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Vorrichtung zur Verhütung des Schlingerns von Schienenfahrzeugen mit
Drehgestellen Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Verhütung des
Schlingerns von Schienenfahrzeugen mit Drehgestellen, die durch einen Gelenkzapfen
miteinander oder unabhängig voneinander über je einen Drehzapfen mit dem Fahrzeugrahmen
oder Wagenkasten gekuppelt sind.
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Bereits bekannte Vorrichtungen zur Verhütung des Schlingerns haben
den Nachteil, daß sie im Falle einer Abnutzung selbst geringeren Umfanges rasch
einen Teil ihrer Wirksamkeit einbüßen, wenn diese Abnutzung an den vorhandenen Kupplungselementen
auftritt.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere dadurch gekennzeichnet,
daß sie aus zwei Paaren von elastischen Druckorganen besteht, die im geraden Gleis
symmetrisch zu der durch den Drehgestellgelenkzapfen gelegten Fahrzeugquerebene
an benachbarten Enden der Drehgestelle bzw. am Fahrzeugrahmen oder Wagenkasten angeordnet
sind, wobei einerseits je nach Richtung der gegenseitigen Verdrehung der Drehgestelle
bzw. der Verdrehung des Drehgestells gegenüber dem Fahrzeugrahmen das: eine oder
das andere Paar durch Antreffen seiner gegenüberliegenden plastischen Druckorgane
in Bewegung gesetzt wird und eine entsprechende Rückholkraft erzeugt und andererseits
die beiden Paare zwangläufig miteinander gekuppelt sind, so daß eine zweite Rückholkraft
erzeugt wird
und sich ein der Summe der beiden Rückholkräfte entsprechendes
Rückholmoment :ergibt. Im Falle, daß die beiden Paare von elastischen Druckorganen
nicht an den benachbarten Enden zweier benachbarter Drehgestelle angeordnet sind,
sondern am Fahrzeugrahmen oder Wagenkasten, stützen sie sich in der gestreckten
Lage des entsprechenden Drehgestelles auf am Drehgestell feste Anschläge ab.
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Je nach Art .und Anordnung .der Druckorgane kann mit dieser Vorrichtung
anstatt des üblichen, mit der Winkelverstellung der Drehgestelle ansteigenden Rückholmomentes
entweder ein gleichbleibendes, gegebenenfalls ausschaltbares Rückholmoment erzielt
werden, und zwar kommt dann anstatt der Federn Preßluft zur Verwendung, oder sogar
ein abnehmendes Rückholmoment, wozu die von Federn erzeugten anwachsenden Kräfte
über gelenkig angeordnete, mit der Winkelverstellung der Drehgestelle ihre Richtung
ändernde Druckstangen übertragen werden.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand der schematischen Zeichnungen
an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert, und zwar beziehen sich die Abb.
i bis i i auf zwei durch einen Gelenkzapfen miteinander verbundene Drehgestelle,
während dieAbb. i2 bis 16 sich auf End-bzw. Zwischendrehgestelle :beziehen, die
durch je einen Drehzapfen mit dem Fahrzeugrahmen oder Wagenkasten verbunden sind.
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In den Abb. i und 2 ist ein schematischer Grundriß eines ersten Ausführungsbeispiels
dargestellt, wobei Abb. i die Organe in einer Stellung zeigt, die dem Normalzustand
entspricht, d. h. der ges.treckten Lage der beiden hintereinander befindlichen Drehgestelle,
und Abb.2 die gleichen Organe in der ausgeschwenkten Stellung zeigt; Abb. 3 und
q. zeigen eine Abwandlung der in Abb. i und 2 dargestellten Kupplungseinrichtung;
Abb. 5 und 6 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel, bei dem Preßluft als Energiequelle
zur Verwendung kommt; Abb. 7, 8, 9, 1o und ii beziehen sich auf ein Ausführungsbeispiel
mit abnehmendemRückholmoment; Abb. 7 ist ein Aufriß; Abb. 8 zeigt im Grundriß .die
Vorrichtung bei gestreckter Lage der Drehgestelle; Abb.9 zeigt im Grundriß den unterhalb
der Ebene A-B von Abb. 7 liegenden Teil der Kupplungseinrichtung ; Abb. io und ii
entsprechen .den Abb. 8 und 9, wobei die Organe sich jedoch in der Stellung befinden,
:die einer gewissen Verdrehung zwischen den beiden betrachteten Drehgestellen entspricht;
Abb. 12 und 13 zeigen im Grundriß den Einbau der Vorrichtung auf einem Enddrehgestell
bei geradliniger Lage des Drehgestelles (Abb. 12) und nach einer Verdrehung des
Drehgestelles (Abb. 13); Abb. 14 zeigt im Aufriß einen .Schnitt durch die Puffer
nach Linie XIV-XIV der Abb. 12; Abb. 15 und 16 zeigen im Grundriß den Einbau auf
einem Zwischendrehgestell bei geradliniger Lage des Drehgestelles (Abb. 1.5) und
bei gleichzeitiger seitlicher Verschiebung des Drehzapfens (Abb. 16).
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Wie aus der Zeichnung ersichtlich (Abb. i und 2), sind die Rahmen
i, 2 zweier benachbarter Drehgestelle über einen Gelenkzapfen 3 gelenkig miteinander
verbunden. Um eine gegenseitige seitliche j Verschiebung der Drehgestelle beim Befahren
von Kurven zuzulassen, sind beiderseits des Gelenkes 3, beispielsweise am Rahmen
i, Federn 5 eingebaut, die sich in Bügeln q. abstützen und über Druckstößel 6 auf
das im Rahmen i verschiebbare Gelenk 3 einwirken.
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An jedem der beiden Rahmen. i und 2 sind Puffer 7 und 8 angebracht,
die zu je zweien einander gegenüberliegen. Diese vier Puffer sind gleichartig
gebaut. Der Puffer 7 beispielsweise besteht aus einem beweglich.en, in einer Hülse
7` geführten Stößel, auf den die auf dem Boden der Hülse abgestützte Feder
7v einwirkt. Über eine bei 7c und 7e gelenkig angeordnete Zug- bzw. Druckstange
7d ist der Stößel mit einem der nachstehend beschriebenen Kipphebel verbunden.
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Die vier Kipphebel 9, io, i i und 12 sind jeweils an festen Bolzen
9a, ioa, iia und 12a gelenkig angebracht, wobei die Bolzen 9a und ioa mit dem Rahmen
i, die Bolzen i j a und i 2a mit dem Rahmen. 2 fest verbunden sind.
Andererseits trägt der Hebel 9 an dem Ende, .das dem Ende des Hebels io gegenüberliegt,
ein Zahnsegment 13, das mit einem entsprechenden Zahnsegment 14 im Eingriff steht,
da-s sich an dem Hebel io befindet.
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In gleicher Weise trägt .der Hebel i i ein Zahnsegment 15, das mit
dem Zahnsegment 16 des Hebels 12 im Eingriff steht. Bei der Betrachtung der Abb.
2 sieht man, .daß in dem Augenblick, in dem die Längsachsen der Rahmen z und 2 nicht
mehr in einer Geraden liegen, die Rückholwirkung, .die sich aus dem Zusammendrücken
der Federn der beiden sich berührenden Puffer ergibt, durch das Zusammendrücken
der Federn der anderen beiden Puffer verdoppelt wird, die infolge der Kupplung der
Hebel 9, 1o bzw. i i, 12 beide eine ähnliche Zusammenpressung erfahren.
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Die Wirksamkeit der Vorrichtung kann durch eine mehr oder weniger
starke Abnutzung der Gelenkverbindung zwischen den beiden Drehgestellen nicht beeinträchtigt
werden.
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Bei der Abwandlung der Ausführung, die in Abb. 3 und q. dargestellt
ist, wird bei jedem Rahmen: i und 2 eine Verbindung zwischen den beiden Kipphebeln,
z. B. 9 und io, mit Hilfe einer gelenkigen Stange 17 hergestellt anstatt mit Hilfe
der Zahnsegmente 13 und 1q.. Für die Verbindung der Kipphebel 9, 1o bzw. i i, 12
untereinander könnten noch andere Mittel herangezogen werden, wie z. B. ein in Längsrichtung
.geführter Schieber oder Stein.
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Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ergibt sich infolge
der mit der Winkelverstellung der Drehgestelle zunehmenden Belastung der Federn
ein ansteigendes Rückholmoment.
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Bei dem in Abb. 5 und G gezeigten Ausführungsbei@spiel erhält man.
jedoch, dank der Anwendung
von Preßluft als Energiequelle, ein konstantes
Gegendruck- und Rückholmoment. Dieses Ausführungsbeispiel weicht von dem vorhergehenden
nur dadurch ab, daß man an Stelle der Puffer mit Federwirkung pneumatische Puffer
verwendet, bei denen .die Stange 7d jenseits ihres Gelenkes 7e durch eine Druckstange
7f verlängert ist, deren Kopf 7g sich gegen den Kolben 18 eines Preßluftzylinders
i9 abstützt, der durch einen Kanal 2o mit einem Preßluftbehälter in Verbindung steht,
der sämtlichen Vorrichtungen gemeinsam ist :und der der Einfachheit halber hier
nicht dargestellt wurde.
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Ein gleichbleibendes Rückholmoment ergibt sich daraus, daß die Verschiebung
der Puffer nur eine unbedeutende Veränderung des Gesamtvolumens der Preßluft und
somit des auf die Puffer ausgeübten Druckes hervorruft.
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Andererseits kann man, wenn erwünscht, das Rückholmoment ausschalten,
und zwar entweder in jedem beliebigen, vom Lokomotivführer zu bestimmenden Augenblick
oder selbsttätig, wenn die Stellungsänderung, die durch die Verstellung der Drehgestelle
zueinander .dem Puffer aufgezwungen wird, einen bestimmten Wert erreicht.
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Zu diesem Zweck kann man zunächst in der Leitung 2o einen Steuerungshahn
21 vorsehen, der es gestattet, den Zylinder i9 mit der Außenluft in Verbindung zu
bringen, und zwar zu jedem geeignet erscheinenden Zeitpunkt. Zweitens kann man an
dem Zylinder i9 einen zweiten Hahn 22 vorsehen, der mit Hilfe einer Schubstange
23 von selbst betätigt wird, wenn das pufferseitige Ende des Hebels 9 eine bestimmte
Lage erreicht, und durch eine Rückholfeder 24 von selbst in seine Schließstellung
zurückgebracht wird.
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Die verschiedenen Abwandlungen des Kupplungsmechanismus der Kipphebel
9 bis 12, die anläßlich der in Abb. i und 2 dargestellten Bauart beschrieben wurden,
können in gleicher Weise bei dem Ausführungsbeispiel von Abb. 5 und 6 benutzt werden.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Abb. 7 bis i i sind die Druckorgane
7 als Druckstangen 25, 26, 27,
28 ausgebildet, während die Rückholkräfte
durch zwei: in Querrichtung zur Fahrzeuglängsachse einander gegenüberliegende Federn
29, 30 erzeugt werden.
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In der rechten Hälfte der Abb. 8 sind Einbau der Feder 29 und deren
Verbindung mit den entsprechenden Druckstangen 25, 26 veranschaulicht. Die Feder
29 liegt mit Vorspannung zwischen dem Kopf 31 einer am Rahmen 2 um einen Bolzen
33 schwenkbar gelagerten Zugstange 32 und dem Boden 34 einer beweglichen Hülse 35,
deren Verlängerung als Zapfen 36 ausgebildet ist. Die Druckstangen 25, 26 sind um
den Zapfen 36 unter Abstützung gegen eine auf den Zapfen aufgeschraubte Mutter 58
drehbar gelagert und sind außerdem um die Bolzen 37, 38 seitlich schwenkbar. Durch
diese Anordnung wird jeder der :beiden Stangen 25, 26 Bewegungsfreiheit nach allen
Richtungen verliehen. Das freie Ende jeder Druckstange 25, 26 ragt in eine ihr gegenüberliegende,
am entsprechenden Drehgestellrahmen i bzw. 2 befestigte Stützpfanne 41. Die unter
Vorspannung eingesetzte Feder 29 übt auf das Dr.uckstangengelenk 36, 37, 38 eine
Druckkraft in Richtung zur Längsachse des Fahrzeuges aus und bewirkt damit das Aufliegen
der Druckstangen 25, 26 in den spitzwinkligen Böden der entsprechenden Stützpfannen
41. Desgleichen wird die Wirkung der Feder 30 auf :die :Druckstangen 27,
28 übertragen.
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Die beiden beweglichen Hülsen 35 sind über ein Hebelsystem miteinander
.gekuppelt (Abb. 7). Zu diesem Zweck sind die Hülsen 35 mit Zapfen 39 bzw. 43 versehen,
über die sie mit lotrecht Gchwenkbaren Kipphebeln 4o bzw. 42 verbunden sind. Die
Kipphebel sind in ihrer Mitte an den. Enden 44 bzw. 45 einer auf dem Gelenkzapfen
3 angeordneten Querstrebe 46 gelenkig gelagert, während die unteren Enden 47 bzw.
48 über ein gelenkiges, in, einer waagerechten Ebene angeordnetes Hebelsystem miteinander
verbunden sind. Dieses nach Art einer Nürnberger Schere ausgebildete Hebelsystem
besteht aus zwei gekreuzten Hebeln 49 und 5o, die um das untere Ende des Gelenkzapfens
3 :schwenkbar gelagert und über Stangen 51, 52, 53, 54 mit Verbindungsstücken 55
bzw. 56 gelenkig verbunden sind, die ihrerseits über Gelenke mit dien unteren Enden
47 bzw. 48 der Kipphebel 4o bzw. 42 verbunden, sind. Solange nun die Längsachsen
der Drehgestelle in einer Geraden liegen (Abb.8), gleichen sich die von den Federn
29 und 30 über die Druckstangen 25, 26 bzw. 27, 28 auf die Drehgestelle ausgeübten
Kräfte aus. Sobald aber die Längsachsen der Drehgestelle untereinander einen Winkel
bilden (Abb. io), drängen die Stützpfannen 41 an den sich nähernden Ecken der Drehgestellrahmen
beispielsweise die Druckstangen 27, 28 in der Fahrzeugsquerrichtung nach außen,
wobei sie unter sich einen spitzeren Winkel bilden müssen. Hierbei wird die Hülse
35 unter Zusammendrücken der Feder 30 e,benrdalls nach außen gezogen. Gleichzeitig
schieben sich auf der rechten :Seite die Druckstangen 25, 26 aus den Böden der Stützpfannen
41 heraus, da die entsprechenden Ecken der Drehgestellrahmen sich voneinander entfernt
haben. Dadurch aber, daß über die Zapfen 39 bzw. 43 und das mit ihnen verbundene
Hebelsystem 4o, 42 die beiden Hülsen 35 miteinander gekuppelt sind, wird auch die
rechte Hülse 35 unter Zusammendrücken der Feder 29 nach außen geschoben. Hierdurch
werden die Druckstangen 25, 26 entlastet; während beide Federn 29 und
30 mit vereinter Kraft auf die Druckstangen 27, 28 einwirken, wodurch ein
entsprechendes Rückholmoment erzielt wird.
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Bei. zunehmender Winkelverstellung der Drehgestelle ergibt sich trotz
der anwachsenden Spannung der Federn 29, 30 ein abnehmendes Rückholmoment,
da infolge der Verkleinerung des Winkels, den die Druckstangen 27, 28 unter sich
bilden; die Richtungen der von den Druckstangen übertragenen Rückholkräfte sich
den Drehzapfen der zwei Drehgestelle nähern.; dadurch kommen diese Kräfte auf sich
verkürzenden Hebelarmen zur Wirkung.
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Durch Auswahl des Winkels, den zwei Druck-Stangen unter sich bei .gestreckter
Lage der Drehgestelle
bilden, kann eine mehr oder weniger schnelle
Abnahme des Rückholmomentes vorausbestimmt werden.
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Dank dem zwischen dem Kopf 31 der Zugstange 32 und dem Boden 57 der
Hülse 35 nach Einspannen der Feder 29. vorhandenen Spielraum 57 kann nach Auftreten
eines Spieles in der Gelenkverbindung 3 der Drehgestelle letzteres Spiel durch Anziehen
der Mutter 58 ausgeglichen und damit die ursprüngliche Wirksamkeit der Vorrichtung
aufrechterhalten «erden.
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Nachstehend wird die Vorrichtung für ein durch einen Drehzapfen mit
dem Fahrzeugrahmen oder Wagenkasten verbundenes End- bzw. Zw ischendrehgestell beschrieben.
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Wie Abb. 12 und 13 zeigen, ist das Drehgestell 61 mit .dem Wagelikasten
62 des Fahrzeuges über den Drehzapfen 63 verbunden. An dem Wagenkasten 62 sind vier
elastische Puffer 65, 67 ,bzw. 66, 68 paarweise gegenüber den Anschlägen 6q., die
am Drehgestell 6i befestigt sind, angebracht und wie folgt aufgebaut: Der Puffer
65 beispielsweise bestellt aus einem Zylinder 69; der am Waäenkasten 62 angeordnet
ist und in dem ein Kolben 65a unter dem Druck der Feder 654 steht, die sich einerseits
auf die innere Endfläche des Zylinders 69 und andererseits auf (der Mittellwendung
des Kolbens 65a abstützt. Dieser letztere ist an seinem anderen Ende mit einem Kugelkopf
65d versehen, der über die mit einer Verschleißplatte 65f versehene Kugelpfanne
65e mit der einen lotrechten Fläche des Anschlages 64 in Berührung steht.
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Die vier Kipphebel 70, 71, 72 und 73 sind um die am Wagenkasten
62 befestigten Bolzen 70a, 7la, 72a und 73a drehbar gelagert. Andererseits dringt
das äußere Ende des Kipphebels 7o beispielsweise durch Aussparungen im Zylinder
69 und Kolben 65a und trägt einen lotrechten Bolzen 700, über den eine Stange 659
gelenkig mit dem Kolben 65a verbunden ist. Am anderen Ende des genannten Hebels
70 ist ein Zahnsegment 7o4 befestigt und steht im Eingriff mit dem Zahnsegment
7i4, das von dem zugeordneten Hebel 71 getragen wird.
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In gleicher Weise trägt der Kipphebel 72 ein Zahnsegment 7-24, das
mit dem Zahnsegment 734 des i zugeordneten Hebels 73 im Eingriff stellt.
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Aus Abb. 13 ersieht man, daß bei Abweichung des Drehgestelles 61 aus
der geradlinigen Lage mit dem Wagenkasten 62, d. h. nach Drehung um -einen gewissen
Winkel um den Zapfen 63, die Ansätze 64 des genannten Drehgestelles ,die Federn
654 der zwei einander diagonal gegenüberliegenden Puffer 65 und 68 zusammengepreßt
haben; die Rückholkraft, die sich aus der Zusammenpressung der Federn ergibt, wird
durch .die Wirkung der beiden anderen Puffer 66 und 6-7 verdoppelt dank der durch
die Kipphebel 7o bis 73 hergestellten Verbindung.
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In Abb. 15 und 16 ist eine abgewandelte Bauart der Puffer 65 bis 68
dargestellt, bei der beispielsweise für den Puffer 65 die Feder 65e nicht direkt
auf den am Anschlag 64. anliegenden Kolben 65a einwirkt, sondern auf einen Tauchkolben
65f', an den der Verbindungshebel 70 über die Lasche 651' und den Bolzen 7od angeschlossen
ist. Diese Abwandlung, die für ein Zwischendrehgestell gezeigt ist, kann auch bei
einem Enddrehgestell angewendet werden.
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In Abb. 15 und 16 ist der Zapfen 63 des Drehgestelles 61 in
einem in den Gleitschienen 8o seitlich verschiebbaren Schlitten 79 gelagert und
kann deswegen eine Verschiebungsbewegung C nach der einen oder der anderen Seite
der Fahrzeuglängsachse durchführen (Abb. i6). Andererseits haben die Anschläge 6.4u
des Drehgestelles, auf ,denen die Kolben 65a der Puffer 65 zur Anlage kommen, verlängerte
Anlageflächen, damit die Berührung der Kolben mit den Anschlägen während der :seitlichen
Verschiebungen d es Drehgestelles nach beiden Richtungen aufrechterhalten bleibt.
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Abb. 16 zeigt, daß bei einer Verdrehung des Zwischendrehgestelles
die Vorrichtung in grundsätzlich gleicher Weise arbeitet wie bei der in Abb. 2 veranschaulichen
Verdrehung eines Enddrehgestell.eg.
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Der indem ersten Teil der Beschreibung erwähnte Ersatz der Zahnsegmentverbindung
zwischen den Kipphebeln durch Stangen oder Schieber sowie die Verwendung von Preßluft
zur Erzielung eines gleichbleibenden Rückholmomentes können in gleicher Weise bei
der vorstehend beschriebenen Vorrichtung vorgesehen werden.