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Schienenfahrzeug mit festen Tragachsen und losen Rädern F?s sind bereits
Schienenfahrzeuge bekannt, die sowohl in der (Geraden als auch in der Kurve hohe
Fahrgeschwindigkeiten ermöglichen. Die bisher eingeschlagenen Wege sind sehr umständlich
und teilweise auch unvollkommen. Wählt man, wie schon vorgeschlagen, dreiachsige
Fahrzeuge, deren Mittelachse die T:ndaclisen steuert, so ist der Steuerfehler, der
durch die Elastizität der Steuereinrichtung bzw. den Verschleiß entsteht, ebenso
groß oder noch gröl.3er als das `lali deranzustrebendenEinsteuerung der Xcliseii,
sofern die Gleisverhältnisse der Voll-und \elxiil>aliiien zugrunde gelegt werden.
Vierachsige l@ ahrzeuge, bei denen sämtliche Achsen durch den :Bisschlag der Drehgestelle
gegenüber dem Wagenkasten gelenkt werden, unterliegen ebenfalls diesem Fehler. Außerdem
neigen deren Achsen zu erhöhtem sinusförmigem Lauf und damit zu sehr unangenehmen
Laufeigenschaften. Wiederum andere Konstruktionen erzielen das schnelle Durchfahren
der Kurven durch kettenförmige Aneinanderreihung einachsiger Fahrgestelle. Das bedingt
Beschränkung desLadegewichtes,weil die zusätzliche Belastung einer Achse nicht überschritten
werden kann. Das Fahren ist mit einachsigen Fahrgestellen ferner nur in einer Richtung
möglich, es sei denn, das Umstelleinrichtungen für Vor- oder Rückwärtsfahrt vorhanden
sind, die wiederum verteuern.
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Die Erfindung verzichtet auf jeglichen direkten oder indirekten Steuermechanismus.
Sie schafft Schienenfahrzeuge, die befähigt sind, sowohl in der Geraden als auch
in der Kurve mit großer Geschw indigkeit vorwärts oder rückwärts zu fahren und sowohl
für
treibende als auch für gezogene zwei- oder mehrachsige Fahrzeuge und bis zu den
höchsten Traglasten anwendbar sind.
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Entgegen bisherigen Gepflogenheiten geht die Erfindung von der in
einer bestimmten Kurve erforderlichen Radanordnung aus. Die so gefundene Radstellung
wird unveränderlich für alle übrigen Kurven und selbst bei Fahrt in geradem Gleis
beibehalten. Dementsprechend liegt das Wesen der Erfindung darin, daß die Achsmittellinien
sämtlicher Räder oder mindestens die der Räder der führenden Radsätze mit der Mittellinie
der jeweils zugehörigen festen Tragachse in der Horizontalebene einen Winkel bilden.
Vorteilhaft sind die Räder spiegelbildlich auf der festen Achse und diese wiederum
spiegelbildlich zueinander im Fahrgestellrahmen angeordnet. Idealen Anlauf der Außenräder
erzielt nian, wenn sich die Verlängerung der Achsmittellinien sämtlicher an der
Außenschiene der Kurve anlaufenden Räder eines Dreh- bzw. Untergestells in einem
Punkt schneiden. Wesentlich sind weiter die Lagerung derartiger Achsen in einem
diagonalsteifen Rahmen, die Einzellagerung der Räder auf der festen Achse und die
Verkupplung beider Räder einer Achse und schließlich der Antrieb.
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In den Abb. i bis 5 ist die Erfindung schematisch dargestellt. Es
zeigt Abb. i ein in der Kurve befindliches Schienenfalirzüug mit winkelig zur Achse
angeordneten Rädern, Abb. 2 ein in der Geraden wellenförmig laufendes Schienenfahrzeug
mit winkelig zur Achse angeordneten Rädern, Abb.3 eine Laufachse für Außenlagerung,
Abb. d eine Laufachse für Innenlagerung und Abb. 5 eine Triehachse für Innenlagerung.
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In Abb. i sind die festen Achsen i i der Radsätze durch einen .in
der I-lorizontalen starren Dreh- bzw. Untergestellrahmen i so verbunden, daß sie
stets in der gleichen Lage zueinander bleiben. Die Außenräder 2 und 3 stehen tangential
zur Außenschiene, ihre Achsmittellinien schneiden sich also in der Verlängerung
im Krümmungsmittelpunkt der Kurve. Infolgedessen bilden die Achsmittellinien dieser
Räder mit der Mittellinie der festenTragacliseii den Winkel a. Die Räder q und 5
der Innenschiene sind auf der Tragachse ii spiegelbildlich zu denjenigen der Außenschiene
angeordnet. Da alle vier Winkel a gleich groß sind, hat das Fahrzeug das Bestreben,
geradeaus zu fahren. Wie bei jedem Fahrzeug bislieriger Bauart muß durch zusätzliches
Gleiten der Räder auf dem Gleis die Drehbewegung um den Kurvenmittelpunkt erzwungen
werden. Dabei entsteht am vorderen äußeren Rad 3 (Zweipunktberührung vorausgesetzt)
der sogenannte Führungsdruck zwischen Spurkranz und Schiene. Liegt der Druckpunkt
vor der Achsmitte, so klettert das Rad bei zu großem Führungsdruck auf die Schiene
und entgleist. In dem nach Abb. i beschriebenen Falle, d. h. hei tangential an der
Schiene anlaufendem Radreifen, ist die Entgleisungsgefahr weitestgehend gebannt,
weil der Druckpunkt unmittelbar unterhalb der Radmitte liegt. Stimmt man den Winkel
a beispielsweise auf die größte zu befahrende Kurve ab, so wandert der Druckpunkt
beim Befahj-en kleinerer Kurven hinter die Achsmittellinie, d. h. der Reibungswiderstand
zwischen Rad und Schiene zieht das Rad nach unten -und bewirkt noch eine Erhöhung
der Sicherheit gegen Entgleisung. Schließlich bewirkt die Zentrifugalkraft der Kastenmasse
eine Erhöhung der vertikalen Raddrücke an der Außenschiene. Die Belastung wandert
daher auf die bei Kurvenfahrt richtig eingestellten Räder, während die Räder der
Innenschiene entlastet werden.
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Auf geradem Gleis wirkt sich eine bleibende Winkeleinstellung der
Räder zur festen Tragachse i i ebenfalls günstig aus. Bewegt sich das Fahrzeug vollkommen
geradlinig, so ist der Führungsdruck zwischen Rad und Schiene gleich Null. Würde
das Fahrzeug dagegen in sinusförmigen Wellen fahren, so finden die jeweils anlaufenden
Räder 3 oder 4 (s. Abb. 2) stets günstigere Anlaufbedingungen vor, als es bei normalen
Radsätzen der Fall ist. Die Erfindung wirkt sich also auch bei der Fahrt in der
Geraden günstig aus.
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Die Winkelstellung der Räder gibt zwar geringfügige Reibungsverluste,
die aber andererseits wieder Vorteile bringen, weil durch die Querreibung stabilere
Laufeigenschaften erzielt werden und außerdem die Riffelbildung auf den Schienen
bekämpft wird.
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Für die Bemessung des Winkels a wird zweckmäßig eine große oder vielbefahrene
oder oft vorkommende Kurve zugrunde gelegt.
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Das in den Abb. i und 2 schematisch dargestellte Fahrzeug liefert
infolge der zu dessen Quermittelebene spiegelbildlichen Anordnung der festen Tragachsen
i i für Vorwärts- und Rückwärtsfahrt gleich günstige Verhältnisse. Die Erfindung
ist auch für mehrachsige Fahrzeuge anwendbar. Bei Einsatz dreiachsiger Dreh- oder
Untergestelle entfällt für den mittleren Radsatz die winkelige Einstellung der Räder.
Der mittlere Radsatz kann jedoch seitenbeweglich im Gestell gelagert werden, damit
die äußeren Achsen allein die Führung übernehmen können. Idealen Anlauf der Außenräder
erzielt man, wenn sich die Verlängerungen der Achsmittellinien sämtlicher an der
Außenschiene der Kurve anlaufenden Räder in -einem Punkt schneiden.
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Wie bereits erwähnt, sind die festen Tragachsen i i durch einen in
der horizontalen Ebene steifen Dreh- bzw. Untergestellralinien i verbunden. Auf
diese Art und Weise werden die Drehbewegungen um die lotrechte Drehachse unterbunden
und Verfälschungen des Anlaufwinkels der Räder zur Schiene vermieden.
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Der Aufbau eines außen gelagerten Radsatzes geht aus Abb. 3 hervor.
Die feste Tragachse i i trägt zwei im Winkel a zu ihr angeordnete Räder. Als Lagerelemente
dienen Kugel-, Rollen- oder Gleitlager. Jedes Rad bewegt sich unabhängig vom spiegelbildlich
zu ihm angebrachten Gegenrad um die feststehende Tragachse. Diese kann an ihren
gelagertcn Enden 6, zwecks Aufnahme besonderer Gleitstücke für Bewegungen in Achshaltern
od. dgl., putenförmig, vierkantig oder ähnlich ausgebildet
werden.
Weiterhin katte die feststehende Tragachse unmittelbar fest mit Federn, Lenkern
od. dgl. verbunden werden.
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A11. d gibt einen innen gelagerten Radsatz für einen Dreh- bzw. 1ü
ntergestellrahmen wieder, wobei ebenfalls die IZ:ider winkelig zur feststehenden
Tragachse i i liegen.
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13ekainitlich neigen einzeln gelagerte Räder leichter zu IEntgleisungen
als fest mit einer sich drehenden Achse verbundene Räder. Um diesem Umstand Rechnung
zu tragen, sieht die Erfindung eine hesondere, durch die feststehende Tragachse
ii geführte Kul>liluitgswelle 7 mit an den Radscheiben angreifenden kardanisch beweglichen
Kupplungsgliedern 8 vor, wie (lies in Abb. 5 veranschaulicht ist. Die Kttl)lilungsglieder
8 können starrer oder elastischer ilrt :ein, ähnlich wie sie im Maschinenbart bereits
bekannt sind. Die Kupplungswelle 7 dient auch zum .-\iitriel> der Räder, wenn, wie
beispielsweise in Abb. 5 dargestellt, die Welle über das Kegelra(ll)aarg, io i11
Bewegung gesetzt wird. Dassellie ist bei IZa(isützen niit Außenlagerung möglich.
In diesem lalle ist die beide Räder verbindende Kupplungswelle ; als Hohlwelle über
die feststehende Tragachse geschoben und trägt die Anti-iel>szahni-ü(ler od. (1g1.
bzw. das den Antrieb einkleidende Gehäuse. 1:s ist auch die Unterteilung der lau
ltl@lun;;swelle 7 und die Einschaltung eines Differetitialgeti-ie1tcs gegeben.
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Es liegt iin Wesen der Erfindung, gegebenenfalls auch nur den führenden
Radsatz bzw. Radsätze eifies Fahrzeugs oder den führenden Radsatz bzw. die führenden
Radsätze des ersten oder letzten Fahrzeugs eines "Zuges mit festen Tragachsen ii
gemäß der Frfiti(lting auszurüsten, wenn im letzteren Falle die Radsätze der nachfolgenden
Wagen mit bekannten Mitteln fürScüiiellfahrt inKurven geeignet sind.
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Die Klotzbrcinse kaim unmittelbar an den winkelig zur festen Tragachse
i i stehenden Radreifen der IZ@i(le r angreifen. Bei Innen- oder Außenbackenbreinse#n
befinden sich die ßreinstrommeln an den R@idern, die Bremsbacken und Betätigungsglieder
dagegen an der feststelicn(leii Achse i i. Schließlich können die 13rcutstrommeln
bzw. Scheiben auch auf derulililungswclle 7 befestigt werden.