DE4337385C2 - Lenkachslaufwerk - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Lenkachslaufwerk, vorzugsweise für zweiachsige Schienenfahrzeuge, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei zweiachsi­ gen Güterwagen mit zweiseitiger Klotzbremse ist das Lenkachslaufwerk mit Blattfedern und geneigter Doppel­ schakenaufhängung standardisiert und zur Regelausfüh­ rung geworden. Höhere Anforderungen hinsichtlich der Laufruhe und der unbeeinflußten Wirksamkeit der Lenk­ achsen beim Wirken von Antriebs- oder Bremskräften bei einseitiger Klotzbremse kann das Blattfeder-Lenk­ achslaufwerk nicht erfüllen. Weiterhin neigen diese Lenkachsen in der Geraden bei bestimmten Geschwindig­ keiten zu einem unruhigen Fahrzeuglauf und können unter ungünstigen Einflüssen zu gegenradialen Einstel­ lungen im Gleisbogen führen.

Die DE-PS 9 28 105 nennt eine Lösung vorzugsweise für einen zweiachsigen Leichttriebwagen mittels Deichsel­ laufwerken. Bei diesem Prinzip wird infolge des Ab­ standes zwischen dem Radsatz und dem Dreh- und Anlenk­ punkt der Deichsel die selbsttätige Einstellung eines frei rollenden Radsatzes im Gleis beeinflußt und bei der Wirkung von seitlichen Wind- und Fliehkräften noch weiter verfälscht.

DE 93 05 427 U1 zeigt eine Lösung für ein Einachsfahr­ werk im Sinne eines Lenkachslaufwerkes mit Primärfe­ derelementen unterhalb und Sekundärfederelementen oberhalb eines Fahrwerksrahmens. Dieser wird oberhalb des Radsatzes, mt N- oder V-förmig angeordneten Len­ kern an einen Querbalken angekoppelt. Dieser ist drehbar mittels Drehzapfen am Wagenkastengrundrahmen befestigt. Infolge des Abstandes zwischen Radsatz und Querbalken entsteht bei Antriebs- bzw. Bremskräften ein Kräftepaar an den genannten Elementen, das durch ein gegengerichtetes Kräftepaar zwischen starrem senkrechten Lenker bzw. zwischen gefedertem Zug-Druck­ stab und beiden seitlichen Sekundärfederungselemente kompensiert wird, was zu Vertikalfederreaktionen führt. Eine nennenswerte Lateralfederung ist nicht vorgeschlagen. Ebenso werden nur die Tauch- und Nick­ schwingungen des Fahrzeuges gedämpft, während die Wankschwingungen ungedämpft bleiben. Schließlich ergibt die Übereinanderanordnung von Radsatz (mit Achsgetriebe und/oder Scheibenbremsen) und Drehzapfen -gelagertem Querbalken eine Bauhöhe, welche eine Nie­ derflurnutzung ausschließt.

Weiterhin ist die DE 40 24 064 A1 bekannt, bei der ein Laufwerk für Schienenfahrzeuge beschrieben wird, das annähernd vertikale einseitig gehaltene, annä­ hernd in Fahrzeuglängsrichtung federbelastet ausschwingbare Achslenker mit Reibflächen vorsieht, die mit den Achslenkern unter Vorspannung korrespon­ dieren. Diese Ausführung ermöglicht jedoch keine radiale Einstellbarkeit des Radsatzes im Gleisbogen. Die DE 42 42 685 A1 beschreibt eine bekannte Weiter­ entwicklung des vorgenannten Laufwerkes für Schienen­ fahrzeuge. Zwischen jedem Achslenker ist ein Achslenk­ hebel spielfrei pendelnd am Laufwerksrahmen aufgehan­ gen. Damit wird eine belastungsabhängige horizontale und vertikale Dämpfung der Radsatzbewegungen erreicht. Auch hiermit werden keine radialen Einstel­ lungen des Radsatzes im Gleisbogen erzielt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Lauf­ werk für vorzugsweise zweiachsige Schienenfahrzeuge zu schaffen, welches eine selbsttätige radiale Ein­ stellung im Gleisbogen ermöglicht, in der Geraden eine gute Laufruhe aufweist, unter extremen Bedingun­ gen gegenradiale Einstellung weitgehend vermeidet, und zwar insgesamt bei geringem Einbauraum.

Die Lösung wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildun­ gen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angege­ ben.

Durch das erfindungsgemäß aufgebaute Laufwerk gelingt die Schaffung eines fiktiven Dreh- und Anlenk­ punktes in Radsatzmitte durch eine mittelbare An­ lenkkung des Radsatzes über Radsatzlenker und eine Ausgleichseinrichtung, Dämpfung der vertikalen, late­ ralen und longitudinalen Bewegungen der Radsatzlager durch hydraulische Dämpfer und Abstimmung der Federra­ te und -charakteristik in allen drei Koordinaten durch Schraubenfedern mit definierter Seitensteifig­ keit bei zusätzlicher partieller Wirkung von Elasto­ merpuffern.

Dieses Laufwerk unterscheidet sich vorteilhaft zu den bekannten Laufwerken dadurch, daß es durch seine geringe Bauhöhe für Niederflurwagen geeignet ist. Außerdem ergibt sich ein relativ geringes Gewicht des Laufwerkes.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfin­ dung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zei­ gen:

Fig. 1: eine Seitenansicht des Lenkachslaufwerkes mit einer Ausgleichseinrichtung (Ausgleichs­ hebel mit Kulissengleitführung),

Fig. 2: die Draufsicht auf Fig. 1,

Fig. 3: Seitenansicht auf Achs- oder Radsatzlenker mit Pendelaufhängung,

Fig. 4: die Frontalansicht des Lenkachslaufwerkes mit einer Ausgleichseinrichtung (mittels Aus­ gleichswelle),

Fig. 5: die Draufsicht auf ein Lenkachslaufwerk einer Ausgleichseinrichtung (Ausgleichshe­ bel, außermittige Scheibenbremse und außer­ mittiges Achsgetriebe),

Fig. 6: den Schnitt nach Linie C-C in Fig. 5,

Fig. 7: die Draufsicht auf ein Lenkachslaufwerk mit Ausgleichsstange und außermittiger Scheiben­ bremse.

Der Unterschied zwischen einem Lenkachslaufwerk und einem Deichsellaufwerk besteht in der Lage des Dreh­ punktes bei der radialen Einstellung des Radsatzes. Während bei der freien Lenkachse der Drehpunkt in deren Mitte liegt, ist der Drehpunkt bei einem Deich­ sellaufwerk im erheblichen Abstand vom Radsatzmittel­ punkt zum Deichselanlenkpunkt angeordnet. Der vorhan­ dene Hebelarm ermöglicht den lateralen Kräften eine Beeinflussung der Radsatzeinstellung.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen ein Lenkachslaufwerk mit einer Variante einer Ausgleichseinrichtung 5 in Form eines Ausgleichshebels 6 mit unterschiedlicher Lage­ rung desselben.

Ein Achs- oder Radsatzlenker 1 stützt sich auf ein Achs- oder Radsatzlager 2 unter Zwischenschaltung eines kardanisch wirksamen Elastomerpolsters 3 und ist an seinem Ende durch ein elastisches sphärisches Lager 4 mit der Ausgleichseinrichtung 5, die hier als Ausgleichshebel 6 gestaltet ist, verbunden. Der Ausgleichshebel 6 hat in seiner Mitte den Dreh­ punkt in einer Elastomerbuchse 7, die auf der Fahr­ zeugmitte befestigt ist. Hierdurch werden die longitu­ dinalen Kräfte vom Fahrzeug über den Ausgleichshebel 6 und die beiden Achs- oder Radsatzlenker 1 auf einen Radsatz 8 übertragen. Die vertikale Lagerung des Ausgleichshebel 6 erfolgt an beiden Seiten entweder durch eine Kulissengleitführung 30, wie in Fig. 1 dar­ gestellt, oder mittels Abstandshaltern an einem, wie in Fig. 3 dargestellt, möglichst langem Gehänge 9 mit Elastomerbuchsen 7a an einem Untergestell bzw. Fahr­ zeugrahmen 27 und am Ausgleichshebel 6.

Durch die schon zuvor genannten Koppelglieder, Aus­ gleichshebel 6, beide Achs- oder Radsatzlenker 1 und dem Radsatz 8, kann sich letzterer unter dem Fahrzeug mit einem fiktiven Drehpunkt in der Radsatzmitte drehen (mittelbare Anlenkung).

Eine weitere Voraussetzung für das Drehen des Radsat­ zes 8 bilden die Vertikalkräfte übertragenden, mit definierter Seitensteifigkeit ausgebildeten Schrauben­ federn 10. Diese sind oben unter Zwischen- oder Paral­ lelschaltung von einer Federwegbegrenzungseinrichtung 11 am Untergestell bzw. Fahrzeugrahmen 27 gelagert und stützen sich unten auf die Achs- oder Radsatzlen­ ker 1.

Die Federwegbegrenzungseinrichtungen 11 begrenzen außerdem noch die horizontalen Bewegungen des Achs- oder Radsatzlenkers 1 unter Mitwirkung von längs- und querwirkenden federnden seitlichen Anschlägen 12. Die Begrenzung des Federweges nach unten erfolgt durch Bundmuttern 13, die auf die Federwegbegrenzungsein­ richtung 11 geschraubt sind und das Hissen des Lauf­ werkes ermöglichen. Hierzu dient auch ein Steg 14 im Achs- oder Radsatzlenker 1, der diesen unterhalb des Achs- oder Radsatzlagers 2 verschließt. Die obere Begrenzung des Federweges erfolgt mittels eines fe­ dernden Anschlages 15 zwischen dem Untergestell bzw. Fahrzeugrahmen 27 und dem Achs- oder Radsatzlenker 1.

Die symmetrische Ausführung einer Scheibenbremsanlage 16 wird an einer kardanisch-gelenkigen Aufhängeein­ richtung 17 nach Fig. 2 befestigt. Diese besteht aus nach oben gebogenen Längsträgern 18, die unten karda­ nisch am Ausgleichshebel 6 bzw. einer Ausgleichswelle 23 bzw. kleinen Umlenkwinkel 29 mittels Kugelbuchse 19 und oben drehbar mittels Scheibenlager 20 mit einem nach oben durchgebogenen Querträger 21 verbun­ den sind. Der Querträger 21 ist an beiden Enden durch die Kugelbuchsen 19 mit den beiden Achs- oder Radsatz­ lenkern 1 verbunden. Kugelbuchsen 19 und Scheibenla­ ger 20 sind zur Vermeidung von Reibschwingungen der Scheibenbremsanlage 16 unelastisch ausgebildet.

Zur Erzielung eines guten Fahrzeuglaufes sind verti­ kal zwischen dem Untergestell bzw. dem Fahrzeugrahmen 27 und dem Achs- oder Radsatzlager 2 (oder Achs- oder Radsatzlenker 1) auf beiden Seiten ein hydraulischer Dämpfer 22 angeordnet. Für die Dämpfung der longitudi­ nalen Bewegungen des Radsatzes 8 genügt ein hydrauli­ scher Dämpfer 22, der zwischen einem Ende des Aus­ gleichshebel 6 bzw. einem Hebel 24 der Ausgleichswel­ le 23 bzw. äußeren Umlenkwinkeln 29 und dem Unterge­ stell bzw. Fahrzeugrahmen 27 anglenkt ist. Die latera­ len Bewegungen des Radsatzes 8 werden durch den hy­ draulischen Dämpfer 22, der sich zwischen dem Achs- oder Radsatzlenker 1 und dem Untergestell bzw. Fahr­ zeugrahmen 27 befindet, gedämpft.

Eine weitere Variante der Ausgleichseinrichtung 5 zeigt die Fig. 4, bei der die Ausgleichswelle 23 An­ wendung findet.

Die Ausgleichswelle 23 ist derart geneigt, daß die an den entsprechenden Hebeln 24 angelenkten elastisch-sphärischen Lager 4 der Achs- oder Radsatz­ lenker 1 auf einer waagerechten Linie I-I liegen.

Die geneigt angeordneten Lager der Ausgleichswelle 23 in Form von Elastomerbuchsen 7 sind am Untergestell bzw. Fahrzeugrahmen 27 befestigt und übertragen die longitudinalen Kräfte.

Mit der Ausgleichswelle 23 wird der gleiche Effekt erzielt wie mit dem Ausgleichshebel 6. Ebenso sind die nachgeordneten Teile des Laufwerkes die gleichen wie bei der ersten Variante nach Fig. 1 bis 3, so daß hier auf die Beschreibung verzichtet wird.

Die Variante in Fig. 5 enthält eine asymmetrische Anordnung der Scheibenbremsanlage 16 und ein außermit­ tiges Achsgetriebe 25. Eine solche Anordnung ist mit dem Ausgleichshebel 6 möglich, wie auch mit der Aus­ gleichswelle 23 die symmetrische Scheibenbremsanlage 16 auszuführen ist.

Die asymmetrisch angeordnete Scheibenbremsanlage 16 hängt gemäß Fig. 5 an einer kardanisch asymmetrischen Aufhängeeinrichtung 17a.

Diese besteht aus einem Y-förmigen, nach oben geboge­ nen Längsträger 18a, der unten mittels Kugelbuchse 19 am Ausgleichshebel 6, bzw. an Hebeln 24 der Ausgleichswelle 23 auf der Linie I-I angelenkt ist. Oben sind die Enden des Y-förmigen, nach oben geboge­ nen Längsträger 18a verbunden und mittels Scheibenla­ ger 20 (Fig. 6) drehbar mit dem nach oben gebogenen Querträger 21 verbunden. Der Querträger 21 ist mit beiden Enden kardanisch durch Kugelbuchsen 19 mit dem Achs- oder Radsatzlenker 1 verbunden.

Das außermittige Achsgetriebe 25 besitzt eine Drehmo­ mentenstütze 26, welche die Reaktionskräfte des An­ triebes auf das Laufwerk überträgt. Hierzu wird das Ende der Drehmomentenstütze 26 über ein elastisches sphärisches Lager 4 an den Hebeln 24 der Ausgleichs­ welle 23 auf der Linie I-I bzw. am Ausgleichshebel 6 angelenkt.

Eine weitere Variante der Ausgleichseinrichtung 5 zeigt Fig. 7, bei der eine Ausgleichsstange 28 Anwen­ dung findet. Diese Variante findet bei von oben her stark begrenztem Einbauraum Anwendung. Die Ausgleichs­ stange 28 überträgt lateral durch Zwischenschalten von Umlenkwinkeln 29 die von den Achs- oder Radsatz­ lenkern 1 ausgehenden longitudinalen Kräfte zur Ein­ stellung der Achse.

Claims (5)

1. Lenkachslaufwerk vorzugsweise für zweiachsige Schienenfahrzeuge, mit Schraubenfedern, Achs- oder Radsatzlenkern, Achs- oder Radsatzlagern und mit Radsatz bzw. Achse dadurch gekennzeichnet, daß die Achs- oder Radsatzlager (2) kardanisch elastisch mittels Elastomerpolster (3) im Achs- oder Radsatzlenker (1) gelagert sind, wobei die Achs- oder Radsatzlenker (1) an einem Ende durch ein elastisches sphärisches Lager (4) an eine Aus­ gleichseinrichtung (5) angelenkt sind und beider­ seits neben den Achs- oder Radsatzlagern (2) querelastisch zwischen Untergestell- bzw. Fahr­ zeugrahmen (27) und Achs- oder Radsatzlenker (1) angeordnete Schraubenfedern (10) auf oder neben Federwegbegrenzungseinrichtungen (11) sowie hy­ draulische Dämpfer (22) vertikal zwischen Unterge­ stell bzw. Fahrzeugrahmen (27) und Achs- oder Radsatzlager (2) oder Achs- oder Radsatzlenker (1), longitudinal zwischen Untergestell bzw. Fahrzeugrahmen (27) und Ausgleichseinrichtung (5) und lateral zwischen Untergestell bzw. Fahrzeug­ rahmen (27) und einem Querträger (21) oder Achs- oder Radsatzlenker (1) angeordnet sind, wobei die Ausgleichseinrichtung (5) einen Ausgleichshebel (6) oder eine geneigte Ausgleichswelle (23) oder eine längsbelastete Ausgleichsstange (28) mit Umlenkwinkeln (29) enthält und eine Scheibenbrems­ anlage (16) sich über eine gelenkige Aufhängeein­ richtung (17 bzw. 17a) auf die Ausgleichseinrich­ tung (5) und auf die beiden Achs- oder Radsatzlen­ ker (1) abstützt.

2. Lenkachslaufwerk nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine außermittige Drehmomentenstüt­ ze (26) eines Achsgetriebes (25) an die Ausgleichseinrichtung (5) angelenkt ist.

3. Lenkachslaufwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federwegbegrenzungsein­ richtungen (11) an ihrem unteren Ende im Zusammen­ wirken mit federnden seitlichen Anschlägen (12), die mit dem Achs- oder Radsatzlenker (1) verbun­ den sind, das Längs- und Querspiel begrenzen.

4. Lenkachslaufwerk nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ausgleichseinrichtung (5) aus einer geneigten Ausgleichswelle (23) besteht.

5. Lenkachslaufwerk nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ausgleichseinrichtung (5) aus einer längsbelasteten Ausgleichsstange (28) mit Umlenkwinkel (29) besteht.