DE4404878C1 - Gelenkverbindung für zwei Teileinheiten eines Fahrzeugs - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gelenkverbindung für zwei Fahrzeugteile eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Eine Gelenkverbindung mit diesen Merkmalen wurde mit einem Dreh­ gestell für die gemeinsame gelenkige Abstützung zweier Wagenkä­ sten beschrieben (DE 24 40 069 B2), bei dem die einander zuge­ wandten Wagenkastenenden jeweils über einen eigenen Mitnehmer bzw. Drehzapfen sowie über von den Drehzapfen geführte Drehschemel gelenkig mit dem Drehgestell verbunden sind. Derartige gemein­ same Drehgestelle werden oft als "Jacobs-Drehgestell" bezeich­ net. Bei der genannten, durch Teilevielzahl relativ aufwendigen Ausführung besteht keine direkte gelenkige Verbindung zwischen den Wagenkästen der Fahrzeugteile.

Die DE-OS 20 30 481 beschreibt ein Wagengelenk mit zwei überein­ ander angeordneten Drehpfannen, deren obere die Kräfte in der Fahrwegebene zwischen den Wagenkästen überträgt und deren untere das Gelenk in vertikaler Richtung auf einem Drehgestell-Quer­ träger abstützt, jedoch auch horizontale (Brems-)Kräfte von den Rädern auf die Wagenkästen überträgt.

Eine jüngere Konstruktion dieser Art (EP 0 520 301 A1) vereint eine zwei Fahrzeugeinheiten kurzkuppelnde Kugelgelenk-Anordnung mit einer gemeinsamen Drehpfanne zur Abstützung beider Fahr­ zeugteile auf einem Drehgestell.

Drehpfannen sind wegen ihrer kugeligen Oberflächen und der not­ wendigen Einhaltung enger Toleranzen relativ aufwendige und vielteilige Baugruppen, die in neuerer Zeit jedenfalls bei schnellfahrenden Fahrzeugen durch Lenker und/oder Mitnehmer ersetzt werden. Da sie ferner sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Ebenenrichtung starre Verbindungen sind, muß zum Ver­ binden einer Drehpfanne mit dem Drehgestellrahmen ein bewegli­ cher, gefederter Wiegenträger vorgesehen werden, der erheblich zum Gewicht und zur Bauhöhe in diesem Bereich beiträgt.

Es ist auch bekannt, das Untergestell eines Schienenfahrzeugs zur Übertragung von Kräften in der horizontalen Fahrwegebene (Zug- und/oder Bremskräfte, Querkräfte) mittels eines vertikal nach unten abragenden Mitnehmers mit einem Drehgestellrahmen über Quer- und Längsfedern bzw. -anschläge zu verbinden. Eine solche Anordnung, die sich durch eine geringe Anzahl von Bautei­ len auszeichnet, wird z. B. in DE 27 11 348 B1 beschrieben.

Es sind schließlich Gelenk-Fahrzeuge mit "Jacobs-Drehgestellen" bekannt (IC3 der Dänischen Staatsbahnen), bei denen die Zugkraft eines auf nur einer der beiden Achsen angetriebenen Drehgestells mittels einer schrägliegenden Zug-Druck-Stange auf einen der durch ein Kugelgelenk kurzgekuppelten Wagenkästen übertragen wird. Soll nun zur Erhöhung der Antriebsleistung ein zweiter Motor auf der zweiten Achse installiert werden, so muß die Zug- Druck-Stange aus Platzgründen entfallen und in geeigneter Weise ersetzt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anlenkung eines Wagengelenks der eingangs erörterten Art an ein unter dem Gelenk laufendes Drehgestell, insbesondere ein Jacobs-Drehgestell, bau­ lich möglichst einfach auszuführen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merk­ malen des Anspruchs 1 gelöst. Die Merkmale der Unteransprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen dieses Gegenstands an.

Indem ein Gelenkbauteil an einem der Fahrzeugteile, das zur Auf­ nahme eines die beiden Fahrzeugteile zur unmittelbaren Längs- und Querkraftübertragung kuppelnden Kugelgelenks vorgesehen ist, unmittelbar mit einem einfachen Mitnehmer versehen wird, der seinerseits den Gelenkbereich direkt mit dem "Jacobs-Drehgestell" verbindet, ist der fahrzeugseitige Aufwand für den Gelenkbereich hinsichtlich Teilezahl und Montage minimiert, und es wird gleichzei­ tig die Bauhöhe gegenüber konventionellen Zugkraftanlenkungen beträchtlich reduziert. Es wird damit eine kompakte, gewichtspa­ rende und verschleißarme Mitnehmeranordnung im Gelenkbereich geschaffen.

Die beiden Fahrzeugteile werden jeweils separat über Sekundärfedern ohne Wiegenträger direkt auf dem Drehgestellrah­ men abgestützt. Über die auch in vertikaler Ebene kraftübertra­ gende Gelenkkupplung werden die Stützkräfte gleichmäßig auf die beiden Sekundärfederungen verteilt.

Der Mitnehmer kann je nach Bedarf als Kastenquerschnitt oder als (Hohl-)Zapfen ausgeführt werden. Er kann aber auch lediglich durch eine Gelenkanordnung repräsentiert werden, an der ein oder mehrere (Lemniskaten-)Lenker als Verbindung zum Drehgestellrah­ men anlenkbar sind.

Weitere Einzeleinheiten des Gegenstands der Erfindung gehen aus der Zeichnung eines Ausführungsbeispiels und dessen sich im folgen­ den anschließender eingehender Beschreibung hervor.

Es zeigen in vereinfachter Darstellung

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem Gelenkfahrzeug in Seiten­ ansicht des Bereichs der Gelenkkupplung und des dar­ unterliegenden Drehgestells,

Fig. 2 einen Querschnitt desselben Bereichs,

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Gelenks mit daran befestig­ tem Mitnehmer,

Fig. 4 eine gegenüber Fig. 3 um 90° geklappte Schnittansicht des Gelenks und des Mitnehmers.

In Fig. 1 sieht man eine Seitenansicht des Gelenkbereichs eines aus mindestens zwei - nur fragmentarisch angedeuteten - Fahrzeug­ teilen 1 und 2 bestehenden Schienenfahrzeugs. Zwischen den Teileinheiten sind Gelenkaufnahmen in Gestalt einer Gabel 3 und einer Deichsel 4 zur Aufnahme eines Kugelgelenks vorgesehen, auf das später noch näher eingegangen wird. Sie haben an ihren Oberseiten jeweils einen Flansch 3F bzw. 4F als Verbindung zum jeweiligen Fahrzeugteil-Untergestell.

Unter dem Gelenkbereich läuft ein zweiachsiges Jacobs-Drehge­ stell 5, auf dessen H-Rahmen 6 sich die beiden Fahrzeugteile 1 und 2 jeweils über eigene Sekundärfederungen 7 bzw. 8 direkt, also ohne Zwischen- oder Wiegenträger, abstützen. Zur Vereinfa­ chung sind sämtliche Betriebseinrichtungen an dem Drehgestell die Bremsen etc. hier weggelassen worden.

Mit einer der Gelenkaufnahmen, entweder mit der Gabel 3 oder mit der Deichsel 4, ist ein nach unten in den Drehgestellfreiraum hinein abragender Mitnehmer 9 verbunden, der in Längs- oder Fahrtrichtung (x-Achse) über Längsfedern 10 und in Querrichtung (y-Achse) über Querfedern 11 (Fig. 2) und/oder entsprechende elastische Anschläge an den Rahmen 6 des Drehgestells 5 angebun­ den ist.

Der Mitnehmer 9 bleibt frei von vertikalen Tragkräften. Er kann sich somit in allen drei Koordinaten (z-Achse und gegen die Fe­ derkräfte in x-y-Fahrwegebene) begrenzt gegenüber dem Dreh­ gestellrahmen 6 verschieben oder drehen.

Die Querschnittansicht des Gelenkbereichs in Fig. 2 deutet das Kugelgelenk vereinfacht nur durch einen Kreis an, von dem der Mitnehmer 9 senkrecht nach unten abragt. Ein Radsatz R ist nur schematisch im Umriß angedeutet, auf dessen Außenlagern RL sich der Drehgestellrahmen 6 bzw. dessen Langträger 6L über Primärfe­ dern 12 abstützen.

Die beidseits des Mitnehmers 9 vorgesehenen Querfedern 11 stüt­ zen sich nach horizontal außen hin ggf. über geeignete Konsolen an einem durchlaufenden Querträger 13 ab, der sich in der übli­ chen Weise zwischen den beiden Langträgern bzw. Seitenwangen des Drehgestellrahmens erstreckt. Auf ihm können auch die Sekundär­ federn aufliegen.

Obschon sämtliche Federn hier vereinfacht als Schraubenfedern skizziert sind, können selbstverständlich je nach Bedarf auch Luftfedern und/ oder Elastomerfedern eingesetzt werden, weil die Federbauart sich nicht auf die eigentliche Funktion des Mitneh­ mers 9 auswirkt.

Die Skizzen in Fig. 3 und 4 verdeutlichen eine bevorzugte Ge­ staltung des näheren Gelenkbereichs, in der der Mitnehmer 9 un­ mittelbar und einstückig an die Gabel 3 für das Kugelgelenk an­ geformt ist. Eine Achse 14 des Kugelgelenks ist beidseitig in der Gabel 3 bzw. in zwei darin eingeformten prismatischen Aufla­ gern 15 mittels Lagerdeckeln 16 festgelegt. Die Deichsel 4 ist zwischen die beiden Gabelschenkel bzw. die Auflager 15 der Achse 14 eingeführt und umfaßt die darauf befindliche Gelenkkugel 17. Zentral unterhalb der Achse 14 ragt der Mitnehmer 9 nach unten ab, der mit Anlageflächen 18 bzw. 19 für die in Fig. 1 und 2 gezeig­ ten Längs- und Querfedern versehen ist.

Das so gebildete Gelenk nebst dem Mitnehmer 9 ist zur Übertra­ gung sämtlicher zwischen den Fahrzeugteilen 1 und 2 wirkenden Kräfte im Zugverband ausgelegt, wobei der Mitnehmer 9 in größt­ möglicher Kompaktheit die Übertragung von Antriebs- und Brems­ kräften zwischen dem Drehgestell 5 und dem Gelenk übernimmt.

Speziell in Fig. 4 sieht man in der Frontalansicht der Gabel 3 des Kugelgelenks deutlich, daß der Mitnehmer 9 durch einen Ka­ sten gebildet ist, in den die Gelenkkugel 17 und die Deichsel 4 eintauchen können. Mit dieser Gestaltung wird die Bauhöhe im Gelenkbereich gering gehalten. In den Seitenwänden dieses Kastens sind ferner mit den Anlageflächen 19 für die Querfedern 11 versehene Einsätze 20 aufgenommen.

Abweichend von der zeichnerischen Darstellung kann als Variante auch ein Zapfen-Mitnehmer verwendet werden. Auch ist es möglich, den Mitnehmer als separates Bauteil auszuführen und ihn an das Gelenkbauteil unmittelbar anzuschweißen oder in anderer Weise dauerhaft (z. B. Schrauben) daran zu befestigen.

Schließlich könnte der Mitnehmer auch als Gelenkanordnung ausge­ führt werden, wenn der Drehgestellrahmen in der Fahrwegebene in an sich bekannter Weise über kurze Schräglenker (insbesondere Lemniskatenlenker) mit den Wagenkästen verbunden werden soll.

Claims (7)

1. Gelenkverbindung für zwei Fahrzeugteile eines Fahrzeugs, insbesondere eines Schienen­ fahrzeugs, umfassend

• - mindestens einen an einem der Fahrzeugteile befestigten Mitnehmer zur Anlenkung die­ ses Fahrzeugteils an einen Rahmen eines Drehgestells und zur Übertragung von in der Fahrwegebene auftretenden Kräften zwischen dem Drehgestell und dem Fahrzeugteil,
• - eine gelenkige Verbindung des anderen Fahrzeugteils mit dem ersten Fahrzeugteil,

dadurch gekennzeichnet,
daß der einzige Mitnehmer (9) an einem zur Aufnahme eines die Verbindung zwischen den bei­ den Fahrzeugteilen (1 und 2) bildenden Kugelgelenks (Achse 14 und Kugel 17) vorgesehenen Gelenkbauteil (Gabel 3 oder Deichsel 4) angeordnet ist und
daß die beiden Fahrzeugteile (1 und 2) sich jeweils über Sekundärfedern (7 bzw. 8) direkt auf dem wiegenlosen Rahmen (Langträger 6L und Querträger 13) des Drehgestells (5) abstützen.

2. Gelenkverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer (9) einstückig an das Gelenkbauteil (Gabel 3 oder Deichsel 4) angeformt ist.

3. Gelenkverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer (9) an eine als Gabel (3) mit zwei Auflagern (15) für eine Achse (14) einer Gelenkkugel (17) ausgeformte Gelenkaufnahme angeformt ist und einen Kastenquerschnitt hat, dessen Außenwände Anschlagflächen (18 bzw. 19) zur Anlage von im Drehgestell vorgesehe­ nen Längs- und Querfedern (10 und 11) aufweisen.

4. Gelenkverbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine als Deichsel (4) ausgebildete Gelenkaufnahme mit der von ihr umfaßten Gelenkkugel (17) in den Kastenquerschnitt des Mitnehmers (9) hineingesetzt ist.

5. Gelenkverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer als Gelenkanordnung ausgeführt ist, an die ein oder mehrere Lenker, insbe­ sondere Lemniskatenlenker, als Verbindung des Kugelgelenks zum Drehgestell anlenkbar sind.

6. Gelenkverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer als Zapfen, insbesondere Hohlzapfen, ausgeführt ist, der Anschlagflächen zur Anlage von im Drehgestell vorgesehenen Längs- und Querfedern aufweist.