprüche.

Bei der erfindungsgemäßen Radsatzstruktur ist durch kleine negative Sturzwinkel in der Größenordnung von vorzugsweise 5° die Laufstabilität von Schienen- bzw. Eisenbahnfahrzeugen im geraden Gleis ganz erheblich verbessert; dadurch eignet sich die erfindungsgemäße Radsatzstruktur insbesondere für Hochgeschwindigkeitsfahrzeuge und für Fahrzeuge mit Losrad- Laufwerken. Die erfindungsgemäße Radsatzstruktur, in welcher Radsätze mit kleinen Sturzwinkeln vorgesehen sind, hat wei­ terhin den Vorteil, daß die Konizität der Radprofile sehr gering sein kann; im Prinzip ist es sogar, wie durch Rech­ nersimulation nachgewiesen worden ist, möglich, zylindrische Räder zu verwenden. Profile geringer Konizität sind prinzi­ piell verschleißärmer als Profile mit großer Konizität, weil hier die Reibkomponente, die durch den sogenannten Bohrschlupf hervorgerufen wird, geringer ist bzw. bei zylindrischen Rä­ dern sogar ganz verschwindet.

Auch im Bogenlauf macht sich der durch den negativen Sturz­ winkel der einzelnen Räder vergrößerte Führanteil der Zwangs­ kräfte positiv bemerkbar. Dadurch kann ein Aufklettern der Räder zum Spurkranz, ausgenommen in engen Bögen, weitgehend vermieden werden, was sich wiederum ausgesprochen günstig auf den Verschleiß von Rad- und Schienenprofil auswirkt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Aus­ führungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeich­ nungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in einer schematisierten Schnittansicht eine ver­ einfachte Darstellung einer Radsatzstruktur gemäß der Erfindung;

Fig. 2 in einer schematisierten Draufsicht eine ebenfalls vereinfachte Darstellung der Radsatzstruktur der Fig. l;

Fig. 3 in Seitenansicht eine Prinzipdarstellung eines Drehgestells mit zwei Radsatzstrukturen gemäß der Erfindung, und

Fig. 4 in Draufsicht das Drehgestell nach Fig. 3 mit zwei Radsatzstrukturen gemäß der Erfindung.

In Fig. 1 bis 4 sind jeweils Radsatzstrukturen gemäß der Er­ findung in einer vereinfachten Darstellung mit kegeligen Rä­ dern 10 ohne ein Spurkranzprofil wiedergegeben, um dadurch das Grundsätzliche der Erfindung deutlicher zum Ausdruck zu bringen und hervorzuheben. Abgesehen von der vereinfachten Darstellung von kegeligen Rädern ohne Spurkranzprofil soll die Radsatzstruktur gemäß der Erfindung jedoch mit Rädern mit üblichem Spurkranzprofil ausgestattet sein, damit die erfindungsgemäße Radsatzstruktur zum Betrieb eines Schienen­ fahrzeugs auf üblichen, 1:40 bzw. 1:20 geneigten Schie­ nen verwendbar ist.

Bei der erfindungsgemäßen Radsatzstruktur nach Fig. 1 und 2 ist ein Radsatz 1 vorgesehen, bei welchem Radscheiben 10′ von zwei Rädern 10 um einen kleinen Sturzwinkel γ von vor­ zugsweise etwa -5° geneigt sind. Im Extremfall kann der Sturzwinkel γ maximal -10° betragen. Bei Fahrzeugen, wel­ che mit einer derartigen Radsatzstruktur ausgerüstet und für den Betrieb auf den üblichen 1:40 bzw. 1:20 geneigten Schienen vorgesehen sind, ist das Spurspiel der einzelnen Radsätze so gewählt, daß ein Spurkranzkontakt des um den Sturzwinkel γ angestellten Räder 10 auch in Kurven weitge­ hend vermieden wird. Die Radsatzstruktur nach Fig. 1 und 2, in welcher, wie bereits erwähnt, zur Vereinfachung der Dar­ stellung kegelige Räder ohne Spurkranz wiedergegeben sind, ist so gestaltet, daß die Radsatzstruktur für unterschiedli­ che Spurführungskonzepte sowie für angetriebene als auch für nicht angetriebene Drehgestelle verwendbar ist.

Der Radsatz 1 einer erfindungsgemäßen Radsatzstruktur ist in einem festen Rahmen 11 gelagert. Hierbei kann der Sturzwin­ kel γ sowohl fest eingestellt sein als auch über einen ent­ sprechenden, in Fig. 1 und 2 nicht näher dargestellten Mecha­ nismus variabel sein. Angestellte, in Lagern 17 geführte Achsen 16 des Radsatzes sind bezüglich des Rahmens 1 in ver­ schiebbaren Pendellagern 12 gehaltert und über einstellbare Stützlager 18, homokinetische Gelenke 13 sowie eine Kupplung 14 miteinander verbunden.

Die Kupplung 14 kann für Laufwerke mit den üblichen, aber angestellten Radsätzen starr bzw. torsionselastisch ausge­ führt sein. Bei reinen Losrad-Laufwerken entfallen natürlich die homokinetischen Gelenke und die Kupplung. Es sind auch Laufwerke denkbar, bei denen anstelle der Kupplung ein Tor­ sionsdämpfer bzw. ein steuer-bzw. regelbares Element vorge­ sehen ist. Bei angetriebenen Drehgestellen ist anstelle der Kupplung 14 beispielsweise ein Differentialgetriebe vorzu­ sehen.

In Fig. 3 und 4 sind zwei erfindungsgemäße Radsatzstrukturen an Koppelstellen 15 vorzugsweise über elastische Primärauf­ hängungen 21 mit einem Drehgestellrahmen 20 verbunden. Die Ausführung der in Fig. 3 und 4 wiedergegeben Radsätze 1 ent­ spricht der anhand von Fig. 1 und 2 beschriebenen Radsatz­ struktur.

Das wesentliche Merkmal der erfindungsgemäßen Radstruktur ist somit darin zu sehen, daß der Sturz- bzw. Anstellwinkel γ der Radscheiben 10′ bei allen angeführten Drehgestellva­ rianten eine Steigerung der Geschwindigkeit, insbesondere im geraden Gleis erlaubt. Die erfindungsgemäße Radsatzstruktur gestattet die Verwendung von Radprofilen mit einer sehr ge­ ringen Konizität, wodurch der Verschleiß von Rad- und Schie­ nenprofil sowohl im geraden Gleis als auch im Bogen verrin­ gert ist. Weiterhin ist bei der erfindungsgemäßen Radsatz­ struktur vorteilhaft, daß eine vielseitige Einsatzmöglich­ keit für unterschiedliche Drehgestelltypen allein durch Aus­ tauschen der Kupplung gegen andere Bauteile möglich ist.

Claims (6)

1. Radsatzstruktur mit Rädern mit üblichem Spurkranzprofil zum Betrieb eines Schienenfahrzeugs auf in üblicher Weise geneigten Schienen, dadurch gekennzeichnet, daß
Radscheiben (10′) von zwei Rädern (10) um einen fest vorge­ gebenen oder variabel einstellbaren, kleinen Sturzwinkel (γ) bezüglich einer Vertikalen geneigt sind, und
bei Losrad-Laufwerken angestellte Achsen (16) des Radsatzes (1) in verschiebbaren Pendellagern (12) in einem Rahmen (11) gelagert sind.

2. Radsatzstruktur mit Rädern mit üblichem Spurkranzprofil zum Betrieb eines Schienenfahrzeugs auf in üblicher Weise geneigten Schienen, dadurch gekennzeichnet, daß
Radscheiben (10′) von zwei Rädern (10) um einen fest vorge­ gebenen oder variabel einstellbaren, kleinen Sturzwinkel (γ) bezüglich einer Vertikalen geneigt sind,
angestellte Achsen (16) des Radsatzes (1) in verschiebbaren Pendellagern (12) in einem Rahmen (11) gelagert sind, und
die angestellten Achsen (16) des Radsatzes (1) über homoki­ netische Gelenke (13) und eine Kupplung (14) miteinander verbunden sind.

3. Radsatzstruktur nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß der Sturzwinkel (γ) im Bereich von -5° liegt.

4. Radsatzstruktur nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß der Sturzwinkel (γ) maximal -10° beträgt.

5. Radsatzstruktur nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kupplung (14) starr oder torsions­ elastisch ausgeführt ist.

6. Radsatzstruktur nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß statt der Kupplung ein Torsionsdämpfer oder eine steuerbare/regelbare Einheit vorgesehen ist.