DE609415C - Standschnellbahnfahrzeug mit quer schwenkbar auf dem Laufwerk ruhendem Wagenkoerper - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 14. FEBRUAR 1935

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 20 c GRUPPE

Die Erfindung bezieht sich auf ein Standschnellbahnfahrzeug, bei welchem der die Nutzlast, insbesondere Personen, aufnehmende Wagenkörper auf dem Laufwerk um eine in der Längsrichtung verlaufende Achse schwenkbar ist, um den Wagenkörper beim Befahren von Gleiskrümmungen entsprechend der jeweiligen Fliehkraft in eine Schräglage überzuführen.
Das Neue der Erfindung besteht darin, daß zwischen dem schwenkbaren Wagenkörper und dem Laufwerkgestell ein Hilfsmotor vorgesehen ist, mit welchem der schwenkbare Wagenkörper bei Bedarf gegenüber dem Laufwerkgestell bewegt wird. Für die Einstellung des Wagenkörpers in der Kurvenfliehkraft entsprechende Schräglage mittels des Hilfsmotors ist zweckmäßig eine am Laufwerkgestell angeordnete selbsttätige Regeleinrichtung vorzusehen.
Dabei ist der Wagenkörper auf einem mittels an sich bekannter Zwischenglieder gegenüber dem Laufwerkgestell seitlich waagerecht nachgiebigen Zwischenkörp'er gelagert. Weiterhin ist der in. an sich bekannter Weise aus Zylinder und Kolben bestehende Hilfsmotor unter Ein-Schaltung einer an sich bekannten Drosselleitung auch als Schwingungsdämpfer für die Schwenkbewegungen des Wagenkörpers verwendbar.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes dargestellt, und zwar zeigen:

Fig. ι einen Querschnitt durch die eine Ausführungsform des Fahrzeugs,

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Teiles der Lagerung des Fahrzeugs nach Fig. x,

Fig. 3 eine Einzelheit der Lagerung,

Fig. 4 und 5 eine zweite Ausführungsform der Lagerung des Fahrzeugs im Querschnitt bzwl in Seitenansicht und

Fig. 6 die selbsttätige Regeleinrichtung.

Das Fahrzeug nach Fig. 1 und 2 besteht aus dem schwenkbaren Wagenkörper 40 und den unteren Laufwerkgestellen 41. Der Wagenkörper 40 ruht quer'schwenkbar mittels der kreisbogenförmigen Kufen 42 auf Rollen 43, die an den Laufwerkgestellen 41 gelagert sind und deren Spurkränze 47 Längsverschiebung verhindern. Wird der Mittelpunkt 44 der Kufen 42 beträchtlich über den Massenschwerpunkt 45. des Wagenkörpers 40 verlegt, so können die bei Kurvenfahrt angreifenden Fliehkräfte den Wagenkörper 40 um den Mittelpunkt 44 in Drehung versetzen, bis die Gleichgewichtslage erreicht ist, bei der die am Massenschwerpunkt 45 angreifende Mittelkraft aus Schwer- und Fliehkraft hebelarmlos durch den Mittelpunkt 44 geht.

Die hierbei erforderliche hohe Wagenform wird den seitlichen Ausschwenkraum merklich vergrößern, was mit Rücksicht auf das Umgrenzungsprofil unerwünscht ist. Wegen der hohen Schwerpunktlage und der großen Pendellänge werden schon bei kleinen Schwenkwinkeln die beiden Laufwerkgestellseiten und damit die Tragfedem 49 und 50 ungleich belastet und durchgebogen. Bei weicher Tragfederung würde

sich also das Laufwerkgestell 41 unerwünscht ' schief nach, der-Außenseite der Gleiskrümmung hin neigen.

Aus diesem Grunde ist es zweckmäßig, den Mittelpunkt 44, 50 nahe an den Massenschwerpunkt 45 zu legen, wie es unter Vermeidung zu großer Unempfindlichkeit des Rollenpendels noch zulässig ist. Andererseits ist gerade eine möglichst große Pendellänge geboten, damit der leichte Wagenkörper 40 sich durch einseitige Besetzung mit Fahrgästen nichjt unerwünscht schief in der Lagerung einstellt, wie dies vor allen Dingen beim Ein- und Aussteigen zu befürchten ist. Um für solche Zeiten den Wagenkörper 40 bei kurzer Pendellänge vom Führerstand aus zwangsläufig in die Mittellage einstellen -zu können, ist ein am Gelenk 52 des Wagen-. körpers'40 angreifender Hilfsmotor in Form eines Druckluftzylinders 53 vorgesehen, in welchem sich ein Kolben 54 bewegt, dessen Stange 55 am Laufwerkgestell 41 mittels des Lagers 56 angelenkt ist.

Ein solcher doppelseitiger Luftzylinder 53 läßt sich auch bequem zur Dämpfung und sanften Begrenzung der Wagenpendelungen benutzen, indem man die beiden Z5'linderseiten in bekannter Weise durch eine Drosselleitung miteinander verbindet.

Die schwenkbare Lagerung des Wagenkörpers 40 läßt sich in verschiedener Art gestalten. Z. B. können die Rollen 43 am Wagenkörper 40 sitzen und die Kufen 42 am Laufwerkgestell 41. Ferner können die Rollen 43 ersetzt sein durch Wälzkörper 57 nach Art der Fig. 3, wobei durch Zahnungen 58 und 59 das Gleiten zwischen ■ Wälzkörper 57 und Wälzbahn 60 verhindert wird. Die Wälzkörper 57 brauchen auch nicht unbedingt Kreisbogenmäntel zu haben, sie können entsprechend der strichpunktierten Kurvenform 61 ausgeführt sein, so daß sie gegen Hubende stärker ansteigende Schräglagen ergeben.

Bei der zweiten Aüsführungsform nach Fig. 4 und 5 sind die obenerwähnten Schwierigkeiten hinsichtlich der Pendellänge vermieden. Auch hier ruht der Wagenkörper 62 mit kreisbogenförmigen Kufen 63 auf Rollen 64 des Laufwerkgestells 73. Die Spurkränze 65 und 66 der Rollen 64 greifen um die Wiegenkufen 63, damit der Wagenkörper 62 ohne Behinderung der Ouerschwenkbarkeit in Längsrichtung sich zum Laufwerkgestell 73 nicht verschieben kann. Aber der Mittelpunkt 67 der Kufen 63 liegt jetzt sehr niedrig, etwa im Massenschwerpunkt des Wagenkörpers 62. Der Wagenkörper 62 bildet nicht mehr selbst das steuernde Pendel für seine Kurvenschräglagen, sondern wird durch eine Regeleinrichtung mit Hilfsmotor 76, 77 verstellt. Infolge dieser Anordnung geht die Schrägstellung des Wagenkörpers 62 auf Rollen 64 fast ohne auskragende Seitenverschiebung innerhalb des Umgrenzungsprofils vor sich. Weil die Krümmung der Kufen 63 jetzt einen kleinen Halbmesser hat, kann man den Wagenfußboden 68 sehr tief zu den Laufwerkgestellen 73 hinunterziehen und gleichwohl durch den freien Raum für die Räder 69 unter den Längsoder Quersitzen 70 den gewünschten Ausschwenkwinkel sicherstellen (Fig. 4). Die stromlinienförmige Außenhaut kann jetzt vom Wagenkörper 62 abwärts auch um das Laufwerkgestell 73 herumgezogen werden, ohne daß der für das Schwenken nötige Spielraum eine nennenswerte Vergrößerung des Wagenquerschnittes und damit des Luftwiderstandes mit sich bringt.

Weil der Wagenkörper 62 praktisch ohne Seitenverschiebung schräg gestellt wird, wird die waagerechte Nachgiebigkeit zwischen Wagenkörper 62 und Laufwerkgestell 73 durch besondere Mittel ermöglicht, wie sie an sich von Schnellzugdrehgestellen her bekannt sind. Die den Wagenkörper 62 stützenden Rollen 64 sitzen daher nicht mehr unmittelbar am Laufwerkgestell 73,' sondern an einem Zwischenkörper 71, welcher an parallelen Zwischengliedern 72 waagerecht verschieblich am Laufwerkgestell 73 aufgehängt ist. Die Eigenschwingungsdauer dieser waagerechten Nachgiebigkeit kann man unabhängig von der go Schrägpendelbewegung des Wagenkörpers 62 bemessen, etwa mit 1 Sekunde für eine Vollschwingung, was erfahrungsgemäß vom Fahrgast noch nicht als unangenehm kurz empfunden wird. Dagegen ist es von den Schrägpendelbewegungen der Schwebebahnen bekannt, daß man mit Rücksicht auf die Fahrgäste die Pendeldauer für einen vollen Hin- und Rückgang des Wagenkörpers 62 mit 2 bis 3 Sekunden bemessen sollte. Demgemäß ist am Laufwerkgestell 73 die Regeleinrichtung nach Fig. 6 mit etwa 2 bis 3 Sekunden Eigenschwingungsdauer vorgesehen. Die Regeleinrichtung .läßt sich auch als mechanisches Schwingpendel oder als geradlinig an einer Feder schwingende Masse ausbilden. Wesentlich ist nur, daß die Anordnung ausschließlich auf Querbeschleunigungen anspringt, etwa 2 bis 3 SekundenJiigenschwingungsdauer hat und genügende Verstellkräfte auf die Hilfsmotorsteuerung ausübt.

Der Hilfsmotor nach Fig. 4 bis 6 ist ein hydraulischer Zylinder 76 mit Kolben 77. Der Zylinder 76 ist mittels des Gelenkes 78 am Zwischenkörper 71 gelagert, die Kolbenstange 79 greift am Lager 80 des Wagenkörpers 62 an. Die beiden Zylinderräume 81 und 82 sind mit Preßöl beschickt, dessen Weg über die Steuerhülse 83 und die vom Schwingregler 85 bis 91 eingestellten Steuerkolben 84 führt.

Die Regeleinrichtung arbeitet bei Kurvenfahrt folgendermaßen: Die schärfer und schärfer gekrümmte Bahn des Laufwerkgestells 73 beim

Durchfahren des Übergangsbogens von der Geraden aus bewirkt ein allmähliches Steigen der Flüssigkeitssäule 85 im äußeren Schenkel und Fallen der Flüssigkeitssäule 86 im inneren Schenkel des U-förmigen Behälters 87. Dadurch wird der äußere Tauchkolben 88 allmählich gehoben, der innere Tauchkolben 89 gesenkt. Der um den Punkt 90 des Behälters 87 drehbare Waagehebel 91 nimmt schließlich am

Ende des Übergangsbogens dieselbe Winkellage zum Behälterboden ein, welche die Mittelkraft aus Schwer- und Fliehkraft zur. senkrechten Mittelachse des Laufwerkgestells 73 hat. Am Waagehebel 91 sind die Steuerkolben 84 angelenkt. In Mittelstellung decken die Steuerkolben 84 die Durchfiußöffnungen der Preßflüssigkeit in der Steuerhülse 83 sämtlich ab. Die Steuerhülse 13 selbst ist noch in einem fest gelagerten Gehäuse 92 verschieblich; sie wird durch den Winkelhebel verhältnisgleich mit den Schwenkwegen des Wagenkörpers 62 auf und ab bewegt. Die Rolle 93 und die Kreisbogenbahn 95 sind dazwischengeschaltet, damit die Übertragung der Schwenkwege unbeeinflußt bleibt von der Waagerechtbewegung des Zwischenkörpers 71 an den Zwischengliedern 72 gegenüber dem Laufwerkgestell η^. Durch die Feder 96 wird die Steuerhtilse 83 ständig in kraftschlüssiger Verbindung mit der Rolle 93 gehalten. Ersichtlich ist die Störungsfreiheit gesichert, sofern die Kreisbogenbahn 95 entsprechend dem Bogenweg der Zwischenglieder 72 gekrümmt ist. Die Winkelbewegung des Waagehebels 91 senkt die Steuerkolben 84-und legt dadurch die Hülsenöffnungen 97 und 98 frei. Die rechte Zylinderseite 82 wird mit frischem Preßöl durch die Leitungswege 99 beschickt, die linke Zylinderseite 81 dagegen kann sich über die Leitungswege 100 nach dem Sammelbehälter entleeren, von wo das öl durch eine Pumpe wieder in den Druckbehälter gepreßt wird. Die eingeleitete Linksbewegung des Kolbens jy schwenkt den Wagenkörper 62 im Uhrzeigersinn. Biese Bewegung aber bewirkt durch den Winkelhebel 94 eine Abwärtsbewegung der 'Steuerhülse 83 so lange, bis die Hülsenöffnungen 97 und 98 wieder durch die Steuerkolben 84 abgedeckt werden, also bis die neue Gleichgewichtslage in der Gleiskurve erreicht ist. Die Rückschwenkung des Wagenkörpers 62 beim Ausfahren aus der Gleiskurve in die Gerade geht sinngemäß mit umgekehrten Steuer- und Strömungsrichtungen vor sich.

Bemerkenswerterweise steuert der Waagehebel 91 selbsttätig jeweils die richtige Schräglage unabhängig von der zusätzlichen Schrägstellung des Laufwerkgestells 73 gegenüber der Schienenebene bei ungleich belasteten Tragfedern 74 und 75. Der Wagenkörper 62 samt Winkelhebel 94 und Steuerhülse 83 macht zwar ebenso wie der Behälter 87 die zusätzliche Schrägstellung des Laufwerkgestells 73 mit, die Flüssigkeitssäulen 85 und 86 und damit auch Waagehebel 91 und Steuerfinger 84 gelangen aber in die richtige Schräglage und bewirken so die richtige Einstellung des Wagenkörpers 62.

Die Hinzunahme einer gesonderten Regeleinrichtung am Laufwerkgestell η^, nebst Hilfsmotor 76, 77 bietet bei der selbsttätigen Kurvenschrägstellung den großen Vorteil,-daß Seitenwindkräfte und einseitige Belastungen durch die Fahrgäste oder durch Antriebskräfte ohne jeden Einfluß auf die richtige Schrägstellung bleiben. Aus dem Eigenschwingungsunterschied zwischen dem waagerecht pendelnden Zwischenkörper 71 und der Regeleinrichtung für die Schrägstellung des Wagenkörpers 62 folgt zwar eine geringe Fehlweisung der Schräglage im Übergangsbogen, denn der Zwischenkörper 71 mit 1 Sekunde Schwingdauer wird von der Bahnkrümmung schneller beeinflußt als die Regeleinrichtung mit 3 Sekunden Pendeldauer, aber diese Fehlweisungen betragen nur etwa ¹Z₁₀ des Höchstausschlags, bei 10 ° also nur etwa 1°. Auch angesichts der Zusatzfehlweisung, die in dem Nachhinken des Hilfsmotors 76, 77 hinter der Steuerbewegung der Regeleinrichtung begründet ist, läßt sich die gesamte Fehlweisung unschwer unter dem Betrag von 3 ° halten, der bei den jetzigen Eisenbahnen üblich ist. Im übrigen ist eine große Eigenschwingungsdauer der Regeleinrichtung für die Schrägstellungen des Wagenkörpers 62 auch deshalb geboten, weil die kurzen und schnellen Querbewegungen des Laufgestells 73 an der Führungsschiene, die bei hohen Geschwindigkeiten zu erwarten sind, nur sehr kleine, praktisch bedeutungslose Schwenkungen des Wagenkörpers 62 auslösen werden. ioo

Man kann statt der hydraulischen Kraftübertragung ebensogut auch* die elektrische wählen, also den Hilfsmotor als Elektromotor mit entsprechendem Getriebe ausführen.. Ferner kann der Zwischenkörper 71 seine seitliche Nachgiebigkeit gegenüber dem Laufwerkgestell 73 statt durch Pendel 72, die zur Mittellage rückführen, auch durch rückführende Ouerfedern erhalten.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Standschnellbahnfahrzeug mit quer schwenkbar auf dem Laufwerk ruhendem Wagenkörper, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem schwenkbaren Wagenkörper (40, 62) und dem Laufwerkgestell (41,73) ein Hilfsmotor (53, 54 bzw. 76, 77) angeordnet ist, mit welchem der Wagenkörper (40, 62) bei Bedarf gegenüber dem Laufwerkgestell (41, 73) bewegt wird.

2. Standschnellbahnfalirzeug nach An-

sprach ι, dadurch gekennzeichnet, daß der Wagenkörper (62) durch eine am Laufwerkgestell (73) angeordnete selbsttätige Regeleinrichtung (81 bis 92) in die der Kurvenfliehkraft entsprechende Schräglage mittels des Hilfsmotors (76, 77) einstellbar 'ist.

3. Standschnellbahnfahrzeug nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der schwenkbare Wagenkörper (62) auf einem mittels an sich bekannter Zwischenglieder (72.) gegenüber dem Laufwerkgestell

(73) seitlich waagerecht nachgiebigen Zwischenkörper (71) gelagert ist.

4. Standschnellbahnfahrzeug nach Anspruch ι bis 3, dadurch ' gekennzeichnet, daß der in an sich bekannter Weise aus Zylinder (53,76) und Kolben (54,77) bestehende Hilfsmotor insbesondere mittels einer an sich bekannten Drosselleitung zwischen beiden'Zylinderenden auch als Schwingungsdämpfer für die Schwenkbewegungen des Wagenkörpers (40, 62) verwendbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen