EP0144821B1 - Doppelfahrwerk für Schienenfahrzeuge - Google Patents

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EP0144821B1
EP0144821B1 EP84113714A EP84113714A EP0144821B1 EP 0144821 B1 EP0144821 B1 EP 0144821B1 EP 84113714 A EP84113714 A EP 84113714A EP 84113714 A EP84113714 A EP 84113714A EP 0144821 B1 EP0144821 B1 EP 0144821B1
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EP
European Patent Office
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axles
wheels
transverse
chassis
longitudinal
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EP84113714A
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English (en)
French (fr)
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EP0144821A1 (de
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Fritz Dr.-Ing. Frederich
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Duewag AG
Original Assignee
Duewag AG
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F3/00—Types of bogies
    • B61F3/16—Types of bogies with a separate axle for each wheel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
    • B61F5/38—Arrangements or devices for adjusting or allowing self- adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves, e.g. sliding axles, swinging axles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
    • B61F5/38—Arrangements or devices for adjusting or allowing self- adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves, e.g. sliding axles, swinging axles
    • B61F5/44—Adjustment controlled by movements of vehicle body

Definitions

  • the invention relates to a chassis for rail vehicles, in particular for driving on routes with many and narrow tracks, which independently rotates on separate wheel axles and with them pivotable about vertical vertical axes, which are coupled in order to achieve correct angular settings for the rails in their steering movement .
  • an automatic, correct angle adjustment of all wheels in narrow curves is to be made possible in order to be able to drive on such curves without constraint and thus with little wear and noise.
  • the constraint-free curve travel not only protects the wheels and the rails, but also saves drive energy.
  • the desired running gear must allow a smooth and low-wear running in a straight track at higher driving speeds.
  • bogies which usually have a frame and wheel sets rotatably mounted thereon, each of which consists of two wheels and a wheel set shaft with which the two wheels are firmly connected.
  • the bogie swivels relative to the vehicle body around a central pivot point, which can be formed by a pivot.
  • the wheelsets can not take the desired radial settings, but remain parallel to each other because of their rigid connection to the bogie frame. In this case, the wheel planes are at undesirable contact angles to the rails.
  • the peripheral speeds of the wheels do not correspond to the required rolling speeds, which are greater on the outer rail than on the running rail laid in the inner curve.
  • a rail vehicle with four wheels which rotate independently on separate wheel axles and can be pivoted in pairs about vertical vertical axes.
  • a mechanical control device is provided, which essentially consists of a coupling half and an associated linkage mounted on the vehicle. Horizontal swiveling movements of the wheel pairs are forced when cornering by turning the coupling halves of vehicles that are coupled to one another. Wheel pairs on the non-coupled vehicle ends of a train or of individual vehicles cannot carry out swiveling movements because of the control device which then does not work.
  • the invention has for its object to provide a chassis which can pass through narrow bends and straight tracks at high speeds in an energy-saving, wear-free and low-noise manner and is suitable for long, heavy vehicles which require eight or more wheels because of the limited wheel load.
  • the vertical vertical axes are arranged at the ends of fixed or spring-loaded but non-rotatably mounted transverse axes, which are each in the range of places otherwise usual wheel sets and an integrated component of a rotation - Or form a chassis frame, the wheels pivotable about these vertical axes being connected by free-moving tie rods that automatically allow the correct wheel settings.
  • Embodiments of the invention are shown schematically in the drawing and are described in more detail below.
  • 1 to 10 each show trolleys in plan view.
  • Fig. 11 shows a chassis in a perspective view.
  • individual wheels 5 which can be pivoted about vertical vertical axes 4 are arranged at the ends of cross members 2 and 3.
  • the drive block of a two-axle Serve longitudinal drive.
  • FIGS. 1 to 4 show three design options for the steering kinematics of the pivotable individual wheels 5.
  • the wheels 5 of the respective transverse axes 2 and 3 are coupled to one another in their steering movement by transverse tie rods 6. 2 and 3, only the wheels 5 of the transverse axis 2 are coupled by a transverse tie rod 6.
  • the swiveling wheels 5 of the other transverse axis 3 are either in their steering movement by means of longitudinally mounted tie rods 9 and 10 (FIG. 2) or by diagonally running tie rods 11 and 12 (FIG. 3), on the same or on the opposite rail 7 or 8 rolling wheels 5 of the transverse axis 2 connected.
  • the wheels 5 advantageously set in pairs, without a contact angle, tangentially to the rails 7 and 8. Since the wheels 5 rotate independently of one another, they continue to roll on the rails 7 and 8 without slip.
  • Fig. 6 the pivotability of the longitudinal beams 14 and 15 is achieved by trailing arms 19 and 20 and springs 21 and 22 for elastic side support.
  • the trailing arms 19 and 20 are articulated on the one hand to the side members 14 and 15 and on the other hand to the vehicle body 18.
  • the tie rods of the wheels are not shown here either.
  • the two transverse axes 2 and 3 are connected according to FIG. 7 by a central, pivotable longitudinal beam 23 which articulates on the transverse axes 2 and 3.
  • the pivotable connection of the longitudinal beam 23 to the vehicle body can be done by a pivot 24 or in a manner not shown via a trailing arm and side springs.
  • the vertical vertical axes 4 for pivoting the individual wheels 5 are now arranged on the side longitudinal members 14 'and 15'.
  • These longitudinal beams can - according to FIG. 5 - turn around pivots 16 'and 17' or - similar to FIG. 6 - can be connected to the vehicle body in an adjustable manner via longitudinal links and lateral springs.
  • the longitudinal beams 14 'and 15' are coupled to one another in their turning movement by transversely arranged connecting rods 25 and 26.
  • the connecting rods 25 and 26 are each articulated to the side members 14 'and 15'.
  • the two longitudinal members 14 'and 15' which have the vertical vertical axes 4, are coupled by a central cross member 27 such that they can perform pitching movements around this cross member 27.
  • the cross member 27 is either mounted in its center on a pivot 24 of the vehicle body or - as shown in FIG. 10 - connected to the vehicle body 18 via a central trailing arm 28 and transversely arranged springs 29 and 30.
  • FIG. 11 again shows a chassis, the side longitudinal members 14 'and 15' of which have the vertical axes 4 for the pivotable individual wheels 5, which are coupled in pairs by transverse tie rods 6.
  • the longitudinal beams 14 'and 15' are connected to one another by three connecting rods 25, 26 and 31, of which 25 and 26 are arranged below and 31 above the horizontal center plane of the wheels 5.
  • the elastic support of the vehicle body 18 on the undercarriage takes place via vertical springs 32 and 33 as well as transversely lying springs 29 and 30.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Fahrwerk für Schienenfahrzeuge, insbesondere für das Befahren von Strecken mit vielen und engen Gleisbögen, das unabhängig voneinander auf getrennten Radachsen rotierende und mit diesen um senkrechte Hochachsen schwenkbare Räder aufweist, die zum Erzielen winkelrichtiger Einstellungen zu den Fahrschienen in ihrer Lenkbewegung gekoppelt sind.
  • Bei dem durch die Erfindung angestrebten Fahrwerk soll eine selbsttätige, winkelrichtige Einstellung aller Räder in engen Gleisbögen ermöglicht werden, um solche Gleisbögen zwängungsfrei und damit verschleiß- und geräuscharm befahren zu können. Die zwängungsfreie Bogenfahrt schont nicht nur die Räder und die Fahrschienen, sondern spart auch Antriebsenergie. Außerdem muß das angestrebte Fahrwerk einen ruhigen und verschleißarmen Lauf im geraden Gleis bei höheren Fahrgeschwindigkeiten sicher zulassen.
  • Insbesondere bei langen Fahrzeugen ist es bekannt, die Kurvenfahrt durch Drehgestelle zu ermöglichen, die üblicherweise einen Rahmen und daran drehbar gelagerte Radsätze aufweisen, von denen jeder aus zwei Rädern und einer Radsatzwelle besteht, mit der die beiden Räder fest verbunden sind. Bei Kurvenfahrt erfolgt das Schwenken des Drehgestelles gegenüber dem Fahrzeugaufbau um einen zentralen Drehpunkt, der durch einen Drehzapfen gebildet sein kann. Die Radsätze können dabei nicht die erwünschten radialen Einstellungen einnehmen, sondern bleiben wegen ihrer starren Verbindung mit dem Drehgestellrahmen parallel zueinander. Die Radebenen stehen in diesem Falle unter unerwünschten Anlaufwinkeln zu den Schienen. Außerdem entsprechen die Umfangsgeschwindigkeiten der Räder wegen der Kopplung mit der Radsatzwelle nicht den erforderlichen Abrollgeschwindigkeiten, welche an der bogenäußeren Schiene größer sind als an der im Innenbogen verlegten Fahrschiene.
  • Durch die DE-C-887 665 ist ein Schienenfahrzeug mit vier Rädern bekannt, die unabhängig voneinander auf getrennten Radachsen rotieren und paarweise um senkrechte Hochachsen schwenkbar sind. Für jedes aus gegenüberliegenden Rädern gebildete Radpaar ist eine mechanische Steuerungseinrichtung vorgesehen, die im wesentlichen aus einer Kupplungshälfte und einem damit verbundenen fahrzeugseitig gelagerten Gestänge besteht. Horizontale Schwenkbewegungen der Radpaare werden bei Kurvenfahrt durch den Einschlag der Kupplungshälften miteinander gekuppelter Fahrzeuge erzwungen. Radpaare an nicht gekuppelten Fahrzeugenden eines Zuges oder von Einzelfahrzeugen können wegen der dann nicht arbeitenden Steuerungseinrichtung keine Schwenkbewegungen ausführen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrwerk zu schaffen, welches enge Gleisbögen und gerade Gleise mit hohen Fahrgeschwindigkeiten energiesparend, verschleiß- und geräuscharm durchfahren kann und für lange schwere Fahrzeuge geeignet ist, die wegen der begrenzten Radlast acht oder mehr Räder benötigen.
  • Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale dadurch gelöst, daß die senkrechten Hochachsen an den Enden von fest oder gefedert aber nicht drehbar gelagerten Querachsen angeordnet sind, die jeweils im Bereich von Stellen sonst üblicher Radsätze liegen und ein integriertes Bauteil eines Dreh- oder Fahrgestellrahmens bilden, wobei die um diese Hochachsen schwenkbaren Räder durch freigängige, die winkelrichtigen Radeinstellungen auf selbsttätige Weise zulassende Spurstangen verbunden sind.
  • Eine alternative erfindungsgemäße Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe besteht nach dem Kennzeichenteil des Anspruchs 2 darin, daß die senkrechten Hochachsen - im Bereich von Stellen sonst üblicher Radsätze - an den Enden von integrierte Bauteile des Dreh- oder Fahrgestellrahmens bildenden seitlichen Längsträgern angeordnet sind, wobei die um diese Hochachsen schwenkbaren Räder durch freigängige, die winkelrichtigen Radeinstellungen auf selbsttätige Weise zulassende Spurstangen verbunden sind.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Die Fig. 1 bis 10 zeigen jeweils Fahrwerke in der Draufsicht. Fig. 11 zeigt ein Fahrwerk in perspektivischer Ansicht.
  • Wie aus den Fig. 1 bis 4 ersichtlich, sind an den Enden von Querträgern 2 und 3 um senkrechte Hochachsen 4 schwenkbare Einzelräder 5 angeordnet. Die Querachsen 2 und 3 bilden zusammen mit zwei äußeren Längsträgern 14 und 15 - Fig. 1 bis 3 - oder mit einem mittleren Längsträger 13 - Fig. 4 - einen winkelsteifen Fahrwerksrahmen 1. Als Ersatz für den mittleren Längsträger 13 kann der Antriebsblock eines Zweiachs-Längsantriebes dienen.
  • Weiter zeigen die Fig. 1 bis 4 drei Gestaltungsmöglichkeiten für die Lenkkinematik der schwenkbaren Einzelräder 5. Gemäß Fig. 1 und 4 sind die Räder 5 der jeweiligen Querachsen 2 und 3 durch querangeordnete Spurstangen 6 in ihrer Lenkbewegung miteinander gekoppelt. Bei den Ausführungen nach Fig. 2 und 3 sind nur die Räder 5 der Querachse 2 durch eine querangeordnete Spurstange 6 gekoppelt. Die schwenkbaren Räder 5 der anderen Querachse 3 sind entweder durch längs angebrachte Spurstangen 9 und 10 (Fig. 2) oder durch diagonal verlaufende Spurstangen 11 und 12 (Fig. 3) in ihrer Lenkbewegung mit den jeweils auf derselben bzw. auf der gegenüberliegenden Fahrschiene 7 oder 8 abrollenden Räder 5 der Querachse 2 verbunden. In jedem Fall stellen sich vorteilhaft die Räder 5 paarweise, ohne Anlaufwinkel, tangential zu den Fahrschienen 7 und 8 ein. Da die Räder 5 unabhängig voneinander rotieren, rollen sie weiter günstig schlupffrei auf den Fahrschienen 7 und 8 ab.
  • Bei dem Fahrwerk nach Fig. 5 sind die beiden Querachsen 2 und 3, die entsprechend Fig. 1 Hochachsen 4, Einzelräder 5 und Spurstangen 6 aufweisen, gelenkig an den äußeren Längsträgern 14 und 15 angeschlossen. Die Längsträger 14 und 15 können um separate Drehpunkte 16 und 17 wenden, die unmittelbar am Fahrzeugkasten 18 angeschlossen sind.
  • In Fig. 6 wird die Schwenkbarkeit der Längsträger 14 und 15 durch Längslenker 19 und 20 sowie Federn 21 und 22 zur elastischen Seitenabstützung erzielt. Die Längslenker 19 und 20 sind gelenkig einerseits mit den Längsträgern 14 und 15 und andererseits mit dem Fahrzeugkasten 18 verbunden. Im Interesse der Übersichtlichkeit sind die auch hier vorhandenen Spurstangen der Räder nicht dargestellt.
  • Alternativ zu Fig. 6 sind nach Fig. 7 die beiden Querachsen 2 und 3 durch einen mittleren, schwenkbaren Längsträger 23 verbunden, der gelenkig an den Querachsen 2 und 3 angreift. Der schwenkbare Anschluß des Längsträgers 23 am Fahrzeugkasten kann durch einen Drehzapfen 24 oder in nicht gezeichneter Weise über einen Längslenker und seitliche Federn erfolgen.
  • Wie aus Fig. 8 hervorgeht, sind die senkrechten Hochachsen 4 für das Schwenken der Einzelräder 5 nunmehr an den seitlichen Längsträgern 14' und 15' angeordnet. Diese Längsträger können - entsprechend Fig. 5 - um Drehzapfen 16' und 17' wenden oder - ähnlich Fig. 6 - über Längslenker und seitliche Federn einstellbar mit dem Fahrzeugkasten verbunden sein. Die Längsträger 14' und 15' sind durch querangeordnete Verbindungsstangen 25 und 26 in ihrer Wendebewegung miteinander gekoppelt. Die Verbindungsstangen 25 und 26 sind jeweils gelenkig an den Längsträgern 14' und 15' angeschlossen.
  • Gemäß Fig. 9 sind die beiden, die senkrechten Hochachsen 4 aufweisenden Längsträger 14' und 15' durch einen zentralen Querträger 27 derart gekoppelt, daß sie Nickbewegungen um diesen Querträger 27 ausführen können. Der Querträger 27 ist entweder in seiner Mitte an einem Drehzapfen 24 des Fahrzeugkastens gelagert oder - wie in Fig. 10 dargestellt - über einen mittleren Längslenker 28 und querangeordnete Federn 29 und 30 mit dem Fahrzeugkasten 18 verbunden.
  • Die perspektivische Prinzipdarstellung Fig. 11 zeigt nochmals ein Fahrwerk, dessen seitliche Längsträger 14' und 15' die Hochachsen 4 für die schwenkbaren, durch querangeordnete Spurstangen 6 jeweils paarweise gekoppelten Einzelräder 5 aufweisen. Die Längsträger 14' und 15' sind durch drei Verbindungsstangen 25, 26 und 31 miteinander verbunden, von denen 25 und 26 unterhalb und 31 oberhalb der horizontalen Mittenebene der Räder 5 angeordnet sind. Die elastische Abstützung des Fahrzeugkastens 18 auf dem Fahrwerk erfolgt über vertikale Federn 32 und 33 sowie über querliegende Federn 29 und 30. Zum Übertragen von Längskräften dienen die an den seitlichen Längsträgern 14' und 15' gelenkig angreifenden Längslenker 19 und 20.

Claims (12)

1. Fahrwerk für Schienenfahrzeuge, insbesondere für das Befahren von Strecken mit vielen und engen Gleisbögen, das unabhängig voneinander auf getrennten Radachsen rotierende und mit diesen um senkrechte Hochachsen (4) schwenkbare Räder (5) aufweist, die zum Erzielen winkelrichtiger Einstellungen zu den Fahrschienen (7, 8) in ihrer Lenkbewegung gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die senkrechten Hochachsen (4) an den Enden von fest oder gefedert aber nicht drehbar gelagerten Querachsen (2, 3) angeordnet sind, die jeweils im Bereich von Stellen sonst üblicher Radsätze liegen und ein integriertes Bauteil eines Dreh- oder Fahrgestellrahmens (1) bilden, wobei die um diese Hochachsen (4) schwenkbaren Räder (5) durch freigängige, die winkelrichtigen Radeinstellungen auf selbsttätige Weise zulassende Spurstangen (6, 9, 10, 11, 12) verbunden sind (Fig. 1 bis 7).
2. Fahrwerk nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß die senkrechten Hochachsen (4) - im Bereich von Stellen sonst üblicher Radsätze - an den Enden von integrierte Bauteile des Dreh- oder Fahrgestellrahmens (1) bildenden seitlichen Längsträgern (14', 15') angeordnet sind, wobei die um diese Hochachsen (4) schwenkbaren Räder (5) durch freigängige, die winkelrichtigen Radeinstellungen auf selbsttätige Weise zulassende Spurstangen (6) verbunden sind (Fig. 8 bis 11).
3. Fahrwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die schwenkbaren Räder (5) nur eines Radpaares durch eine querangeordnete Spurstange (6) miteinander und die Räder (5) jeder Fahrwerksseite zusätzlich durch längs angebrachte Spurstangen (9, 10) gekoppelt sind (Fig. 2).
4. Fahrwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die schwenkbaren Räder (5) nur eines Radpaares durch eine querangeordnete Spurstange (6) miteinander und mit den schwenkbaren Rädern (5) des anderen Radpaares durch diagonal angeordnete Spurstangen (11, 12) gekoppelt sind (Fig. 3).
5. Fahrwerk nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Querachsen (2, 3) durch äußere Längsträger (14, 15) des Fahrgestellrahmens (1) winkelsteif miteinander verbunden sind (Fig. 1, 2, 3).
6. Fahrwerk nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Querachsen (2, 3) durch einen mittig zwischen diesen Achsen (2, 3) angeordneten Längsträger (13) winkelsteif miteinander verbunden sind (Fig. 4).
7. Fahrwerk nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Querachsen (2, 3) durch äußere, gelenkig an den Querachsen (2, 3) angeschlossene Längsträger (14, 15) miteinander verbunden sind, und daß jeder Längsträger (14, 15) um einen separaten Drehpunkt (16, 17) wenden kann, wodurch die Querachsen (2, 3) parallel zu sich selbst verschoben werden (Fig. 5).
8. Fahrwerk nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Querachsen (2, 3) angeschlossenen Längsträger (14, 15) - an Stelle der Drehpunkte (16, 17) - durch Längslenker (19, 20) und Querfedern (21, 22) mit dem Fahrzeugkasten (18) verbunden sind (Fig. 6).
9. Fahrwerk nach Anspruch 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Querachsen (2, 3) durch einen mittig angeordneten, gelenkig an den Querachsen (2, 3) angreifenden Längsträger (23) miteinander verbunden sind (Fig. 7).
10. Fahrwerk nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden, die senkrechten Hochachsen (4) aufweisenden Längsträger (14', 15') je für sich um einen separaten Drehpunkt (16', 17') wenden können und miteinander durch zwei querangeordnete Verbindungsstangen (25, 26) in ihrer Wendebewegung gekoppelt sind (Fig. 8).
11. Fahrwerk nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Verbindungsstangen (25, 26) unterhalb und eine weitere Verbindungsstange (31) oberhalb der horizontalen Mittenebene der Räder (5) angeordnet sind, wobei die weitere Verbindungsstange (31) an den Längsträgern (14', 15') in der Vertikalebene angreift, die in Längsmitte zwischen den beiden Verbindungsstangen (25, 26) liegt (Fig. 11).
12. Fahrwerk nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden, die senkrechten Hochachsen (4) aufweisenden Längsträger (14', 15') durch einen zentralen Querträger (27) derart gekoppelt sind, daß sie Nickbewegungen um diesen Querträger (27) ausführen können, wobei der Querträger (27) entweder in seiner Mitte an einem Drehzapfen (24) des Fahrzeugkastens (18) gelagert oder über einen mittleren Längslenker (28) und querangeordnete Federn (29, 30) mit dem Fahrzeugkasten (18) verbunden ist (Fig. 9, 10).
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