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Drehgestellführung für Schienenfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich
auf eine Drehgestellführung für Schienenfahrzeuge, bei der unter Vermeidung eines
zentralen Drehzapfens der Drehgestellrahmen gegenüber dem Fahrzeugrahmen durch Quer-
und/oder Längskräfte übertragende Gelenke ierecke geführt ist.
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Bei einer bekannten Drehgestellführung dieser Art ist sowohl zur Übertragung
der Längs- als auch der Querkräfte j e ein Gelenkviereck vorgesehen, das aus einem
gleicharmigen Doppelhebel und zwei parallelen, gleich langen, in Richtung der Kraftübertragung
liegenden Lenkern besteht, die mit einem Ende am Doppelhebel und mit dem anderen
Ende am Fahrzeugrahmen angelenkt sind. Diese Art von Drehgestellführung ermöglicht
jedoch nur die Charakteristik eines festen zentralen Drehzapfens, der, wie hinreichend
bekannt ist, nicht in allen Fällen zu verwenden ist. Um diese Einschränkung zu vermeiden,
sind bekannte Drehgestellführungen geschaffen worden, bei denen die Längskräfte
durch Gelenkvierecke und die Querkräfte durch zwischen gewölbten Bahnen rollende
Gummikugeln übertragen werden, so daß dadurch bei einer Verschiebung der Drehgestelle
in Querrichtung eine Rückstellkraft erzeugt wird. Außerdem sind hierbei an den Gelenkvierecken
Dämpfungsvorrichtungen vorgesehen, welche die Drehbewegung des Drehgestells um die
ideelle lotrechte Drehachse dämpfen sollen. Diese Drehgestellführung erlaubt jedoch
keine die Laufruhe wesentlich fördernde Tiefanlenkung zur Übertragung der Querkräfte.
Um die Tiefanlenkung zu ermöglichen, ist gemäß einem älteren Vorschlag in einer
drehzapfenlosen Drehgestellführung, bei der die Querkräfte durch eine wie ein Gelenkviereck
wirkende, aus Lenkern, Winkelhebeln und einer
Zugstange bestehende
Lenkhebelverbindung übertragen werden, in der Zugstange eine Rückstellvorrichtung
vorgesehen worden. Diese Ausbildung ergibt jedoch keine theoretisch richtige Kreisführung;
da die Lenkhebelverbindung nicht die exakte Bewegung eines Gelenkvierecks ermöglicht.
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Hier setzt nun die Erfindung ein, deren. Aufgabe darin zu sehen ist,
die drehzapfenlose Drehgestellführung der eingangs genannten Gattung mit Gelenkvierecken,
die ausschließlich durch je einen Doppelhebel und zwei an diesem angreifende Lenker
gebildet werden, so auszubilden, daß sie die Charakteristik eines quer und gegebenenfalls
auch längs verschiebbaren Drehzapfens auch dann aufweist, wenn Tiefanlenkung bei
beschränkten. Platzverhältnissen zu verwirklichen ist: Zur Lösung dieser Aufgabe
wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die beiden Rahmen, nämlich der Fahrzeug-
und der Drehgestellrahmen, durch mindestens ein in Reihe zu den Rahmenanlenkstellen
wenigstens eines Gelenkvierecks gerschaltetes, federnd nachgiebiges Glied verbunden
sind, das in der Richtung, in, der das Gelenkviereck Kräfte überträgt, nachzugeben.
vermag, so daß die mögliche Relativbewegung zwischen Drehgestellung Fahrzeugrahmen
derjenigen einer Drehgestellführung mit einem längs und/oder quer verschiebbaren.
Drehzapfen entspricht.
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In der Zeichnung sind fünf Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäß
ausgebildeten, drehzapfenlosen, längs bzw. quer verschiebbaren Drehgestellen dargestellt.
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Grundsätzlich werden im folgenden die Anlenkstellen am Fahrzeugrahmen
i bzw. Wagenkasten mit F, diejenigen am Drehgestellrahmen2 mit D und diejenigen
der Lenker 3 mit den als Doppelhebel ausgebildeten Verbindungsgliedern 4 und 5 mit
A bezeichnet. Ferner sind die lotrechte Längsmittelebene des Drehgestells mit x
und seine lotrechte Quermittelebene mit y bezeichnet, wobei die Schnittlinie der
beiden Ebenen x und y stets die lotrechte ideele Drehachse o eines Drehgestells
bilden. soll.
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Das Ausführungsbeispiel nach Abb. i zeigt eine Drehgestellführung,
die im grundsätzlichen Aufbau mit dem Ausführungsbeispiel nach einem älteren Vorschlag
übereinstimmt. Bei diesem ist zur Kraftübertragung in Längs- und Querrichtung jeweils
ein Gelenkviereck vorgesehen. Das Gelenkviereck zur 1Jbertragung der Längskräfte
ist mit. den freien Enden der in Fahrtrichtung liegenden Lenker 3 in der Quermittelebene
y symmetrisch zur Längsmittelebene x am Drehgestelirahmen 2 aasgelenkt, während
die anderen Enden der Lenker 3 durch einen am Fahrzeugrahmen i aasgelenkten quer
liegenden Doppelhebel 5 miteinander verbunden sind. Das zweite die Querkräfte übertragende
Gelenkviereck hat zwei in. der Längsmittelebene x außerhalb des Drehbereiches des-
Drehgestells am Fahrzeugrahmen. z angeordnete Anlenkstellen F für die freien Enden,
der Lenker 3. Der die parallel liegenden Lenker 3 verbindende, in Fahrtrichtung
liegende Doppelhebel 4 ist über die eine .Anlenkstelle A hinaus in Richtung auf
die Drehgestell mitte verlängert und in der Quermittelebene y an Drehgestellrahmen
2 aasgelenkt.
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Erfindungsgemäß wird j e eine Anlenkstelle F de: beiden Gelenkvierecke
in der Richtung, in der das betreffende Gelenkviereck Kraft überträgt, ent gegen
der Wirkung von Federn verschiebbar aus gebildet.
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Die Anlenkstelle F des quer zur Längsmittel. ebene x liegenden Doppelhebels
5 des die Längs. kräfte übertragenden Gelenkvierecks ist beispielsweise mit einer
an sich bekannten, in Fahrtrichtung wirkenden Blattfederrückstellvorrichtung 6 verbunden.
Diese besteht aus zwei voneinander abgekehrten, an ihren Enden durch Zuganker 7
verbundenen, zum Doppelhebel 5 parallelen Blattfedern 8, deren Federbunde miteinander
zugekehrten Zapfen 9 versehen sind: Beide Zapfen 9 sind in Bohrungen eines am Fahrzeugrahmen
i fest angebrachten Rahmens io geführt, in dessen rechteckiger Ausnehmung ein am
Doppelhebel 5 - gegebenenfalls mittels Silentblocs - aasgelenktes Gleitstück i i
geführt ist. Auf dieses wirken die in den Rahmen io hineinragenden Enden der Zapfen
9 in bekannter Weise ein.
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Bei dem zweiten zur übertragung der Querkräfte dienenden Gelenkviereck
wird zum Erzielen der gewünschten Querbeweglichkeit zwischen Dreh gestellrahmen
2 und Fahrzeugrahmen i an der Anlenkstellc F eines der- beiden Lenker 3 -eine Rückstellvorrichtung
12 vorgesehen, die in ihrem Aufbau und ihrer Wirkungsweise der vorbeschriebenen
Rückstellvorrichtung 6 entspricht. Nur liegt hierbei ihr Federweg quer zur Fahrtrichtung,
und das Gleitstück ii ist mit einer Anlenkstelle F eines Lenkers 3 verbunden. Vorteilhaft
werden wieder sämtliche Anlenkstellen A, F und D wienüblich in Silentblocs
gelagert. Das Einstellen der Rückstellvorrichtung 6 und 12, erfolgt in beiden Fällen
durch Verstellen der Spannmuttern 13 der Zuganker 7.
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Bei der Anordnung der Rückstellvorrichtung 6 an der Anlenkstelle F
des quer liegenden Doppelhebels 5 ist die Verschiebung zwischen Fahrzeug rahmen
i und Drehgestellrahmen 2 gleich dem möglichen Federweg der Rückstellfedern der
Rückstellvorrichtung 6. Beim Anbringen an einer AnlenkstelleF der Lenker 3 ist jedoch
für den Federweg der Rückstellvorrichtung 12 das Hebelverhältnis der in Kraftrichtung
nachgiebigen Anlenkstellen D und A2 des Doppelhebels 4 zu seiner unnachgiebigen
Anlenkstelle A1 zu berücksichtigen; das gleiche gilt für die kräftemäßige Bemessung
der Rückstellvorrichtung i2. Es kann auch je nach der erforderlichen Verschiebbarkeit
nur an einem Gelenkviereck eine Rückstellvorrichtung 6 oder 12 vorgesehen werden.
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Wirkt beispielsweise eine Querkraft auf das Drehgestell, so wird diese
nur durch die dritte Anlenkstelle D des in. der Quermittelebene y aasgelenkten,
längs laufenden Doppelhebels 4 auf den Fahrzeugrahmen i übertragen. Hierbei wird
der Doppelhebel 4 um die Anlenkstelle A1 des fest am Fahrzeugrahmen i aasgelenkten
Lenkers 3 als Drehpunkt
schwenken, und zwar so lange, bis das Moment
aus der Rückstellkraft der Federn der Rückstellvorrichtung 12 gleich dem der Querkraft
ist. Dadurch ist die Charakteristik einer Drehgestellführung mit seitenbeweglichen,
federgefesselten Drehzapfen erreicht. Die in Längsrichtung wirkende Rückstellvorrichtung
6, deren Wirkung ohne weiteres aus Abb. i zu ersehen ist, ist zum Erzielen eines
stoßfreien und weichen Aasfahrens bzw. Bremsens gedacht.
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Abb. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in der Wirkung
genau dem vorhergehenden entspricht. Der Unterschied besteht darin., daß diese Drehgestellführung
keine für sich angeordnete Rückstellvorrichtung 6 oder 12 aufweist. Deren Wirkung
wird jedoch dadurch erreicht, daß die Doppelhebel 1q. und 15 selbst in der Richtung,
in der das betreffende Gelenkviereck Kraft überträgt, biegungselastisch ausgeführt
sind, beispielsweise als doppelseitig und symmetrisch zu ihrer Längsachse geschichtete
Blattfedern.
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In Abb. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt. Die Übertragung
der Längs- und Querkräfte erfolgt wiederum j e durch ein Gelenkviereck. Das Gelenkviereck
zur Übertragung der Längskräfte ist symmetrisch zur Längsmittelebene x auf einer
Seite der Quermittelebene y angeordnet, derart, daß die Anlenkstellen D der Lenker
3 in einer Parallelebene zur Quermittelebene y liegen. In dem in der Draufsicht
trapezförmigen Doppelhebel 5 ist eine an sich bekannte, mit Gummifederelementen
versehene Rückstellvorrichtung 16 angeordnet. Dazu wird im Doppelhebel 5 eine rechteckige
Ausnehmung vorgesehen, in welche ein am Fahrzeugrahmen i, beispielsweise, wie bekannt,
mittels Silentblocs aasgelenktes, rechteckiges Blockstück 17 hineinragt. Zwischen
den längs liegenden Seiten von Blockstück 17 und Ausnehmung ist je eine Gummischicht
18 einvulkanisiert. Dadurch ergibt sich eine federnde Verschiebbarkeit zwischen
Fahrzeugrahmen i und Drehgestell in Fahrtrichtung. Zur Begrenzung des Federweges
sind an den Querseiten der Ausnehmung, wie gleichfalls bekannt, Gummipuffer i9 vorgesehen,
auf die das Blockstück 17 bei Überschreiten der normalen, von den Gummischichten
aufzunehmenden Kräfte zum Aufliegen kommt. Eine derartige Rückstellvorrichtung 16
hat die bekannten Vorteile, vollkommen wartungsfrei zu sein und gut dämpfend zu
wirken.
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Das zweite zur Übertragung der Querkräfte vorgesehene Gelenkviereck
liegt auf einer Seite der Längsmittelebene x, in welcher auch die Anlenkstellen
D der Lenker 3 vorgesehen sind, von denen die eine unnachgiebig am Drehgestellrahmen
2 aasgelenkt ist. Die andere Anlenkstelle D ist mit dem topfartigen Gehäuse 2o einer
an sich bekannten, jedoch weniger gebräuchlichen Rückstellvorrichtung 21 gelenkig
verbunden, deren in das Gehäuse 2o hineinragende Zug- und Druckstange 22 mit ihrem
freien Ende am Drehgestellrahmen 2 befestigt ist. Auf dem in das Gehäuse 2o hineinragenden
Teil der Zug- und Druckstange 22 befindet sich eine als Rückstellfeder dienende
Schraubenfeder 23; die zwischen zwei Federtellern 24 und 25 angeordnet ist. Jeder
Federteller 2q, und 25 stützt sich gleichzeitig auf einen im Gehäuse 20 angebrachten.
Ringbund 26 oder 27 und einen auf dem hineinragenden Teil der Zug- und Druckstange
22 vorgesehenen Bund 28 oder 29 ab. Der am offenen Ende des Gehäuses 2o angeordnete
Ringbund 26 und der diesem zugeordnete, auf der Zug- und Druckstange 22 vorgesehene
Bund 28 können verstellbar ausgeführt werden, um die Vorspannung der Rückstellvorrichtung
2i den Betriebsverhältnissen anpassen zu können.
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Durch in Pfeilrichtung auftretende Querkräfte wird die Rückstellfeder
23 zwischen dem verstellbaren Ringbund 26 am Gehäuse 20 und dem innenliegenden festen
Bund 29 der in das Gehäuse hineinragenden Zug- und Druckstange 22 durch die Federteller
24 und 25 zusammengedrückt. Bei Druckbeanspruchung der Rückstellvorrichtung 21,
hervorgerufen durch Querkräfte entgegen der Pfeilrichtung, wird die Rückstellfeder
23 zwischen den beiden anderen Bunden 27 und 28 von beiden Federtellern 24 und 25
wiederum auf Druck beansprucht, so daß die Rückstellfeder 23 in beiden Fällen nur
Druckkräfte aufnehmen muß.
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Diese Rückstellvorrichtungen 21 können. an Stelle der stählernen Schraubenfeder
23 auch mit einem Gummifederelement versehen werden.
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Die Drehgestellführung nach Abb. q. entspricht im grundsätzlichen
Aufbau derjenigen nach Abb. i. Hierbei sind Rückstellvorrichtungen 2i der in dem
vorgehenden Beispiel beschriebenen Art in den Lenkern 3 bzw. an Stelle der Lenker
3 angeordnet. Das Gelenkviereck zur Übertragung der Längskräfte weist für jeden
Lenker 3 eine derartige Rückstellvorrichtung 21 auf, die so angeordnet sind, daß
z. B. das topfartige Gehäuse an den Anlenkstellen A des Doppelhebels 5 und die Zug-
und Druckstange 22 an den Anlenkstellen D am Drehgestellrahmen 2 aasgelenkt sind.
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Bei dem zur Übertragung der Querkräfte dienenden Gelenkviereck ist
jedoch wie bei den Beispielen nach Abb. i und 3 nur ein Lenker 3 durch eine Rückstellvorrichtung
2i in der beschriebenen Art und Weise ersetzt. Während bei der Anordnung von zwei
Rückstellvorrichtungen 21 die kinematischen Verhältnisse wegen der gleichen Längung
bzw. Verkürzung der Lenker keine Änderung erfahren, da es -sich stets um in Dreikurbelsystem
mit parallelen, gleich langen Kurbeln handelt, tritt bei Verwendung einer Rückstellvorrichtung
2i an Stelle eines Lenkers 3 eine Änderung ein, die durch die Verlängerung bzw.
Verkürzung des Abstandes der Anlenkstellen F und A2 hervorgerufen wird; bei den
kleinen Drehwinkeln der Drehgestelle jedoch sind diese verhältnismäßig kleinen Längenänderungen
praktisch ohne Einwirkung auf die Drehbarkeit.
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In den bisher beschriebenen Beispielen sind die Längs- bzw. Querkräfte
je von einem Gelenkviereck übertragen worden. Es können aber auch mehrere Gelenkvierecke
zur Übertragung der Kräfte in einer Richtung dienen. Soll bei dieser Anordnung
eine
elastische Verschiebbarkeit in der Richtung erzielt werden, in der die Gelenkvierecke
Kräfte übertragen, so ist es notwendig, daß sämtliche Gelenkvierecke mit je mindestens
einer Rückstellvorrichtung, z. B. 6, 12, 16 oder 21, deren Federweg in der Kraftrichtung
liegt, versehen werden.
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Ein Beispiel dieser Art, bei dem außerdem nur die Ouerkräfte durch
Gelenkvierecke übertragen werden, zeigt Abb. 5. Die Grundanordnung entspricht der
Drehgestellführung nach einem älteren Vorschlag. Die Längskräfte werden durch die
in der Längsmittelebene x zwischen Fahrzeugrahmen. i und Drehgestellrahmen 2 angebrachte
Druckflächenpaare 30, 31 übertragen. Die Querkräfte werden dagegen durch zwei symmetrisch
zur Längsmittelebene x angeordnete Gelenkvierecke übertragen, an denen jedes zur
Quermittelebene y symmetrisch ist. Dabei sind die in Fahrzeuglängsrichtung liegenden
Doppelhebe14 mit einer Rückstellvorrichtung 6 oder 12 nach Abb.. i ausgerüstet.
Ferner ist jeder Doppelhebel 4 -mit einer rechteckigen Ausnehmung versehen, in welcher
sich das am Drehgestellrahmen 2 angelenkte Gleitstück ii befindet, aus das in bekannter
Weise die in Bohrungen: des Doppelhebels 4 geführten, in der Quermittelebene. y
liegenden Zapfen 9 der Federbunde der an ihren Enden durch Zuganker 7 verbundenen
Blattfedern 8 einwirken. Das Ein- und. Nachstellen der Rückstellvorrichtungen ist
in diesem Fall besonders einfach, da die Spannmuttern 1g der Zuganker 7 sehr leicht
zugänglich sind.
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Die Rückstellvorrichtungen, z. B. 6, 12, 16 oder 21, sind nicht an
die dargestellten und be schriebenen Beispiele gebunden. Es liegt im Rahmen der
Erfindung, an Stelle einer Federrückstellvorrichtung eine pneumatische, hydraulische
oder sonstwie geartete Rückstellvorrichtung vorzusehen.