DE4415294A1 - Selbstlenkendes, dreiachsiges Laufgestell mit Lenkbalken - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein selbstlenkendes, drei­ achsiges Laufgestell mit Lenkbalken gemäß dem Oberbegriff der nebengeordneten Ansprüche 1 und 4.

Ein solches selbstlenkendes, dreiachsiges Laufgestell mit Lenkbalken ist aus der DE 38 24 709 C2 bekannt. Dort wird ein Eisenbahnfahrzeug mit einem durch ein Laufgestell mit mindestens zwei Rad/Achsen-Anordnungen abgestützten Wagen­ kasten beschrieben, wobei das Laufgestell einen Laufge­ stellrahmen mit zwei parallelen Seitenträgern enthält, die durch mindestens einen sich quer dazu erstreckenden Quer­ balken verbunden sind und der Laufgestellrahmen von den Achsen durch Primärfederungsmittel getragen ist, die Gier-Bewegungen zum Lauf längs eines gekrümmten Gleises zu­ lassen. Ein erstes Kraftübertragungsgestänge verbindet die Achsen mit dem Laufgestellrahmen und enthält mindestens einen querverlaufenden Lenkbalken, der mit einer Achse ver­ bunden ist und ein schwenkbar mit dem Laufgestellrahmen verbundenes Zentrum besitzt, um ein Lenken der damit ver­ bundenen Achse zur Verbesserung ihrer Radialstellung und eine Übertragung von Längskräften zwischen ihr und dem Laufgestellrahmen zu ermöglichen.

Eine Kraftübertragungsanordnung verbindet den Laufgestell­ rahmen mit dem Wagenkasten. Die Kraftübertragungsanordnung ist als ein zweites Kraftübertragungsgestänge mit Pfosten, Platte und Stab ausgebildet, das folgende Merkmale aufweist:

• a) einen am Wagenkasten in Seitenrichtung zwischen den Seitenträgern und in Längsrichtung benachbart zu dem mindestens einen Querbalken angeordneten und von dem Wagenkasten nach unten abstehenden Wagenkastenpfo­ sten,
• b) eine schwenkbar an dem Wagenkastenpfosten gehaltene Wagenkastenplatte mit seitlich einander gegenüberlie­ genden Schwenkstellen, die jeweils zwischen dem Wa­ genkastenpfosten und einem der Seitenträger angeord­ net sind, und
• c) bewegbar angebrachte Verbindungsstäbe, die in Längs­ richtung jede Schwenkstelle an der Wagenkastenplatte mit dem benachbarten Querträger verbinden, um Zug- und Bremskräfte zu übertragen und Gier- und Seitenbe­ wegungen des Wagenkastens relativ zum Laufgestellrah­ men zuzulassen.

In weiterer Ausgestaltung dieses bekannten Eisenbahnfahr­ zeuges ist der Wagenkasten an dem Laufgestellrahmen durch elastische Sekundärfederungsmittel abgestützt, die seitlich beabstandet in Richtung auf gegenüberliegende Seiten des Laufgestellrahmens angeordnet sind, wobei das Laufgestell mindestens drei Rad/Achsen-Anordnungen enthält.

Der Laufgestellrahmen weist zwei Querbalken der genannten Art auf, die jeweils zwischen einer Endachse und den rest­ lichen Achsen mit Abstand angeordnet sind. Das erste Kraft­ übertragungsgestänge enthält zwei Lenkbalken, die jeweils einzeln mit jeder Endachse verbunden sind, und Verbindungs­ mittel, die die Lenkbalken so verbinden, daß Selbst­ lenk-Gier-Bewegungen der Rad/Achsen-Anordnungen einander entgegengesetzt gleich sind. Die Verbindungsmittel weisen folgende Merkmale auf:

• a) ein von jedem Lenkbalken nach oben abstehendes und schwenkbar an einem der Querbalken angebrachtes Dreh­ momentrohr mit einem oberhalb des jeweiligen Lenkbal­ kens angeordneten Hebel, wobei sich die Hebel quer in entgegengesetzte Richtungen erstrecken und
• b) eine die beiden Hebel zu gleichen, entgegengesetzt gerichteten Schwenkbewegungen verbindende Stange, die sich zur Verbindung der Lenkbalken diagonal über einen Abschnitt zwischen den Querbalken erstreckt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein selbstlenken­ des, dreiachsiges Laufgestell mit Lenkbalken der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem auch der Mittelradsatz an dem Steuerungssystem beteiligt ist.

Diese Aufgabe wird alternativ in Verbindung mit den Merkma­ len des Oberbegriffes erfindungsgemäß durch die im Kennzei­ chen des Anspruchs 1 und 4 angegebenen Merkmale gelöst.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbe­ sondere darin, daß ein selbstlenkendes, dreiachsiges Lauf­ gestell für ein Schienenfahrzeug geschaffen wird, bei dem alle drei Radsätze zur Steuerung bei Kurvenfahrt herangezo­ gen werden, und das nur relativ wenig Teile erfordert.

Durch die aktive Mitwirkung des Mittelradsatzes am Steue­ rungssystem werden die der Steuerbewegung entgegenstehenden horizontalen Federauslenkkräfte der Radsatzfedern leichter überwunden und insbesondere bei kleinen Bogenradien, bei denen für die radiale Stellung größere horizontale Auslen­ kungen der Radsatzfedern erforderlich werden, wird die Aus­ richtung der Radsatzwelle zur Bogenmitte verbessert.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1, 2 zwei Varianten eines Laufwerks mit Kopplung über zwei Lenkbalken,

Fig. 3, 4 zwei Varianten eines Laufwerks mit Kopplung über lediglich einen Lenkbalken.

In Fig. 1 ist eine erste Variante eines Laufwerks mit Kopplung über zwei Lenkbalken dargestellt. Es ist ein dreiachsiges Laufgestell für ein Schienenfahrzeug zu erken­ nen, das einen nicht dargestellten, aus Längs- und Querträ­ gern bestehenden Laufgestellrahmen aufweist. An den Längs­ trägern sind Radsatzlagergehäuse 2 bis 7 der drei Radsätze 8, 9, 10 über nicht dargestellte Federelemente befestigt, und zwar Radsatzlagergehäuse 2, 3 für den ersten Radsatz 8 (= Außenradsatz), Radsatzlagergehäuse 4, 5 für den zweiten Radsatz 9 (= Mittelradsatz) und Radsatzlagergehäuse 6, 7 für den dritten Radsatz 10 (= Außenradsatz). Die Laufräder der Radsätze sind mit Ziffer 11 bezeichnet. Die Radsätze können durch nicht dargestellte Antriebsmotoren (beispiels­ weise Satzlagermotoren oder Gestellmotoren) angetrieben werden.

Die Radsatzlagergehäuse 2, 3, 6, 7 der beiden Außenradsätze 8, 10 sind unter anderem in Fahrtrichtung bzw. entgegenge­ setzt zur Fahrtrichtung des Schienenfahrzeuges beweglich, was durch Richtungspfeile x1, x2 jeweils angedeutet ist. Die Radsatzlagergehäuse 4, 5 des Mittelradsatzes 9 sind un­ ter anderem senkrecht zur Fahrtrichtung des Schienenfahr­ zeuges beweglich, was durch Richtungspfeile y1, y2 jeweils angedeutet ist.

Zur Steuerung des Laufwerks bei Kurvenfahrt sind zwei Lenk­ balken 12 bzw. 13 mit jeweils rahmenfester Schwenkachse 14 bzw. 15 (Vertikalachse) vorgesehen. Diese Schwenkachsen 14, 15 befinden sich jeweils auf der Fahrzeuglängsmitte. In je­ weils gleichem Abstand beidseitig zu der Schwenkachse eines jeden Lenkbalkens sind Gelenke 16 vorgesehen, die zur Kopp­ lung der einzelnen Radsatzlagergehäuse der Außenradsätze über Lenkerstangen mit den Lenkbalken dienen. Im einzelnen sind Radsatzlagergehäuse 2 über eine Lenkerstange 17 mit dem Lenkbalken 12, Radsatzlagergehäuse 3 über eine Lenker­ stange 18 mit dem Lenkbalken 12, Radsatzlagergehäuse 6 über eine Lenkerstange 19 mit dem Lenkbalken 13 und Radsatzla­ gergehäuse 7 über eine Lenkerstange 20 mit dem Lenkbalken 13 verbunden. Die Gelenke zur Befestigung der Lenkerstangen mit den Radsatzlagergehäusen sind mit Ziffer 21 bezeichnet.

Die Kopplung zwischen den Lenkbalken und den Radsatzlager­ gehäusen des Mittelradsatzes erfolgt über Lenkerstangen 22 und Winkelhebel 26, 27, wobei die Gelenke zur Verbindung der Lenkerstangen mit den Lenkbalken mit Ziffer 24 und die Gelenke zur Verbindung der Lenkerstangen mit den ersten Ar­ men der Winkelhebel mit Ziffer 25 bezeichnet sind. Die Ge­ lenke 24 weisen einen größeren Abstand zur Fahrzeuglängs­ mitte auf als die Gelenke 16. Die Winkelhebel haben rahmen­ feste Drehachsen 28 und sind über Gelenke 29 über ihre zweiten Arme mit den Stirnseiten der Radsatzlagergehäuse des Mittelradsatzes verbunden. Im einzelnen ergibt sich eine Kopplung vom Lenkbalken 12 über die Lenkerstange 22 und den Winkelhebel 26 zum Radsatzlagergehäuse 5 sowie eine Kopplung vom Lenkbalken 13 über die Lenkerstange 23 und den Winkelhebel 27 zum Radsatzlagergehäuse 4.

Zur verbesserten Längsführung der Radsatzlagergehäuse 5 bzw. 4 des Mittelradsatzes 9 sind diese Radsatzlagergehäuse mit Gelenken 32 versehen, an denen Längslenker 30 bzw. 31 befestigt sind, deren weitere Enden zu rahmenfesten Gelen­ ken 33 führen.

Nachfolgend wird die Funktionsweise des selbstlenkenden, dreiachsigen Laufgestells 1 gemäß Fig. 1 beschrieben. Durch die Konfiguration Radsatzlagergehäuse 2, 3, 6, 7 mit Gelenken 21 - Lenkerstangen 17, 18, 19, 20 - Lenkbalken 12, 13 - Lenkerstangen 22, 23 - Winkelhebel 26, 27 - Radsatzla­ gergehäuse 4, 5 mit Gelenken 29 ergibt sich in Verbindung mit den in Fahrtrichtung/entgegengesetzt zur Fahrtrichtung (x1, x2) des Schienenfahrzeuges beweglichen Radsatzlagerge­ häusen 2, 3, 6, 7 der Außenradsätze 8, 10 und den senkrecht zur Fahrtrichtung (y1, y2) beweglichen Radsatzlagergehäusen 4, 5 eine gegenläufige Kopplung der Außenradsätze bei Kur­ venfahrt des Fahrzeuges. Bewegt sich beispielsweise das Radsatzlagergehäuse 2 in Richtung x2, so müssen sich zwangsläufig das Radsatzlagergehäuse 6 in Richtung x1 und das Radsatzlagergehäuse 4 in Richtung y1 bewegen. Gleich­ zeitig bewegen sich das Radsatzlagergehäuse 3 in Richtung x1, das Radsatzlagergehäuse 7 in Richtung x2 und das Rad­ satzlagergehäuse 5 in Richtung y1.

Bei der in Fig. 2 dargestellten zweiten Varianten eines Laufwerks mit Kopplung über zwei Lenkbalken sind prinzipi­ ell die gleichen Komponenten vorhanden wie unter Fig. 1 beschrieben. Die Komponenten sind jeweils einfach gestri­ chen bezeichnet, also Laufgestelle 1′, Radsatzlagergehäuse 2′ bis 7′, Radsätze 8′ bis 10′, Laufräder 11′, Lenkbalken 12′, 13′, Schwenkachsen 14′, 15′, Gelenke 16′, Lenker­ stangen 17′ bis 20′, Gelenke 21′, Lenkerstangen 22′, 23′, Gelenke 24′, 25′, Winkelhebel 26′, 27′, Drehachse 28′, Ge­ lenk 29′, Längslenker 30′, 31′ und Gelenke 32′, 33′. Wäh­ rend sich die Lenkbalken 12, 13 der Variante gemäß Fig. 1 jedoch außerhalb der Radsätze 8, 10 befinden, sind die Lenkbalken 12′ bzw. 13′ bei der Variante gemäß Fig. 2 zwi­ schen den Radsätzen 8′ und 9′ bzw. 9′ und 10′ angeordnet.

Entsprechend sind die Lenkerstangen 22′ bzw. 23′ zwischen Lenkbalken 12′ und Winkelhebel 26′ bzw. zwischen Lenkbalken 13′ und Winkelhebel 27′ kürzer ausgebildet, als die ent­ sprechenden Lenkerstangen 22, 23 gemäß Fig. 1. Die Funkti­ onsweise des Laufgestells 1 gemäß Fig. 2 ist wie unter Fig. 1 beschrieben.

In Fig. 3 ist eine erste Variante eines Laufwerks mit Kopplung über lediglich einen Lenkbalken dargestellt. Die Konfiguration des Laufgestells 1′′ mit Radsatzlagergehäusen 2′′ bis 7′′, Radsätzen 8′′ bis 10′′ und Laufrädern 11′′ ist wie unter Fig. 1 beschrieben. Das gleiche gilt für die Be­ weglichkeit der Radsatzlagergehäuse in x1/x2- bzw. y1/y2-Richtung. Der einzige Lenkbalken 12′′ mit rahmen­ fester zentrischer Schwenkachse 14′′ (Vertikalachse) ist über Gelenke 16′′ mit den Lenkerstangen 17′′ bis 18′′ ver­ bunden, die andererseits über Gelenke 21′′ an den Radsatz­ lagergehäusen 2′′ bzw. 3′′ befestigt sind. Die Lenkerstange 22′′ ist zwischen Gelenk 24′′ des Lenkbalkens 12′′ und Ge­ lenk 25′′ des Winkelhebels 26′ angeordnet. Am hierzu entge­ gengesetzten Ende des Lenkbalkens 12′′ ist der Lenkbalken im Vergleich zur Ausbildung gemäß Fig. 1 verlängert, wobei an diesem verlängerten Ende ein Gelenk 40′′ angeordnet ist, das zur Befestigung einer Lenkerstange 41′′ dient, die an­ dererseits zum Winkelhebel 27′′ führt. Die Winkelhebel 26′′ bzw. 27′′ haben rahmenfeste Drehachsen 28′′ und sind über Gelenke 29′′ an den Radsatzlagergehäusen 5′′ bzw. 4′′ befestigt, im Unterschied zu Fig. 1 jedoch nicht an deren Stirnseiten.

Die Kopplung der weiteren Radsatzlagergehäuse 6′′, 7′′ mit den Radsatzlagergehäusen 4′′, 5′′ erfolgt nicht wie bei der Anordnung gemäß Fig. 1 unter Einsatz eines eigenen Lenk­ balkens, sondern über Lenkerstangen-Drehhebel-Konfiguratio­ nen. Dem Radsatzlagergehäuse 7′′ ist ein Drehhebel 35′′ mit rahmenfester zentrischer Drehachse 38′′ zugeordnet, wobei die zum Radsatzlagergehäuse 7′′ führende Lenkerstange 20′′ am ersten Gelenk 39′′ dieses Drehhebels angreift und das zweite Gelenk 37′′ dieses Drehhebels mit einer Lenkerstange 34′′ verbunden ist, die andererseits zum bereits erwähnten Gelenk 25′′ des Winkelhebels 26′′ führt. In gleicher Art und Weise ist dem Radsatzlagergehäuse 6′′ ein Drehhebel 36′′ zugeordnet, an dessen erstem Gelenk die zum Radsatzla­ gergehäuse 6′′ führende Lenkerstange 19′′ angreift und mit dessen zweiten Gelenk eine Lenkerstange 42′′ verbunden ist, die zum Winkelhebel 27′′ führt.

Auf diese Weise ergibt sich eine bezüglich der Fahrzeug­ längsmitte symmetrische Anordnung mit nur einem Lenkbalken.

Nachfolgend wird die Funktionsweise des selbstlenkenden, dreiachsigen Laufgestells 1 gemäß Fig. 3 beschrieben. Durch die Konfiguration Radsatzlagergehäuse 2′′, 3′′, 6′′, 7′′ mit Gelenken 21′′ - Lenkerstangen 17′′, 18′′, 19′′, 20′′ - Lenkbalken 12′′ bzw. Drehhebel 35′′, 36′′ - Lenker­ stangen 22′′, 34′′, 41′′, 42′′ - Winkelhebel 26′′, 27′′ - Radsatzlagergehäuse 4′′, 5′′ mit Gelenken 29′′ ergibt sich in Verbindung mit den in Fahrtrichtung/entgegengesetzt zur Fahrtrichtung (x1, x2) des Schienenfahrzeuges beweglichen Radsatzlagergehäusen 2′′, 3′′, 6′′, 7′′ der Außenradsätze 8′′, 10′′ und den senkrecht zur Fahrtrichtung (y1, y2) be­ weglichen Radsatzlagergehäuse 4′′, 5′′ eine gegenläufige Kopplung der Außenradsätze bei Kurvenfahrt des Fahrzeuges. Bewegt sich beispielsweise das Radsatzlagergehäuse 2′′ in Richtung x2, so müssen sich zwangsläufig das Radsatzlager­ gehäuse 6′′ in Richtung x1 und das Radsatzlagergehäuse 4′′ in Richtung y1 bewegen. Gleichzeitig bewegen sich das Radsatzlagergehäuse 3′′ in Richtung x1, das Radsatzlager­ gehäuse 7′′ in Richtung x2 und das Radsatzlagergehäuse 5′′ in Richtung y1.

Bei der in Fig. 4 dargestellten zweiten Variante eines Laufwerks mit Kopplung über lediglich einen Lenkbalken sind prinzipiell die gleichen Komponenten wie unter Fig. 3 be­ schrieben vorhanden. Die Komponenten sind jeweils dreifach gestrichen bezeichnet, also Laufgestell 1′′′, Radsatzlager­ gehäuse 2′′′ bis 7′′′ mit Radsätzen 8′′′ bis 10′′′, Laufrä­ der 11′′′, Lenkbalken 12′′′ mit Schwenkachse 14′′′ und Ge­ lenken 16′′′, 24′′′, 40′′′, Lenkerstangen 17′′′ bis 20′′′, Gelenke 21′′′, 25′′′, Lenkerstangen 22′′′, 34′′′, 41′ 42′′′, Winkelhebel 26′′′, 27′′′ mit Drehachsen 28′′′ und Gelenken 29′′′ sowie Drehhebel 35′′′, 36′′′ mit Gelenken 37′′′, 39′′′ und Drehachse 38′′′. Während sich der Lenkbal­ ken 12′′ der Variante gemäß Fig. 3 jedoch außerhalb des Radsatzes 8′′ befindet, ist der Lenkbalken 12′′′ bei der Variante gemäß Fig. 4 zwischen den Radsätzen 8′′′ und 9′′′ angeordnet. Entsprechend sind die Lenkerstangen 22′′′ bzw. 41′′′ zwischen Lenkbalken 12′′′ und Winkelhebel 26′′′ bzw. zwischen Lenkbalken 12′′′ und Winkelhebel 27′′′ kürzer aus­ gebildet als die entsprechenden Lenkerstangen 22′′, 41′′ gemäß Fig. 3. Die Funktionsweise des Laufgestells 1′′′ ist wie unter Fig. 3 beschrieben.

Claims (6)

1. Selbstlenkendes, dreiachsiges Laufgestell für ein Schienenfahrzeug mit zwei Lenkbalken, die um bezüglich des Laufgestellrahmens feste Schwenkachsen schwenken und die gelenkig mit den Radsatzlagergehäusen der Außenradsätze verbunden sind, wobei durch zusätzliche Mittel eine gegen­ läufige Kopplung der beiden Außenradsätze erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß Winkelhebel (26, 27, 26′, 27′) über ihren jeweils ersten Arm gelenkig mit den Radsatzlagergehäusen (4, 5, 4′, 5′) des Mittelradsatzes (9, 9′) verbunden sind und daß jeder Lenkbalken (12, 13, 12′, 13′) gelenkig mit dem je­ weils zweiten Arm eines Winkelhebels verbunden ist, wobei die Winkelhebel jeweils um rahmenfeste Drehachsen (28, 28′) schwenken.

2. Laufgestell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Verbindung zwischen Lenkbalken (12, 13, 12′, 13′) und Winkelhebel (26, 27, 26′, 27′) über Lenkerstangen (22, 23, 22′, 23′) erfolgt.

3. Laufgestell nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Längsführung der Rad­ satzlagergehäuse (4, 5, 4′, 5′) des Mittelradsatzes (9, 9′) über Längslenker (30,31,30′,31′) erfolgt.

4. Selbstlenkendes dreiachsiges Laufgestell für ein Schienenfahrzeug mit einem Lenkbalken, der um eine bezüg­ lich des Laufgestellrahmens feste Schwenkachse schwenkt und der gelenkig mit den Radsatzlagergehäusen eines Außenrad­ satzes verbunden ist, wobei durch zusätzliche Mittel eine gegenläufige Kopplung der beiden Außenradsätze erfolgt, da­ durch gekennzeichnet, daß Winkelhebel (26′′, 27′′, 26′′′, 27′′′) über ihre jeweils ersten Arme gelenkig mit den Radsatzlagergehäusen (4′′, 5′′, 4′′′, 5′′′) des Mittelrad­ satzes (9′′, 9′′′) verbunden sind, daß der Lenkbalken (12′′, 12′′′) gelenkig mit den jeweils zweiten Armen der Winkelhebel verbunden ist, wobei die Winkelhebel jeweils um rahmenfeste Drehachsen (28′′, 28′′′) schwenken, daß Drehhe­ bel (35′′, 36′′′, 35′′′, 36′′′) mit rahmenfesten Drehachsen (38′′, 38′′′) über ihre jeweils ersten Arme gelenkig mit den Radsatzlagergehäusen (6′′, 7′′, 6′′′, 7′′′) des weiteren Au­ ßenradsatzes (10′′, 10′′′) verbunden sind und daß die je­ weils zweiten Arme der Drehhebel gelenkig mit den jeweils zweiten Armen der Winkelhebel verbunden sind.

5. Laufgestell nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Verbindung zwischen Lenkbalken (12′′, 12′′′) und Winkelhebeln (26′′, 27′′, 26′′′, 27′′′) über Lenkerstangen (22′′, 41′′, 22′′′, 41′′′) erfolgt.

6. Laufgestell nach Anspruch 4 und/oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen Winkelhebeln (26′′, 27′′, 26′′′, 27′′′) und Drehhebeln (35′′, 36′′, 35′′′, 36′′′) über Lenkerstangen (34′′, 42′′, 34′′′, 42′′′) erfolgt.