EP0247389B1 - Radführungsschwinge für horizontal schwenkbare Schienenräder mit aussen liegendem Antrieb - Google Patents

Radführungsschwinge für horizontal schwenkbare Schienenräder mit aussen liegendem Antrieb Download PDF

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EP0247389B1
EP0247389B1 EP87106408A EP87106408A EP0247389B1 EP 0247389 B1 EP0247389 B1 EP 0247389B1 EP 87106408 A EP87106408 A EP 87106408A EP 87106408 A EP87106408 A EP 87106408A EP 0247389 B1 EP0247389 B1 EP 0247389B1
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EP
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wheel
rail vehicle
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individual
longitudinal
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Heinrich Scheucken
Gerhard Korn
Hansjochen Girod
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D13/00—Tramway vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C9/00—Locomotives or motor railcars characterised by the type of transmission system used; Transmission systems specially adapted for locomotives or motor railcars
    • B61C9/38—Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with electric motor propulsion
    • B61C9/52—Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with electric motor propulsion with transmission shafts at an angle to the driving 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
    • 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
    • B61F5/26—Mounting or securing axle-boxes in vehicle or bogie underframes
    • B61F5/30—Axle-boxes mounted for movement under spring control in vehicle or bogie underframes
    • B61F5/32—Guides, e.g. plates, for axle-boxes
    • B61F5/325—The guiding device including swinging arms or the like to ensure the parallelism of the 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

Definitions

  • the invention relates to a rail vehicle, in particular for local passenger transport.
  • a rail vehicle has already been proposed in the older, subsequently published EP-A 0 288 589.
  • the components of the single wheel wheel shaft, the drive motor, the disc brake and the transmission are axially aligned with each other;
  • a wheel carrier, on the radially outside of each a single wheel and in the radially inside the continuous motor shaft of the traction motor is rotatably mounted concentrically to the single wheel, is horizontally pivoted axially inside next to the contact plane of the single wheel in the longitudinal wheel swing arm.
  • the wagon floor of this rail vehicle also extends in the area of opposite wheel arches below the wheel center plane of the individual wheels, so that this rail vehicle already has a low wagon floor which, however, has a smaller proportion of usable wagon floor area than a vehicle with a wagon floor lying above the wheels.
  • a rail vehicle with a swing-free wheel guide frame which is connected to the chassis frame on both sides via roller guides.
  • the chassis is supported on both sides by a suspension on this chassis frame.
  • the wheels are driven individually, but can only turn in as a pair of wheels because of a prestressed steering connection provided in a certain mutual assignment.
  • the wheel guide frame In order to avoid damage to this complicated steering connection, the wheel guide frame must be designed to be torsionally rigid and shockproof, and the steering connection must be protected against falling rocks.
  • the car floor height is determined in the present case by the spring travel of the suspension supporting the car body and the ground clearance, which must also be ensured when the wheel guides are sprung in, and the construction height of the wheel guide frame. This results in a car floor height that is above the wheel center level, so that a low car floor with a single step entry that meets today's requirements is not possible.
  • DE-C 2 905 135 describes a rail-bound platform wagon for underground operation, consisting of a platform and a chassis with sprung independent wheel bearings.
  • a rail-bound platform wagon for underground operation consisting of a platform and a chassis with sprung independent wheel bearings.
  • the wheel arch is mounted with a predetermined play in the guide box with an elongated hole guide which limits a load-dependent stroke movement between the two.
  • the floor of the car is at a distance above the outer circumference of the individual wheels.
  • DE-B 1 067 466 discloses a rail vehicle with a wheel set that can be set to different track widths, in which opposing wheels can be rotated independently of one another on a crank arm and these are in turn mounted on a continuous fixed axle.
  • the car floor is again spaced above the outer circumference of the individual wheels.
  • EP-A 0 060 000 discloses a rail vehicle with an independently guiding semi-bogie, on one axial end of which a supporting wheel is mounted and on the other axial end of which a guide wheel is mounted.
  • the half bogies are connected with a tie rod and can move in the parallelogram.
  • Such designs do not contain individual wheels suspended from longitudinal wheel rocker arms and only work in cooperation with a centering crosshead, which carries the wheel load, which does not allow a continuous lowering of the vehicle floor below the wheel center plane of the individual wheels in the area between opposing wheel houses.
  • the proportion of the low car floor available for use by the passengers, in particular in the area between opposing wheel arches, should be able to be increased further below the center plane of the individual wheels.
  • the installation space required for the suspension of an individually steerable individual wheel and its drive can be significantly reduced; at the same time, it is advantageously possible to provide a traction motor arranged axially outside the wheel shafts of the individual wheels on the car or wheel housing to drive the individually steerable individual wheels in each case, which is connected via a bevel gear or worm gear provided axially outside the individual wheels Wheel shafts of the individual wheels is standing, whereby this drive motor and its output do not claim any usable vehicle floor in the area between wheel housings located opposite one another.
  • a wheel shaft 6 is rotatably mounted via roller bearings 17, 17 ', to which the individual wheel 13-15, which consists at least of the wheel hub 13, rubber elements 14 and pressed-on wheel tire 15, is screwed.
  • the wheel guide longitudinal rocker 8 is roller or slide-mounted at one end via bearing blocks 10, 10 'and connected with the interposition of an elastic connecting element 11 within tolerated limits with the rail vehicle body 2; the other end of the longitudinal wheel guide arm 8 is connected e.g. Spring system designed as an air spring 12 is supported on the wheel arch 1.
  • each individual wheel is driven by a traction motor 3 which is arranged outside the wheel shafts 6 in the wheel arch 1 and which is axially outside the individual wheel 13-15 via a bevel or worm gear 5 in driving connection with the wheel shaft 6 of the individual wheel 13-15 stands.
  • a disc brake in the driving connection between the drive motor 3 and the bevel or worm gear 5, i.e. also not to be axially aligned with single wheel 13-15; the brake discs 23 of the disc brake are advantageously attached to the motor shaft of the drive motor 3 and the brake yoke 24 of the disc brake to the stator of the drive motor 3.
  • a spring-loaded cylinder 25, e.g. Suspended vertically movably on the traction motor 3 and connected to the brake lever of the brake yoke 24 serves to actuate the brake system.
  • the bevel or worm gear is supported in a horizontally movable manner via a torque support 7 between self-lubricating sliding jaws on the wheel guide longitudinal rocker 8.
  • the free space between the self-lubricating sliding jaws is protected with a folding bar 9.
  • the pivot axis 19 of the individual wheels 13-15 lies in the contact plane 20 of the individual wheels
  • level control of the individual wheels, which are each pivotable per se can be carried out with an air spring in the sense of a wheel forward or wheel wake "X" by tilting the pivot axis 19 relative to the contact plane 20 done.
  • the steering of the single wheel 13-15 is carried out by a steering lever 21 or an actuator 22 which is fastened horizontally movable on the wheel guide longitudinal rocker 8.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Schienenfahrzeug, insbesondere für den Personennahverkehr. In der älteren, nachveröffentlichten EP-A 0 288 589 ist bereits ein derartiges Schienenfahrzeug vorgeschlagen worden. Bei der vorgeschlagenen Lösung sind die Bauteile der Einzelrad-Radwelle, des Fahrmotors, der Scheibenbremse sowie des Getriebes axial fluchtend zueinander angeordnet; ein Radträger, auf dem radial außen jeweils ein Einzelrad und in dem radial innen die durchgehende Motorwelle des Fahrmotors konzentrisch zum Einzelrad drehbar gelagert ist, ist axial innen neben der Aufstandsebene des Einzelrades in der Radführungslängsschwinge horizontal schwenkbar gelagert. Der Wagenboden dieses Schienenfahrzeuges erstreckt sich auch im Bereich gegenüberliegender Radkästen unterhalb der Radmittenebene der Einzelräder, so daß bei diesem Schienenfahrzeug bereits in Niedrigwagenboden vorliegt, der gegenüber einem Fahrzeug mit einem über den Rädern liegenden Wagenboden allerdings einen geringeren Anteil an nutzbarer Wagenbodenfläche aufweist.
  • Durch die US-A 2 042 623 ist ein Schienenfahrzeug mit einem schwingenlosen Radführungsrahmen bekannt, der über Rollenführungen beidseitig mit dem Fahrwerksrahmen verbunden ist Auf diesem Fahrwerksrahmen stützt sich beidseitig der Wagenkasten über eine Federung ab. Die Räder werden zwar einzeln angetrieben, können jedoch nur aufgrund einer vorgesehenen vorgespannten Lenkverbindung in bestimmter gegenseitiger Zuordnung als Radpaar einlenken. Um Beschädigungen dieser komplizierten Lenkverbindung zu vermeiden, muß der Radführungsrahmen entsprechend verwindungssteif und stoßsicher ausgeführt sein sowie die Lenkverbindung steinschlaggeschützt aufgenommen werden. Die Wagenbodenhöhe wird im vorliegenden Fall von dem Federweg der den Wagenkasten abstützenden Federung sowie der Bodenfreiheit, die auch bei eingefederten Radführungen sichergestellt sein muß, und der Konstruktionshöhe des Radführungsrahmens bestimmt. Es ergibt sich damit eine Wagenbodenhöhe, die über der Radmittenebene liegt, so daß ein Niedrigwagenboden mit Einstufeneinstieg, der den heutigen Anforderungen entspricht, nicht möglich ist.
  • Die DE-C 2 905 135 beschreibt einen schienengebundenen Plattformwagen für Untertagebetrieb, bestehend aus einer Plattform und einem Fahrgestell mit abgefederter Einzelradlagerung. Um für einen derartigen Plattformwagen eine niedrige Bauweise mit jedoch hoher Bodenfreiheit zu erzielen, wird vorgeschlagen, die Einzelräder in einem Radkasten zu lagern, der unter Zwischenschaltung von Gummi-Metallelementen in vertikaler Richtung geführt in einem nach unten offenen Führungskasten gehalten wird, der seinerseits an dem Fahrgestell und/oder der Plattform befestigt ist. Der Radkasten ist mit vorgegebenem Bewegungsspiel in dem Führungskasten mit einer zwischen beiden eine belastungsabhängige Hubbewegung begrenzenden Langlochführung gelagert. Im Sinne der im bekannten Fall erstrebten großen Bodenfreiheit liegt in den dargestellten Ausführungsbeispielen der Wagenboden in Abstand oberhalb zum Außenumfang der Einzelräder.
  • In der DE-B 1 067 466 wird ein Schienenfahrzeug mit auf verschiedene Spurweiten einstellbarem Laufradsatz offenbart, bei dem einander gegenüberliegende Räder unabhängig voneinander drehbar an je einer Kurbelschwinge und diese wiederum auf einer durchgehenden festen Achse gelagert sind. Der Wagenboden liegt wiederum in Abstand oberhalb des Außenumfanges der Einzelräder.
  • Durch die EP-A 0 060 000 ist ein Schienenfahrzeug mit einem selbständig führenden Halbdrehgestell bekannt, an dessen einem axialen Ende ein Tragrad und an dessen anderem axialen Ende ein Leitrad gelagert ist. Die Halbdrehgestelle sind mit einer Spurstange verbunden und können sich im Parallelogramm verschieben. Derartige Ausführungen enthalten keine an Radführungslängsschwingen aufgehängte Einzelräder und arbeiten nur im Zusammenwirken mit einem zentrierenden, die Radlast tragenden Querhaupt, das eine durchgehende Absenkung des Wagenbodens unterhalb der Radmittenebene der Einzelräder im Bereich zwischen einander gegenüberliegenden Radkästen nicht erlaubt.
  • Gemäß Aufgabe vorliegender Erfindung soll der Anteil des für die Fahrgäste zur Benutzung zur Verfügung stehenden Niedrigwagenbodens, insbesondere im Bereich zwischen einander gegenüberliegenden Radkästen, unterhalb der Radmittenebene der Einzelräder noch weiter vergrößert werden können.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die imAnspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
  • Durch die erfindungsgemäße Konstruktion kann der benötigte Einbauraum zur Aufhängung eines je für sich lenkbaren Einzelrades und dessen Antrieb wesentlich verringert werden; gleichzeitig ist es in vorteilhafter Weise möglich, zum Antrieb der jeweils je für sich lenkbaren Einzelräder einen axial außerhalb der Radwellen der Einzelräder am Wagen- bzw. Radkasten angeordneten Fahrmotor vorzusehen, der über ein axial außerhalb der Einzelräder vorgesehenes Kegelrad- oder Schneckengetriebe in Mitnahmeverbindung mit den Radwellen der Einzelräder steht, wobei dieser Fahrmotor und dessen Abtrieb keinen nutzbaren Wagenboden im Bereich zwischen einander gegenüberliegenden Radkästen beansprucht.
  • Der Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden im folgenden anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles in der Zeichnung näher erläutert; darin zeigen:
    • FIG 1 die wagenbodenseitige Draufsicht auf ein angetriebenes Einzelrad-Fahrwerk;
    • FIG 2 die Seitenansicht des Einzelrad-Fahrwerks gemäß FIG 1;
    • FIG 3 einen Schnitt durch die Fahrwerkkonstruktion gemäß FIG 1 im Schnittverlauf B-C und
    • FIG 4 das Schema einer durch die erfindungsgemäße Fahrwerkskonstruktion auf einfache Weise möglichen Niveauregelung mittels eines Luftfeder.
  • In eine als verwindungs- und biegesteifer Träger ausgebildete Radführungslängsschwinge 8 aus Stahl, Leichtmetall, kohlefaserverstärktem Kunststoff oder deren Kombination sind Lenkzapfen 18, 18' eingesetzt, über die eine Hohlwelle 16 mit durch den Radaufstandspunkt 20 eines Einzelrades 13-15 verlaufender Schwenkachse 19 horizontal schwenkbar ist. In der Hohlwelle 16 ist über Wälzlager 17, 17' eine Radwelle 6 drehbar gelagert, mit der das zumindest aus Radnabe 13, Gummielementen 14 und aufgepreßtem Radreifen 15 bestehende Einzelrad 13-15 verschraubt ist.
  • Die Radführungslängsschwinge 8 ist an ihrem einen Ende über Lagerböcke 10, 10' wälz- oder gleitgelagert und unter Zwischenschaltung eines elastischen Verbindungselementes 11 in tolerierten Grenzen mit dem Schienenfahrzeug-Wagenkasten 2 verbunden; das andere Ende der Radführungslängsschwinge 8 ist über ein z.B. als Luftfeder 12 ausgebildetes Federsystem am Radkasten 1 abgestützt.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erlindung erfolgt der Antrieb jedes Einzelrades durch einen jeweils außerhalb der Radwellen 6 im Radkasten 1 angeordneten Fahrmotor 3, der axial außerhalb des Einzelrades 13-15 über ein Kegel- oder Schneckengetriebe 5 in Mitnahmeverbindung mit der Radwelle 6 des Einzelrades 13-15 steht. Im Sinne einer weiteren Vergrößerung des zwischen den Einzelrädem zur Verfügung stehender nutzbaren Niedrigwagenbodens ist vorgesehen, jeweils eine Scheibenbremse in der Mitnahmeverbindung zwischen dem Fahrmotor 3 und dem Kegel- oder Schneckengetriebe 5, d.h. ebenfalls nicht axial fluchtend zum Einzelrad 13-15, anzuordnen; die Bremsscheiben 23 der Scheibenbremse sind dabei vorteilhafterweise auf der Motorwelle des Fahrmotors 3 und das Bremsjoch 24 der Scheibenbremse am Stator des Fahrmotors 3 befestigt. Ein Federspeicherzyiinder 25, der z.B. vertikal beweglich am Fahrmotor 3 aufgehängt und mit dem Bremshebel des Bremsjoches 24 verbunden ist, dient zur Betätigung des Bremssystems.
  • Das Kegel- oder Schneckengetriebe ist über eine Drehmomentenstütze 7 zwischen selbstschmierenden Gleitbacken an der Radführungslängsschwinge 8 horizontal beweglich abgestützt. Der freie Raum zwischen den selbstschmierenden Gleitbacken wird mit einem Faltenbalk 9 geschützt.
  • Da erfindungsgemäß die Schwenkachse 19 der Einzelräder 13-15 in der Aufstandsebene 20 der Einzelräder liegt, kann auf einfache Weise eine Niveauregelung der je für sich schwenkbaren Einzelräder mit einer Luftfeder im Sinne eines Radvor-oder Radnachlaufes "X" durch Neigen der Schwenkachse 19 gegenüberder Aufstandsebene 20 erfolgen. Dadurch ergibt sich ein besonders stabiler Radlauf, da das Schienenfahrzeug durch das angetriebene Rad immer gezogen wird. Die Lenkung des Einzelrades 13-15 erfolgt durch einen Lenkhebel 21 oder ein Stellglied 22, das auf der Radführungslängsschwinge 8 horizontal beweglich befestigt ist.

Claims (5)

1. Schienenfahrzeug, insbesondere für den Personennahverkehr, mit in seitlichen Radkästen (1) vertikal geführten Einzelrädern (13-15), wobei die Einzelräder (13-15) je für sich horizontal schwenkbar und gelenkt in Radführungslängsschwingen (8) gelagert und die Radführungslängsschwingen (8) in den seitlichen Radkästen (1) eines Schienenfahrzeug-Wagenkastens (2) eingebaut sind, dessen Wagenboden sich durchgehend, insbesondere auch im Bereich zwischen einander gegenüberliegenden Radkästen (1), unterhalb der Radmittenebene der Einzelräder (13-15) erstreckt, und wobei eine jeweils in der Aufstandsebene (20) der Einzelräder (13-15) liegende Schwenkachse (19) der Einzelräder (13-15) in der Radführungslängsschwinge (8) vorgesehen ist.
2. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1, wobei ein jeweils axial außerhalb der Radwelle (6) eines Einzelrades (13-15) im Radkasten (1) angeordneter Fahrmotor (3) vorgesehen ist, der axial außerhalb des Einzelrades (13-15) über ein Kegelrad- oder Schnekkengetriebe (5) in Mitnahmeverbindung mit der Radwelle (6) steht.
3. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1 und/oder 2, wobei jeweils die Radwellen (6) in einer Hohlwelle (16) drehbar gelagert sind, die ihrerseits in Lenkzapfen (18, 18') der Radführungslängsschwingen (8) horizontal abschwenkbar gelagert sind.
4. Schienenfahrzeug nach Anspruch 2 und/oder 3, wobei jeweils eine Scheibenbremse in der Mitnahmeverbindung zwischen dem Fahrmotor (3) und dem Kegel- oder Schneckengetriebe (5) vorgesehen ist.
5. Schienenfahrzeug nach Anspruch 4, wobei die Bremsscheibe (23) der Scheibenbremse auf der Motorwelle des Fahrmotors (3) und das Bremsjoch (24) der Scheibenbremse am Stator des Fahrmotors (3) befestigt sind.
EP87106408A 1986-05-30 1987-05-04 Radführungsschwinge für horizontal schwenkbare Schienenräder mit aussen liegendem Antrieb Expired - Lifetime EP0247389B1 (de)

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EP0247389A2 EP0247389A2 (de) 1987-12-02
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