EP0282738A1 - Einachsfahrwerk mit Losrädern für Schienenfahrzeuge - Google Patents
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- 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
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- B61F3/00—Types of bogies
- B61F3/16—Types of bogies with a separate axle for each wheel
Definitions
- the invention relates to a single-axle undercarriage with idler wheels for rail vehicles with a frame receiving the axle, which supports the vehicle via springs and which has a pivot bearing in the center of the axle.
- Rail vehicles that have to travel on narrow bends are usually equipped with bogies in order to achieve an almost radial setting of the wheels in the bend. This radial setting is necessary to reduce the skewing of the wheels relative to the rail when cornering and thus to avoid undesirable wear on the wheels and rails.
- bogie undercarriages are only used to achieve the desired setting of the wheels on the track curve.
- the 2 wheel sets in the 2-axle bogie are not fully utilized by the total vehicle weight.
- the leading wheelset of a bogie is only used to control the radial setting of the bogie in the track curve.
- Bogies are therefore not only suitable to a limited extent for low-wear sheet travel in tight bends, but are also too heavy and uneconomical due to the unnecessary second wheel set.
- Single-axle drives with wheel sets are also known, which have a rotary bearing in the form of a swivel ring centrally above the axle.
- This slewing ring is required for the transmission of the transverse and longitudinal forces that act on the drive.
- the disadvantage of this design is that the floor level in the vehicle is too high due to the required turntable. If the slewing ring is divided into side link guides, this also requires an unreasonably large installation space. The slide guide is also subject to high wear.
- Single-axle drives with swiveling idler wheels are also known, for example from EP-PS 0 0135 877. These drives are designed as so-called single-axis, single-wheel drives. The wheels of the axle are loosely attached to stub axles and pivotally attached to the frame of the drive.
- the advantage of this design is that the radial adjustment of the wheels in the rail bend takes place satisfactorily when the single-axle single-wheel drives are not driven or braked.
- the reduction of the track is disadvantageous due to the radial adjustment of the wheels in tight bends.
- Another disadvantage is the need for complex compensation devices for possible drive and braking forces in these self-steering wheels.
- a magnetic rail brake that may have to be arranged is also disadvantageously pivoted when each individual wheel is pivoted.
- the present invention was based on the object of designing a single-axle undercarriage of the type mentioned at the outset so that no track reduction occurs during sheet travel, that the drive and brake of the undercarriage can be arranged economically and without complex additional devices, that a magnetic rail brake is always radially above the rail and that in the disadvantages of the embodiments described above can be avoided.
- the axle consists of a steering knuckle fixed to the transverse ends of the frame with loose wheels mounted thereon, that the pivot bearing of the frame is horizontally rotatably arranged at one end of a longitudinal linkage and that the longitudinal linkage at its other end is widened and there carries parallelogram links that are attached at their other ends to the vehicle frame, the parallelogram links being pivoted horizontally and vertically.
- This design of the single-axle undercarriage in accordance with the invention advantageously avoids a reduction in track when the sheet is running.
- the wheels of the undercarriage can adjust freely and radially to the track curve without longitudinal or transverse sliding between the wheel and rail.
- the arrangement of a motor drive and the arrangement of brake units on the frame of the chassis is possible in a simple and economical manner.
- the decoupling of the rotary movement of the chassis from the transverse play of the car body is advantageously given. Diving movements of the car body have no effect on the chassis.
- an adjusting element for rotating the frame can be arranged between the frame of the undercarriage and the longitudinal linkage.
- this actuating element which is to be actively influenced by the track position, the frame of the undercarriage and thus the wheels can be set radially to the track curve in any curved position without being forced.
- the frame of the undercarriage is divided into an axle support and a support frame, the axle support carrying the steering knuckle for the idler gears and the support frame the pivot bearing for storage on the longitudinal linkage and on its top devices for supporting the car body, and between Axle beam and support frame horizontal handlebars for guidance in the longitudinal and transverse directions and vertical primary spring elements are arranged.
- This design of the frame of the undercarriage advantageously allows primary spring elements to be arranged to reduce the unsprung masses.
- secondary springs or a slewing ring or slewing ring segments and secondary springs can be arranged between the support frame and the car body.
- the idler gears 1 of the single-axle chassis are rotatably mounted on steering knuckles 2, the steering knuckles 2 being fixedly arranged on the transverse ends of the frame 3.
- a horizontal pivot bearing 4 is arranged in the frame 3, approximately at the level of the axis.
- a longitudinal link 5 is articulated at one end.
- the longitudinal linkage 5 is widened at its other free end and there carries parallelogram links 6 which are attached to the vehicle 7 at their other end.
- the parallelogram 6 are arranged both horizontally and vertically on the longitudinal linkage as well as on the vehicle 7.
- springs 8 are arranged in the wheel axle, via which the vehicle 7 is supported on the frame 3 of the single-axle chassis.
- An adjusting element 9 is also arranged on the frame 3, which acts against a bearing 10 fastened to the longitudinal linkage and via which the frame 3 can be rotated relative to the longitudinal linkage 5. The actuating element 9 is acted upon by the track position in a manner not shown.
- the frame 3 is divided into an axle beam 15 and a support frame 16.
- the axle support 15 is horizontally U-shaped and pulled up on its legs running in the longitudinal direction of the vehicle to accommodate the steering knuckles 2.
- the legs of the axle carrier can be extended and on its elongated ends carry the magnetic rail brake 17.
- primary springs 18 are arranged on which the support frame 16 is mounted.
- Axle beam 15 and support frame 16 are connected via spring leaf links 19 arranged in the longitudinal direction of the vehicle for guidance in the longitudinal and transverse directions.
- the pivot bearing 4 is arranged on the support frame 16 in the center of the axis, approximately at the level of the axis of the idler gears.
- the longitudinal linkage 5 is again rotatably mounted, which is widespread at its other end and carries parallelogram links 6 there, which are attached to the vehicle 7 at its other end.
- the parallelogram link 6 is fastened to the longitudinal linkage and to the vehicle again vertically and horizontally pivotable.
- Turntable segments 20 are arranged on the support frame 16 on both sides of the longitudinal center of the vehicle, on the upper side of which secondary springs 21 are fastened to support the rail vehicle.
- an adjusting element 9 is arranged for unscrewing the frame 3 consisting of the axle support 15 and the support frame 16.
- the drive and brake elements which are not explained in more detail, can be arranged on the axle carrier 15 or on the support frame 16 and act in a simple manner on the idler gears 1. Diving movements of the vehicle 7 with respect to the frame 3 and transverse deflections of the vehicle 7 with respect to the frame 3 become unaffected the single-axle chassis taken up by the parallelogram links 6.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Einachsfahrwerk mit Losrädern für Schienenfahrzeuge mit einem die Achse aufnehmenden Rahmen, der über Federn das Fahrzeug trägt und der in Achsmitte ein Schwenklager aufweist.
- Schienenfahrzeuge, die enge Gleisbögen befahren müssen, sind in der Regel mit Drehgestellen ausgerüstet, um eine annähernd radiale Einstellung der Räder im Gleisbogen zu erzielen. Diese Radialeinstellung ist erforderlich, um den bei Kurvenfahrt entstehenden Schräglauf der Räder relative zur Schiene zu vermindern und damit unerwünschten Verschleiß an Rädern und Schienen zu vermeiden. In langen leichten Fahrzeugen werden Drehgestell-Fahrwerke nur eingesetzt, um diese gewünschte Einstellung der Räder im Gleisbogen in etwa zu erzielen. Die im 2achsigen Drehgestell vorhandenen 2 Radsätze sind jedoch hierbei durch das Fahrzeuggesamtgewicht nicht ausgelastet. Der vorlaufende Radsatz eines Drehgestells dient in diesem Fall also nur zur Steuerung der Radialeinstellung des Drehgestells im Gleisbogen. Drehgestelle sind deshalb nicht nur für den verschleißarmen Bogenlauf in engen Kurven nur bedingt geeignet, sondern auch wegen des nicht notwendigen zweiten Radsatzes zu schwer und unwirtschaftlich.
- Es ist auch bereits aus der Praxis bekannt, zur Gewichtseinsparung und aus wirtschaftlichen Gründen Einachsfahrwerke anstelle der Drehgestelle unter leichten Fahrwerken zu verwenden. Hierbei ist aus der Praxis eine Ausführung bekannt, bei der die Achsen direkt mit Längs- und Querspiel am Fahrzeug gelagert sind. Diese Ausführung zeigt jedoch im Bogenlauf großen Verschleiß und hat bedingt durch das große erforderliche Längs- und Querspiel schlechte Geradeauslaufeigenschaften, neigt bei längeren Fahrzeugen zur Entgleisung und begrenzt ungünstig die Fahrzeuglänge.
- Es ist auch bereits bekannt, einzelne Achsen in einem separaten Rahmen unter dem Fahrzeug nach Art einer Deichselachse, wie beispielsweise aus der DE-PS 923 197 bekannt, anzuordnen. Diese Deichselachsen wirken zufriedenstellend bei gezogener Achse. Bei vorlaufender Achse wird die Radialeinstellung der Achse im Gleisbogen jedoch stark behindert, so daß hier ebenfalls wieder großer Ver schleiß feststellbar ist. Ein weiterer Nachteil dieser Deichselachse besteht darin, daß keine Entkoppelung zwischen der Drehbewegung der Deichselachse und dem erforderlichen Querspiel des Radsatzes oder der Räder gegeben ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß Tauchbewegungen des Wagenkastens den Rahmen der Deichselachse zu Nickbewegungen veranlassen. Dieses wiederum wirkt sich nachteilig auf die Abfederung des Fahrzeugs aus.
- Es sind weiter Einachslaufwerke mit Radsätzen bekannt, die zentrisch über der Achse ein Drehlager in Form eines Drehkranzes aufweisen. Dieser Drehkranz ist erforderlich für die Übertragung der Quer- und Längskräfte, die auf das Laufwerk einwirken. Der Nachteil dieser Ausführung liegt darin, daß die Fußbodenebene im Fahrzeug aufgrund des erforderlichen Drehkranzes zu hoch wird. Bei Aufteilung des Drehkranzes in seitliche Kulissenführungen ist hierfür ebenfalls ein unzumutbar großer Bauraum erforderlich. Die Kulissenführung ist darüber hinaus einem hohen Verschleiß unterworfen.
- Es sind weiter Einachslaufwerke mit schwenkbaren Losrädern, beispielsweise aus der EP-PS 0 0135 877 bekannt. Diese Laufwerke sind als sogenannte Einzelachs-Einzelrad-Laufwerke ausgeführt. Die Räder der Achse sind dabei lose auf Achsstummeln und schwenkbar mit diesen am Rahmen des Laufwerks befestigt. Der Vorteil dieser Ausführung besteht darin, daß bei nicht angetriebenen oder nicht gebremsten Einzelachs-Einzelrad-Laufwerken die Radialeinstellung der Räder im Schienenbogen zufriedenstellend erfolgt. Nachteilig ist jedoch die Spurverkleinerung aufgrund der Radialeinstellung der Räder in engen Bögen. Nachteilig sind weiter erforderliche aufwendige Kompensationseinrichtungen für eventuelle Antrieb- und Bremskräfte bei diesen selbstlenkenden Rädern. Eine eventuell anzuordnende Magnetschienenbremse wird nachteilig beim Verschwenken jeden einzelnen Rades mit verschwenkt.
- Vorliegender Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Einachsfahrwerk der eingangs genannten Art so auszubilden, daß beim Bogenlauf keine Spurverkleinerung auftritt, daß Antrieb und Bremse des Fahrwerks wirtschaftlich und ohne aufwendige Zusatzeinrichtungen angeordnet werden können, daß eine Magnetschienenbremse immer radial über der Schiene steht und daß im übrigen die Nachteile der vorstehend beschriebenen Ausführungen vermieden werden.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, die daß die Achse aus je einem an den Querenden des Rahmens fest angeordneten Achsschenkel mit darauf gelagerten Losrädern besteht, daß das Schwenklager des Rahmens an einem Ende einer Längsanlenkung horizontal drehbar angeordnet ist und daß die Längsanlenkung an ihrem anderen Ende verbreitert ist und dort Parallelogrammlenker trägt, die mit ihrem anderen Ende am Fahrzeugrahmen befestigt sind, wobei die Parallelogrammlenker horizontal und vertikal schwenkbar gelagert sind. Durch diese erfindungsgemäße Ausführung des Einachsfahrwerks wird auf vorteilhafte Weise eine Spurverkleinerung bei Bogenlauf vermieden. Die Räder des Fahrwerks können sich frei und ohne Längs- oder Quergleiten zwischen Rad und Schiene radial zum Gleisbogen einstellen. Die Anordnung eines Motorantriebs und die Anordnung von Bremsaggregaten an dem Rahmen des Fahrwerks ist auf einfache und wirtschaftliche Weise möglich. Die Entkopplung der Drehbewegung des Fahrwerks von dem Querspiel des Wagenkastens ist vorteilhaft gegeben. Tauchbewegungen des Wagenkastens wirken sich nicht auf das Fahrwerk aus.
- Erfindungsgemäß kann zwischen dem Rahmen des Fahrwerks und der Längsanlenkung ein Stellelement zur Drehung des Rahmens angeordnet sein. Durch dieses aktiv von der Gleislage zu beeinflussende Stellelement kann der Rahmen des Fahrwerks und damit die Räder in jeder Bogenstellung radial ohne Zwängung radial zum Gleisbogen eingestellt werden.
- Nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist der Rahmen des Fahrwerks gegliedert in einen Achsträger und einen Tragrahmem, wobei der Achsträger die Achsschenkel für die Losräder und der Tragrahmen das Schwenklager zur Lagerung an der Längsanlenkung sowie auf seiner Oberseite Einrichtungen zur Abstützung des Wagenkastens trägt und wobei zwischen Achsträger und Tragrahmen horizontal Lenker zur Führung in Längs- und Querrichtung und vertikal Primärfederelemente angeordnet sind. Durch diese Ausbildung des Rahmens des Fahrwerks können vorteilhaft Primärfederelemente zur Verringerung der unabgefederten Massen angeordnet werden.
- Erfindungsgemäß können zwischen dem Tragrahmen und dem Wagenkasten Sekundärfedern oder ein Drehkranz bzw. Drehkranzsegmente und Sekundärfedern angeordnet sein.
- Einzelheiten der Erfindung sind anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung erläutert.
- Es zeigen
- Fig. 1 den Längsschnitt durch ein Einachsfahrwerk gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung,
- Fig. 2 die Draufsicht auf das Einachsfahrwerk nach Fig. 1 in schematischer Darstellung,
- Fig. 3 die Draufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel des Einachsfahrwerks nach der Erfindung,
- Fig. 4 einen Längsschnitt durch das Einachsfahrwerk nach Linie IV-IV der Fig. 3,
- Fig. 5 einen Querschnitt durch das Einachsfahrwerk nach Linie V-V der Fig. 3.
- Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, sind bei einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung die Losräder 1 des Einachsfahrwerks auf Achsschenkeln 2 drehbar gelagert, wobei die Achsschenkel 2 an den Querenden des Rahmens 3 fest angeordnet sind. In Achsmitte der Losräder ist etwa in Höhe der Achse im Rahmen 3 ein horizontales Schwendlager 4 angeordnet. In dem Schwenklager 4 ist eine Längsanlenkung 5 mit ihrem einen Ende gelenkig gelagert. Die Längsanlenkung 5 ist an ihrem anderen freien Ende verbreitert und trägt dort Parallelogrammlenker 6, die mit ihrem anderen Ende am Fahrzeug 7 befestigt sind. Die Parallelogrammlenker 6 sind dabei sowohl an der Längsanlenkung als auch am Fahrzeug 7 horizontal und vertical schwenkbar angeordnet. Auf dem Rahmen 3 sind in Radachse Federn 8 angeordnet, über die das Fahrzeug 7 auf dem Rahmen 3 des Einachsfahrwerks abgestützt ist. An dem Rahmen 3 ist weiter ein Stellelement 9 angeordnet, das gegen ein an der Längsanlenkung befestigtes Lager 10 wirkt und über das der Rahmen 3 gegenüber der Längsanlenkung 5 verdrehbar ist. Das Stellelement 9 wird auf nicht dargestellte Weise von der Gleislage beaufschlagt.
- In dem in den Fig. 3 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Rahmen 3 in einen Achsträger 15 und einen Tragrahmen 16 gegliedert. Der Achsträger 15 ist horizontal U-förmig ausgebildet und an seinen in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Schenkeln zur Aufnahme der Achsschenkel 2 hochgezogen. Die Schenkel des Achsträgers können dabei verlängert sein und an ihren verlängerten Enden die Magnetschienenbremse 17 tragen. Auf dem die Achsschenkel 2 tragenden Teil des Achsträgers sind Primärfedern 18 angeordnet, auf denen der Tragrahmen 16 lagert. Achsträger 15 und Tragrahmen 16 sind über in Fahrzeuglängsrichtung angeordnete Federblattlenker 19 zur Führung in Längs- und Querrichtung verbunden. An dem Tragrahmen 16 ist in Achsmitte, etwa in Höhe der Achse der Losräder das Schwenklager 4 angeordnet. In dem Schwenklager 4 ist wieder die Längsanlenkung 5 drehbar gelagert, die an ihrem anderen Ende verbreitet ist und dort Parallelogrammlenker 6 trägt, welche mit ihrem anderen Ende an dem Fahrzeug 7 befestigt sind. Die Befestigung der Parallelogrammlenker 6 an der Längsanlenkung und an dem Fahrzeug erfolgt dabei wieder vertikal und horizontal schwenkbar. Auf dem Tragrahmen 16 sind beidseitig der Fahrzeuglängsmitte Drehkranzsegmente 20 angeordnet, auf deren Oberseite Sekundärfedern 21 zur Abstützung des Schienenfahrzeugs befestigt sind. Zwischen Tragrahmen 16 und Längsanlenkung 5 ist wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Stellelement 9 zur Ausdrehung des aus Achsträger 15 und Tragrahmen 16 bestehenden Rahmens 3 angeordnet.
- Die nich näher erläuterten Antriebs- und Bremselemente können am Achsträger 15 bzw. am Tragrahmen 16 angeordnet sein und wirken auf einfache Weise auf die Losräder 1. Tauchbewegungen des Fahrzeugs 7 gegenüber dem Rahmen 3 sowie Querauslenkungen des Fahrzeugs 7 gegenüber dem Rahmen 3 werden ohne Einwirkungen auf das Einachsfahrwerk von den Parallelogrammlenkern 6 aufgenommen.
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