DE926914C - Laufwerk eines mehrgliedrigen Schienengelenkzuges - Google Patents

Description

Die Entwicklung im Eisenbähnfahrzeugbau der letzten Jahrzehnte hat sich in zunehmendem Maße mit dem Problem der mehrgliedrigen Gelenkzüge beschäftigt. Die diesbezüglich bekannten Erfindungen und Ausführungen haben zumeist das Prinzip der unmittelbar miteinander durch raumbewegliche Gelenke verbundenen Wagenkästen (Glieder) gemeinsam. Die Erfindung bezieht sich auf das bei diesen bekannten mehrgliedrigen Gelenkzügen verwendete Laufwerk.

Bisher wurden für solche Gelenkzüge als gemeinsames Laufwerk zweier Glieder (Wagenkästen) zweiachsige Jakobsdrehgestelle, Einachslaufwerke mit Laufgestell und fester Achse bzw. festgeführter Achse ohne Laufgestell oder audh im Rahmen gemeinsam oder getrennt gelagerte Losräder bekannt. Alle diese Ausführungen sollen dem Zweck dienen, die Laufeigenschaften der Züge zu verbessern und insbesondere eine bessere Kurvenläufigfceit zu gewährleisten, das Gewicht' der Gelenkzüge durch Fortfall eines oder mehrerer Laufwerke zu vermindern und damit die Investitions- und Betriebskosten zu senken. Die bisher bekannten Gelenkzüge dieser Art sind mit einer unverhältnismäßig hohen Zahl von Bauelementen belastet, wodurch die gewünschten Vorzüge der Gewichtserleiditerung und Kostensenkung gegenüber normalen Laufwerfcsanordnungen nicht erzielt werden. Außerdem führen die vielen kraftübertragenden Gelenke zu hohen Unterhaltungskosten. Bei den bekannten Gelenkzügen wurden ausschließlich feste, unmittelbar oder mittelbar gesteuerte Radsätze verwendet.

Gemäß der Erfindung ist das Laufwerk eines mehrgliedrigen Schienengelenkzuges, dessen ein-

zelne Glieder (Wagenkästen) an dem Stirnenden in der Mitte ungefedert durch, ein mindestens um eine lotrechte Achse drehbares Gelenk miteinander verbunden sind, wobei eine die Wagenkästen tragende Laufwerksanordnung unter jedem Gelenk der Kästen vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufwerkanordniung durch eine sogenannte freie Lenkachse gebildet ist, auf deren Tragfedern sich die gegenüberliegenden Enden der benachbarten Kästen stützen.

Die Anordnung unterscheidet eich von den bisher bekannten Laufwerken für mehrgliedrige Gelenkzüge dadurch vorteilhaft, daß sie mit einem Minimum an Bauteilen bekannter Ausführung eine gleiche, wenn nicht sogar bessere Wirkung erzielt. Daneben ist die Ersparnis an verschleiß baren Bauteilen beachtlich. Wesentlich dabei ist also, daß eine große Zahl der Bauelemente unverändert aus dem bisherigen Waggonbau übernommen werden ao kann und weitere nur geringfügig geändert zu werden brauchen. Die Federgehänge der freien Lenkac'hsen werden an den Enden der benachbarten Wagenkästen aufgehängt und bewirken in Verbindung mit dem ungefederten Gelenk der gekuppelten Glieder in einfacher Weise je nach den gewählten Achsständen eine radiale oder annähernd radiale Einstellung der Radsätze. Darüber hinaus wird durch die Veränderung der Gehängewinfcel beim Kurvenlauf des Gelenkzuges eine für den Lauf derselben günstige Wirkung dadurch erzielt, daß das · in der Außenkurve Hegende Gehänge den Wagenkasten hebt und das in der Innenikurve liegende Gehänge diesen senkt. Durch Verlagerung des Wagenschwerpunktes wird auf diese Weise der Einfluß der Zentrifugalkräfte gemindert und die Möglichkeit gegeben, Kurven mit höheren als bisher möglichen Geschwindigkeiten' zu durchfahren.

Besonders günstige Laufeigenischaften zeigt diese Laufwerksanordnung, wenn man ihr nach einem weiteren Gedanken der Erfindung die bekannten Merkmale des überkritischen Laufwerks, wie steile Radreifenkegelneigungen, lange Federgehänge, große Quiörspiele usw., gibt. Dann schwingen die freien Lenkachsen in den langen Gehängen mit hoher Erregerfrequenz unter dem Zugverband, ohne dessen Masse wesentlich zu beeinflussen, sobald die bei niedriger Geschwindigkeit liegende Resonanz mit der Eigenquer- und Eigendrehschwingungszahl der Wagenkästen überwunden ist.

Darüber hinaus kann man nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung zur Erzielung der bekannten S tab wirkung die um die lotrechte, Achse mögliche Drehbewegung der Gelenke in den geraden Gleisabschnitten mittels Federkraft ausschalten, so daß die Wagenkästen auch nicht mehr die kleinen Drehbewegungen um ihre lotrechten Mittelachsen, sondern nur noch reine Querschwingunigen ausführen können. Wählt man dabei ein überkritisches Laufwerk, dann hat die Stabwirkung nicht mehr die entscheidende Bedeutung wie bei den früheren unterkritischen Laufwerken, bei denen sie unbedingt notwendig war.

Die radiale Einstellung der Mittelradsätze läßt sich bei dem führenden und auch nachlaufenden Radsatz naturgemäß nur unvollkommen und nicht ohne besondere Steuerung erreichen. Diese Radsätze werden sich jedoch als freie Lenkachsen entsprechend den Laufkreisunterschieden der beiden Räder des Radsatzes unbeeinflußt durch den zweiten, an der Außenschiene anlaufenden Radsatz günstig in den Kurven einstellen. Es werden also mehrgliedrige Gelenkzüge, die nur mit sogenannten freien Lenkachsen ausgerüstet sind, sowohl im geraden Gleis als auch in den Kurven gute Laufeigenschäften haben. Die Überhänge der führenden Radsätze sind dabei so gewählt, daß der Achsdruck aller Radsätze gleich ist, so daß eine gleichmäßige Bremsung aller Radsätze durchgeführt werden kann. Die Bremsanordnung kann z. B. im Mittelglied eines dreigliedrigen Gelenkzuges so vorgesehen werden, daß mit einem Bremszylinder die Abbremsung aller Radsätze durchgeführt werden kann, wodurch die Einsparung zweier weiterer Bremsausrüstungen möglich ist. Auch erscheint die Verwendung der normalen Klotzbremse durchaus gegeben.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt. Es zeigt

Fig. ι einen dreigliedrigen Gelenkzug im Aufriß und Fig. 2 im Grundriß,

Fig. 3 die Anordnung der freien Lenkachse als Mittelachse unter dem Gelenkpunkt der Glieder (Wagenkästen) im Aufriß,

Fig. 4 die Stellung der Achshalter zum Achslagergehäuse beim Kurvenlauf des Gelenkzuges,

Fig. 5 eine Ausführungsmöglichkeit für die Führung der freien Lenkachse mit konstantem Längs- und Qüerspiel,

Fig. 6 bis 8 die Stellung des Federgehäuses beim Lauf des Gelenkzuges, und zwar Fig. 6 in der Geraden, Fig. 7 im Außen- und Fig. 8 im Innenbogen der Kurve, sowie

Fig. 9 und 10 den mehrgliedrigen Gelenkzug im Auf- und Grundriß bei Verwendung von führenden freien Lenkachsen im Laufgestell.

In Fig. ι und 2, in welchen als Beispiel ein dreigliedriger Gelenkzug im Auf- und Grundriß dargestellt ist, bezeichnet 1 die Endglieder, während das Mittelglied mit 2 gekennzeichnet ist. Die ungefederte Gelenkkupplung 3 verbindet die einzelnen Glieder raumbeweglich, und zwar um die lotrechte Gelenkachse und die horizontale Querachse, drehbeweglich miteinander. Mittels der, wie bekannt, seitlich zwischen den Gliedern 1, 2 beidseitig angeordneten Führungen 4 wird eine Drehbewegung der Wagenkästen 1, 2 gegeneinander um die horizontale Längsachse verhindert. Baut man z. B. in diese Führungen, wie bekannt, mit einer bestimmten Vorspannung Druckfedern ein, dann wird die für den Lauf in der Geraden günstige bekannte Stabwirkung des Zuges erzielt.

Bei sämtlichen Radsätzen S, sowohl den End- als auch Mittelradsätzen, werden zweckmäßig die für ein überkritisches Laufwerk charakteristischen langen Gehänge 6 in bekannter Ausführung ver-

wendet. Die Achshalterpartie 7 der Endradsätze 5 ist normal geschlossen und mit Achshaltersteg versehen, während die Mittelradsätze 5 offene Achshalteranordnung 8 haben.
Fig. 3 und 4 zeigen diese offene Achshalteranordnung. An den Gliedern 1, 2 des Zuges ist jeweils ein Achstialter 9 befestigt, an welchen die bogenförmigen Führungen 10 des Achslagers 11 mit balligen Gleitstücken 12 der Achshalter 9 bei Ausnutzung des Quer spiels 15 der Radsätze 5 zur Anlage kommen. Das Längsspiel 13, 14 zwischen Achshalter 9 und Achslager 11 ist in Mittelstellung des Radsatzes so bemessen, daß bei Durchlauf der kleinsten zu befahrenden Kurve das Längsspiel 13 der freien Lenkachse 5 gewährleistet bleibt. Fig. 4 zeigt die Stellung der Achshalter 9 beim Kurvenlauf zum Achslager 11, und zwar wird in der Innenkurve A sich der verminderte Abstand 13, in der Außenkurve B der erweiterte Abstand 14 sich ergeben. Die Achshalter 9, die eine Drehbewegung um das Gelenk 3 der Glieder 1, 2 des Zuges ausführen, müssen mit balligen Gleitstücken 12 versehen sein, die das gewünschte Ouerspiel 15 der freien Lenkachse von den Führungen 10 haben. Fig. 5 zeigt eine Möglichkeit, die Längsspiele der freien Lenkachse 5 konstant zu halten. Es bezeichnet 13 das konstante Längsspiel, 16 einen festen Rahmen und 17 das Gestänge einer an den Achshaltern 9 angelenkten Parallelogrammführung, die den Rahmen 16 symmetrisch zum Achslager 11 führt.

Fig. 6 bis 8 zeigen die Stellung des Federgehänges 6 in Mittelstellung 18 sowie bei Außen- und Innenkurve. Es ist ersichtlich, daß sich sowohl die Abstände zwischen den Wagenkästen als auch die von Schienenoberkante bis Unterkante der Langträger verändern. Der Abstand 18 bei Mittelstellung beträgt z. B. 354 mm, der Abstand 19 bei Innenkurve 224 mm und der Abstand 20 bei Außenkurve 484 mm. Die entsprechenden Höhenabstände betragen dabei 920, 883 und 990 mm. Desgleichen ist die Verkleinerung bzw. Vergrößerung des Gehängewinkels in Abhängigkeit vom Abstand der Federbockaugen beim Kurvenlauf ersichtlich. Wie man aus den Fig. 6 bis 8 erkennt, hebt sich der Wagenkasten auf der Außenseite und senkt sich auf der Innenseite beim Kurvenlauf. Der bei einem Gehänge von ungefähr 300 mm Länge bewirkte Höhenunterschied beträgt durch die Winkeländerung des Gehänges an den Federböcken in einer ioo-m-Kurve etwa 100 mm. Da die Gehänge des führenden Radsatzes und des Endradeatzes diese hebende und senkende Wirkung auf den Wagenkasten nicht haben, werden die genannten 100 mm nicht voll wirksam, sondern im Rahmen der Elastizität des Wagenkastens und der Federn etwas reduziert. Lagert man die Endradsätze jedoch gemäß Fig. 9 und 10 in, besonderem Rahmen 21, auf die in der Mitte der Kasten sich gelenkig mit Kugeln, Rollen 22 od. dgl. aufstützt, dann kann man das von den Mittelradsätzen 5 ausgehende Heben und Senken der Wagenkästen zum Ausgleich der Zentrifugalkraft voll ausnutzen. Es ist offensichtlich, daß durch diese hervorragende Wirkung der Lauf des Verbandes durch Kurven wesentlich beschleunigt werden kann.

Eine zweite günstige Wirkung der vorgeschlagenen Anordnung der freien Lenkachse ist insofern vorhanden, als beim Kurvenlauf eine je nach den gewählten Achsständen radiale oder fast radiale Einstellung der Radsätze in den Kurven erreicht wird. Bei dem führenden und nachlaufenden Endradsatz 5 ist diese radiale Einstellung naturgemäß nicht möglich. Da diese jedoch freie Lenkachsen sind, stellen sie sich entsprechend ihren Laufkreisunterschieden unbeeinflußt durch den zweiten, an der Außenschiene anlaufenden Radsatz günstig in die Kurven ein. Die mit der Erfindung vorgeschlagenen Gelenkzüge werden daher sowohl bessere Laufeigenschaften im geraden Gleis als auch in den Kurven haben.

Es besteht auch die Möglichkeit, die als normale freie Lenkächsen ausgebildeten Endradsätze des Gelenkzuges oder die gemäß Fig. 9 und 10 in besonderen Rahmen 21 gelagerten, als freie Lenkachsen ausgebildeten Endradsätze vom nächstliegenden Zwischenradsatz aus durch ein Gestänge in die Kurven radial oder annähernd radial einzustellen. Sowohl bei normal eingebauten Endradsätzen als auch bei in den besonderen Rahmen 21 gelagerten Endradsätzen ist es außerdem möglich, durch ein Gestänge die hebende und senkende Wirkung des Federgehänges 6 der Zwischenradsätze auf die Endradsätze zu übertragen.

Als weiterer Vorteil muß hervorgehoben werden, daß im Gegensatz zu anderen bisher vorgeschlagenen Lösungen die Abbremsung sämtlicher Räder mit der bekannten Klotzbremse möglich ist. Bei einem dreiteiligen Gelenkzug nach Fig. 1 und 2 können von einem Bremsapparat unter dem Mittelwagen sämtliche Radsätze abgebremst werden. Auch bei vier- und mehrgliedrigen Gelenkzügen können mehrere Radsätze von einem Bremsapparat bedient werden, so daß das vorgeschlagene Laufwerksystem einen geringen Aufwand an Anschaffungs- und Unterhaltungskosten für die Bremse im Gegensatz zu anderen bisher bekannten Lösungen verursacht. Da fast ausschließlich bekannte Elemente beim Aufbau des Gelenkzuges verwendet werden, kann auch allgemein gesagt werden, daß die Kosten für Neubau und Unterhaltung, bezogen auf je Tonne Tragfähigkeit oder die Sitzplatzzahl, sehr niedrig liegen werden. Auch das erzielbare Eigengewicht je Tonne Tragfähigkeit bzw. Sitzplatzzahl wird durch andere Konstruktionen kaum zu unterbieten sein.

Die Unteransprüche gelten ausschließlich in Verbindung mit Anspruch 1.

Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Laufwerk eines mehrgliedrigen' Schienenr gelenkzuges, dessen einzelne Glieder (Wagenkästen) an den Stirnenden in der Mitte ungefe-

   dert durch ein mindestens um eine lotrechte Achse drehbares Gelenk miteinander verbunden sind, wobei ein die Wagenkasten (i, 2) tragendes Laufwerk unter jedem Gelenk der Kästen vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufwerk durch eine sogenannte freie Lenkachse (5) gebildet ist, auf deren Tragfedern sich die gegenüberliegenden Enden der benachbarten Kästen stützen.
2. 2. Laufwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die freie Lenkachse (5), wie bekannt, für überkritischen· Lauf 'eingerichtet ist.
3. 3. Laufwerk nach den Ansprüchen 1 und 2, bei dem die um die lotrechte Achse schwenkbaren Wagenkasten an den beiden Seiten durch unter Federdruck stehende Längsführungen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der Gelenke (3) um die lotrechte Achse

   ao nur unter Überwindung einer starken Federkraft geschieht, so daß sich der gesamte Gelenkzug (1, 2, 1) in der Geraden praktisch ohne gegenseitige Bewegung der Wagenkasten wie ein einteiliger gerader Stab bewegt.
4. 4. Laufwerk nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blatttragfedern der freien Lenkachsen (5) zur Erzielung des überkritischen Laufs, wie bekannt, über lange Federgehänge (6) mit den beiden Enden der benachbarten Wagenkasten (1, 2) verbunden sind.
5. 5. Laufwerk nach den Ansprüchen 1 bis 4,'dadurch gekennzeichnet, daß auch die Achshalterhälften (9) der freien Lenkachse (5) an den einander zugewandten Enden von zwei benachbarten Wagenkasten (1, 2) befestigt und mit balligen Achshaltergleitbacken (12) mit bogenförmigen Führungen (10) der Achslager (11) zusammenarbeiten.
6. 6. Laufwerk nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Endradsätze des Gelenkzuges freie Lenkachsen sind und die Achsstände und Kastenlängen in- einem solchen Verhältnis zueinander stehen, daß die Achsdrücke unter sämtlichen Radsätzen des Zuges gleich sind.
7. 7. Laufwerk nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein von den Enden der Wagenkästen (1, 2) oder von den Achshalterhälften (9) gesteuertes Führungsgestänge (17) die Längsspiele (13) der Achslagergehäuse (11) der sogenannten freien Lenkachsen (5) auch beim Kurvenlauf konstant hält.
8. 8. Laufwerk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Lenkachsen (5) an den Enden des Gelenkzuges durch ein Gestänge od. dgl. von den nächstliegenden Zwischenradsätzen bogensenkrecht oder wenigstens annähernd bogensenkrecht eingestellt werden und/ oder das in den Kurven eintretende Heben und Senken des Federgehäuses (6) der Zwischenradsätze durch ein Gestänge auf die Endradsätze übertragen wird.
9. 9. Laufwerk nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Lenkachsen zweier oder mehrerer Wagenkasten von einem Bremszylinder aus abgebremst werden.

   Angezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 441 097, 552 538, 620518, 669145, 724729, 862458;

   schweizerische Patentschrift Nr. 253 860;
   Großdeutscher Verkehr, 1942, S. 553 bis 562.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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