EP0295462A1 - Fahrwerk für Schienenfahrzeuge - Google Patents
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- B61F5/44—Adjustment controlled by movements of vehicle body
Definitions
- the invention is based on the object of realizing very light undercarriages, even for long vehicles, which are both track bends safe against derailment and with little wheel and rail wear can drive through as well as enable the highest driving speeds on a straight track.
- the object is achieved in that individual wheels are used and these are mounted in a chassis frame, which on the one hand is freely suspended in all directions under the car body of the vehicle and on the other hand controlled by appropriate devices, the angular adjustment of the wheels in the track curve and in the straight track accomplished.
- the advantages achieved by the invention consist in particular in that, instead of the heavy bogies with at least 2 sets of wheels, lightweight individual undercarriages with only 2 wheels can be installed.
- the single wheels also have the advantage that there is no basic maximum speed limit for vehicles equipped with such undercarriages and that curves can be traveled with little wheel and rail wear.
- Fig. 1 the car body 1 of the vehicle is shown schematically.
- the wheels 2 of the undercarriage are mounted in the undercarriage frame 3, on which the body 1 is supported with the interposition of springs 4.
- Car body 1 and chassis frame 3 are connected to one another by a spherical joint 5.
- the car body 1 can deflect vertically in the z direction about the spherical joint 5 via the chassis frame 3 and be deflected transversely in the y direction.
- the wheels 2 together with the chassis frame 3 in Turn the track bends under the car body 1 around the z-axis and roll around the x-axis to compensate for transverse height errors of the rails of the track, not shown in the picture.
- Fig. 2 shows a particularly advantageous embodiment of the articulation of the chassis frame 3 to the car body 1 with parallel guide arms 7.
- the articulation points 8 of the trailing arms 7 on the chassis frame 3 can be in front of the vehicle in the longitudinal direction x, in height or behind the wheels 2, depending on how the installation conditions or kinematic boundary conditions make this seem appropriate.
- Watts guide links 9 are guided forwards and backwards in the longitudinal direction x of the vehicle from the articulation points 10 shown in the middle and articulatedly connected to the car body 1.
- the undercarriage frame 3 shows a vehicle with two undercarriages of the described embodiment.
- the undercarriage frames 3 are, in a manner known per se, coupled with each other in opposite directions by means of diagonally arranged coupling rods or cables 11. This enables the trolleys to be set in bends similar to those known from so-called cross-anchor bogies, even for long vehicles.
- FIG. 5 shows a vehicle with two undercarriages of the type described, which is connected to its body 1 at the pivot point 12 with the body 13 of another vehicle so that it can move in a spherical manner.
- handlebars 14 From the car body 13 of the adjacent vehicle, handlebars 14 are guided to the chassis frame 3, which steer the wheels 2 when traveling on bends. As before, the steering movement can also be transmitted to the other chassis via coupling rods 11.
- FIG. 6 A similar embodiment can be seen in FIG. 6.
- the car bodies 1 and 13 are connected to a coupling rod 15 which is connected to the car bodies 1 and 13 by the joints 16 and 17.
- the steering movement is removed from the coupling rod 15 and transmitted through the steering rods 14 on the chassis frame 3 of the chassis. With a separation point 18 in the coupling rod 15, the vehicles can be easily separated.
- Fig. 7 shows an example of the principle of a coupling rod 11 which is provided at its ends with leaf spring elements 19 offset by 90 °.
- the elements 19 can bend elastically and allow as small cardanic angular movements as occur in the steering movements of the chassis frame 3.
- the cardanic angular mobility of the material-elastic joint is effected by a round rod 20 which is equally flexible about all axes. Round bars 20 are attached to the ends of the coupling rod 11.
- Fig. 9 shows the suspension of a coupling rod 11 under the car body 1 with long pendulums 21 which articulate attack on supports 22 connected to the coupling rod 11.
- the 10 shows a wear-free variant of the coupling rod suspension.
- the long pendulums 21 are replaced by elastic leaf links 23, which are firmly connected to the body 1 at the upper end and firmly connected to the support 22 of the coupling rod 11 at the lower end.
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Abstract
Description
- Lange Schienenfahrzeuge werden heute fast ausschließlich mit Drehgestell-Fahrwerken ausgestattet. Drehgestelle haben 2 oder mehr Radsätze. Infolgedessen sind sie sehr schwer.
- In Gleisbögen werden Drehgestelle durch den vorlaufenden Radsatz unter dem Wagenkasten verschwenkt. Die Radsätze der Fahrwerke nehmen so eine annähernd radiale Stellung zur Schiene ein. Dadurch wird der zwängungsarme Bogenlauf der Räder ermöglicht.
- Es ist bekannt und immer wieder versucht worden, auf Drehgestelle zu verzichten und 2achsige Fahrzeuge kurvenfreundlich zu machen. Zur Einstellung der Radsätze in Gleisbögen sind diese als Lenkachsen um ihre Hochachse schwenkbar ausgebildet worden. Die Kurveneinstellung wurde entweder durch Radsatzkräfte bewerkstelligt, wobei die diagonale Verbindung zweier Radsätze zur Unterstützung der Schwenkbewegung bereits in der Frühzeit der Eisenbahnen angewendet wurde (1828) [PFEFFER, F.; KLEINHANS, G.: Budweis - Linz - Gmunden, Verlag Josef Otto Stezak, Wien (1982), S. 81]. Oder es sind Winkelbewegungen benachbarter Fahrzeuge zur Steuerung der Radsätze vorgeschlagen und auch ausgeführt worden [SACHS, K.: Elektr. Triebfahrzeuge, Bd. I (1973), s. Abschn. Einzelachsdeichselgestell, s. 488 - 500].
- Allen bekannten Lösungen haften erhebliche Mängel an, weil Radsätze wegen ihres unvermeidbaren Wellenlaufs im Spurkanal des Gleises für höchste Fahrgeschwindigkeiten vom Prinzip her unbrauchbar sind und/oder bekannte Bogensteuerungen für Einzelräder, die exakte Parallelstellung der Räder für die Fahrt im geraden Gleis mit hohen Fahrgeschwindigkeiten nicht gewährleisten.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, sehr leichte Fahrwerke auch für lange Fahrzeuge zu verwirklichen, die sowohl Gleisbögen entgleisungssicher und mit geringem Rad- und Schienenverschleiß durchfahren können als auch auf geradem Gleis allerhöchste Fahrgeschwindigkeiten ermöglichen.
- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Einzelräder verwendet und diese in einem Fahrwerksrahmen gelagert werden, der einerseits in alle Richtungen frei beweglich abgefedert unter dem Wagenkasten des Fahrzeugs angeordnet ist und andererseits von entsprechenden Einrichtungen gesteuert die winkelgenaue Einstellung der Räder im Gleisbogen und im geraden Gleis bewerkstelligt.
- Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß statt der schweren Drehgestelle mit mindestens 2 Radsätzen leichte Einzelfahrwerke mit nur 2 Rädern eingebaut werden können. Die Einzelräder haben daruber hinaus den Vorteil, daß es keine prinzipielle Höchstgeschwindigkeitsgrenze für mit derartigen Fahrwerken ausgestattete Fahrzeuge gibt und Kurven mit geringem Rad- und Schienenverschleiß durchfahren werden können.
- Einige Ausfuhrungsbeispiele und -details sind zeichnerisch dargestellt und im folgenden näher beschrieben.
- Es zeigen
- Fig. 1 die räumliche Prinzipskizze eines unter einem Wagenkasten beweglich angeordneten 2rädrigen Fahrwerks
- Fig. 2 die Prinzipskizze eines mit Doppellängslenkern zwischen Wagenkasten und Fahrwerksrahmen angelenkten Fahrwerks
- Fig. 3 die Prinzipskizze eines mit Wattschen Lenkern zwischen Wagenkasten und Fahrwerksrahmen angeordneten Fahrwerks
- Fig. 4 die Prinzipskizze eines Fahrzeugs mit zwei gegenseitig miteinander gekoppelten Fahrwerken
- Fig. 5 die Prinzipskizze der Bogensteuerung der Fahrwerke durch ein benachbartes Fahrzeug
- Fig. 6 die Prinzipskizze der Bogensteuerung der Fahrwerke durch die trennbare Kupplungsstange mit einem benachbarten Fahrwerk
- Fig. 7 schematisch eine Koppelstange mit kardanisch angeordneten Blattfederelementen
- Fig. 8 schematisch das Ende einer Koppelstange mit allseitig verformbarem Rundstabelement
- Fig. 9 schematisch die Führung einer Koppelstange an langen Lenkern und
- Fig. 10 schematisch die Führung einer Koppelstange an biegsamen Blattlenkern.
- In Fig. 1 ist schematisch der Wagenkasten 1 des Fahrzeugs dargestellt. Die Räder 2 des Fahrwerks sind im Fahrwerksrahmen 3 gelagert, auf dem sich unter Zwischenschaltung von Federn 4 der Wagenkasten 1 abstützt. Wagenkasten 1 und Fahrwerksrahmen 3 sind durch ein spärisches Gelenk 5 miteinander verbunden. Um das sphärische Gelenk 5 kann der Wagenkasten 1 über den Fahrwerksrahmen 3 vertikal in z-Richtung einfedern und quer in y-Richtung ausgelenkt werden. Außerdem können die Räder 2 zusammen mit dem Fahrwerksrahmen 3 in Gleisbögen unter dem Wagenkasten 1 um die z-Achse wenden sowie Wankbewegungen um die x-Achse zum Ausgleich von Querhöhenfehlern der Schienen des im Bild nicht dargestellten Gleises ausführen. Für die beschriebenen Funktionen ist es unerheblich ob die Räder 2 durch eine sie verbindende Welle 6 zu einem Radsatz vereinigt sind oder ohne diese Welle 6 als Einzelräder mit unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeiten abrollen können.
- Fig. 2 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausbildung der Anlenkung des Fahrwerkrahmens 3 an den Wagenkasten 1 mit Parallelführungslenkern 7. Die Anlenkpunkte 8 der Längslenker 7 an dem Fahrwerksrahmen 3 können dabei in Fahrzeuglängsrichtung x vor, in Höhe oder hinter den Rädern 2 liegen, je nachdem wie die Einbauverhältnisse oder kinematische Randbedingungen dies zweckmäßig erscheinen lassen.
- Fig.3 zeigt eine weitere Ausgestaltung des Erfindungsgedankens. An Stelle der Parallelführungslenker 7 sind sog. Wattsche Führungslenker 9 von den diesmal mittig gezeichneten Anlenkpunkten 10 in Fahrzeuglängsrichtung x nach vorn und hinten geführt und mit dem Wagenkasten 1 gelenkig verbunden.
- In Fig. 4 ist ein Fahrzeug mit zwei Fahrwerken der beschriebenen Ausführung skizziert. Man erkennt unter dem Wagenkasten 1 die Fahrwerksrahmen 3 mit den Rädern 2, Federn 4 und Parallelführungslenkern 7. Die Fahrwerksrahmen 3 sind durch diagonal angeordnete Koppelstangen oder -seile 11 in an sich bekannterweise gegensinnig miteinander gekoppelt. Dies ermöglicht die Einstellung der Fahrwerke in Gleisbögen ähnlich wie sie von sog. Kreuzanker-Drehgestellen her bekannt ist auch bei langen Fahrzeugen.
- Fig. 5 stellt ein Fahrzeug mit zwei Fahrwerken der beschreibenen Bauart dar, welches mit seinem Wagenkasten 1 im Gelenkpunkt 12 mit dem Wagenkasten 13 eines weiteren Fahrzeugs sphärisch beweglich verbunden ist. Vom Wagenkasten 13 des benachbarten Fahrzeugs werden Lenkstangen 14 zum Fahrwerksrahmen 3 geführt, welche die Räder 2 bei Bogenfahrt lenken. Wie gehabt läßt sich die Lenkbewegung über Koppelstangen 11 auch auf das andere Fahrwerk übertragen.
- Eine ähnliche Ausführung sieht man in Fig. 6. Die Wagenkästen 1 und 13 sind mit einer Kuppelstange 15 verbunden, die mit den Gelenken 16 und 17 an die Wagenkästen 1 und 13 angeschlossen ist. Die Lenkbewegung wird von der Kuppelstange 15 abgenommen und durch die Lenkstangen 14 auf dem Fahrwerksrahmen 3 des Fahrwerks übertragen. Mit einer Trennstelle 18 in der Kuppelstange 15 lassen sich die Fahrzeuge ohne weiteres trennen.
- Die Ausführungen der Fig. 5 und 6 sind bevorzugt für Einzelräder 2 geeignet, die nicht durch Radsatzwellen 6 drehzahlgekoppelt sind.
- Alle Fahrwerkslenkungen funktionieren nur, wenn sie genau einstellen. Dies ist am besten mit spielfreien und verschleißlosen Gelenken zu verwirklichen.
- Fig. 7 zeigt beispielhaft das Prinzip einer Koppelstange 11, die an ihren Enden mit um 90° versetzt angeordneten Blattfederelementen 19 versehen ist. Die Elemente 19 können sich elastisch verbiegen und gestatten so kleine kardanische Winkelbewegungen, wie sie bei den Lenkbewegungen der Fahrwerksrahmen 3 vorkommen.
- In Fig. 8 wird die kardanische Winkelbeweglichkeit des materialelastischen Gelenks durch einen um alle Achsen gleich biegsamen Rundstab 20 bewirkt. Rundstäbe 20 sind an den Enden der Koppelstange 11 angebracht.
- Bei langen Fahrzeugen sind die Abstände der Fahrwerke sehr groß und die sie verbindenden Koppelstangen 11 lang und dementsprechend schwer. Sie werden deshalb unterstützt.
- Fig. 9 zeigt die Aufhängung einer Koppelstange 11 unter dem Wagenkasten 1 mit langen Pendeln 21, die gelenkig an mit der Koppelstange 11 verbundene Stützen 22 angreifen.
- In Fig. 10 ist eine verschleißfreie Variante der Koppelstangenaufhängung gezeigt. Hier sind die langen Pendel 21 durch elastische Blattlenker 23 ersetzt, die am oberen Ende fest mit Wagenkasten 1 und am unteren Ende fest mit der Stütze 22 der Koppelstange 11 verbunden sind.
Claims (8)
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