DE4127304C2

DE4127304C2 - Radsatzstruktur mit Rädern mit üblichem Spurkranzprofil zum Betrieb eines Schienenfahrzeugs

Info

Publication number: DE4127304C2
Application number: DE19914127304
Authority: DE
Inventors: Alfred Dr Jaschinsky; Helmut Netter
Original assignee: Deutsche Forschungs und Versuchsanstalt fuer Luft und Raumfahrt eV DFVLR
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 1991-08-17
Filing date: 1991-08-17
Publication date: 1996-08-14
Anticipated expiration: 2011-08-18
Also published as: DE4127304A1

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einer Radsatzstruktur mit Rädern mit üb lichem 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 Sturzwin kelanstellung ausgerüstet. Infolge einer geringen Konizität der Radprofile im Laufkranzbereich wird von den in Kontaktbe reich zwischen Rad und Schiene wirkenden Zwangskräften nur eine entsprechend kleine Komponente zum Führen des Radsatzes benutzt. Im Spurkranzbereich steigt der Anteil der Rührkompo nente entsprechend einer größeren Konizität; mit der Konizität steigt aber auch der Verschleiß an Rad und Schiene infolge der größeren Rollradien-Differenz.

In DE-PS 6 96 185 ist ein Laufwerk für Schienenfahrzeuge be schrieben. Dieses Laufwerk weist eine Radsatzstruktur mit Rä dern mit üblichem Spurkranzprofil zum Betrieb eines Schienen fahrzeugs auf in üblicherweise geneigten Schienen auf. Hierbei sind Radscheiben von zwei Rädern um ein fest vorgegebenen Sturzwinkel bezüglich einer Vertikalen geneigt.

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 üblicher 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 unter den üblichen Oberbauelementen laufen. Hier ist der Sturzwinkel so groß ge wählt, daß bei Spurkranzkontakt die Vertikalkomponente der Spürkranz-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; hier bei bringt der Spurkranz-Kontakt auch bei Fahrzeugen mit Ein zelrädern 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 Stabilität sowie die Laufruhe von Schienenfahrzeugen beträchtlich verbessert wird.

Gemäß der Erfindung ist dies bei einer Radsatzstruktur durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 2 er reicht. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der auf den Anspruch 2 rückbezogenen Ansprüche.

Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Radstruktur ist durch einen kleinen negativen Sturzwinkel in der Größenordnung von vorzugsweise -5° die Laufstabilität von Schienen- bzw. Eisenbahnfahrzeugen im geraden Gleis ganz erheblich verbessert; dadurch eignet sich die Radsatzstruktur insbesondere für Hochgeschwindigkeitsfahrzeuge und für Fahrzeuge mit Losrad- Laufwerken. Die erfindungsgemäß aufgebaute Radsatzstruktur hat weiterhin den Vorteil, daß die Konizität der Radprofile sehr gering sein kann; im Prinzip ist es sogar, wie durch Rechnersimulation nachgewiesen worden ist, möglich, zylindrische Räder zu ver wenden. Profile geringer Konizität sind prinzipiell ver schleißärmer als Profile mit großer Konizität, weil hier die Reibkomponente, die durch den sogenannten Bohrschlupf hervor gerufen wird, geringer ist bzw. bei zylindrischen Rädern sogar ganz verschwindet.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausfüh rungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in einer schematischen Schnittansicht eine vereinfach te Darstellung einer Radsatzstruktur;

Fig. 2 in der schematisierten Draufsicht eine ebenfalls vereinfachte Darstellung der Radsatzstruktur der Fig. 1;

Fig. 3 in Seitenansicht eine Prinzipdarstellung eines Drehge stells mit zwei Radsatzstrukturen und

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

In Fig. 1 bis 4 sind jeweils Radsatzstrukturen 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 jedoch mit Rädern mit üblichem Spurkranzprofil ausgestattet sein, damit die Radsatzstruktur zum Betrieb eines Schienen fahrzeugs auf üblichen, 1:40 bzw. 1:20 geneigten Schie nen verwendbar ist.

Bei der 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 Schienei vorgesehen sind, ist das Spurspiel der einzelnen Radsätze so gewählt, daß ein Spurkranzkontakt der um den Sturzwinkel 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 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 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 angegebenen Radstruktur ist somit darin zu sehen, daß der Sturz bzw. Anstellwinkel γ oder Radscheiben 10′ bei allen angeführten Drehgestellva rianten eine Steigerung der Geschwindigkeit, insbesondere im geraden Gleis erlaubt. Die 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 beschriebenen Radsatz struktur vorteilhaft, daß eine vielseitige Einsatzmöglich keit für unterschiedliche Drehgestelltypen allein durch Aus tauschen der Kupplung gegen andere Bauteile möglich ist.

Claims

1. Radsatzstruktur mit Rädern mit üblichem Spurkranzprofil zum Betrieb eines Schienenfahrzeugs auf in üblicher Weise geneig ten Schienen, wobei Radscheiben (10′) von zwei Rädern (10) um einen fest vorgegebenen Sturzwinkel (γ) im Bereich von -5° be züglich einer Vertikalen geneigt sind und wobei bei Losrad-Lauf werken angestellte Achsen (16) eines Radsatzes (1) in ver schiebbaren Pendellagern (12) in einem Rahmen (11) gelagert sind.

2. Radsatzstruktur mit Rädern mit üblichem Spurkranzprofil zum Betrieb eines Schienenfahrzeugs auf in üblicher Weise geneig ten Schienen, wobei Radscheiben (10′) von zwei Rädern (10) um einen fest vorgegebenen, kleinen Sturzwinkel (γ) im Bereich von -5° bezüglich einer Vertikalen geneigt sind und wobei ange stellte Achsen (16) eines Radsatzes (1) in verschiebbaren Pen dellagern (12) in einem Rahmen (11) gelagert und über homoki netische Gelenke (13) und eine Kupplung (14) miteinander ver bunden sind.

3. Radsatzstruktur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (14) starr oder torsionselastisch ausgeführt ist.

4. Radsatzstruktur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß statt der Kupplung ein Torsionsdämpfer oder eine steuerba re/regelbare Einheit vorgesehen ist.