EP0388999A2 - Mechanische Stützeinrichtung an Schienenfahrzeugen - 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
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- B61F5/02—Arrangements permitting limited transverse relative movements between vehicle underframe or bolster and bogie; Connections between underframes and bogies
- B61F5/22—Guiding of the vehicle underframes with respect to the bogies
Definitions
- the present invention relates to a mechanical support device on rail vehicles for changing the position of the car body with respect to swaying relative to at least one of the wheel sets, taking particular account of the wheel reliefs that occur.
- Roll support devices in rail vehicles which have a torsion bar mounted transversely to the direction of travel in the secondary spring stage, at the ends of which a swing arm is arranged approximately in the vehicle longitudinal direction and in which inclined bars, the lines of action of which are converged upwards and are above cut the center of gravity of the car body, representing the connection between the bogie and the car body.
- DE-OS 24 22 825 Another form for guiding a car body relative to the bogies with respect to swaying is shown in DE-OS 24 22 825.
- the task that arises from this is to create a support device for the body of a rail vehicle, which on the one hand enables an increase in cornering speeds and on the other hand reduces the rail directional force that occurs as a result of cornering in the elevated track on the leading, outer wheel of the leading bogie, as well as the share of the wheel relief occurring there at the same time in favor of safety against derailment to the trailing, outer wheel of the same bogie.
- the support device is designed in the form of a simple linkage in such a way that it is also suitable for only a partial use of the means shown and is therefore able to produce certain effects.
- the object of the invention is applied in each case in a biaxial bogie.
- the corresponding support device is arranged symmetrically with respect to the longitudinal center plane in the bogie and drawn for the sake of simplicity with visible lines, only the connection points visible from the outside on the bogie being shown.
- a support device 21 is shown, which is arranged directly between a car body 12 and the two wheel sets 9, 9 'of a bogie 13.
- two support levers 23, 23 'and 24, 24' with their upper pivot points 25, 25 'and 26, 26' are suspended vertically on the car body 12.
- a simpler and less expensive support device 31 is shown with one-sided application on a wheel set, which acts directly between a car body 12 and that, in a bidirectional vehicle in each case against the center of the car towards the inner wheel set 9 'of a bogie 13 and both Secondary spring stage 18, as well as the primary stage 14 bridges.
- a c-shaped torsion frame 10' is essentially articulated in a lying in the horizontal plane, which engages around the wheel set 9 'and is connected to the two axle bearings 8'.
- All articulated connection points of the control device 31 are designed with preferably maintenance-free elastic bearings 5. These can be designed, for example, as spherical rubber elements.
- this one-sided support device 31 according to FIGS. 4 and 5 with the vertical arrangement of the support levers 23, 23 'deliberately relates to the wheel set 9' of a bogie 13 lying towards the center of the carriage.
- the resultant wheel relief when cornering in the elevated track becomes shifted in favor of safety against derailment on the outer wheel of the trailing wheel set 9 '.
- the distribution of the wheel load changes is positively influenced when cornering in the elevated track, and with such an individual measure using the support device 31 already contributes to improving the safety against derailment.
- the described mechanical support device 21, 31 is designed in the form of a simple linkage in such a way that it is capable of producing the effects or partial effects mentioned in each case either in their entirety or even with only partial use.
- the support device 21, 31 shown Another significant advantage of the support device 21, 31 shown is that it can be retrofitted at any time with comparatively little effort to motor, drive or bogies of the type shown. It is irrelevant in the sense of the present invention whether these bogies are equipped with conventional wheel sets or have individual wheels or idler wheels.
- a support device 31 relates analogously to the wheel set of each bogie 13 that is trailing, as seen from the end of the driver's cab.
- the support device 21, 31 according to the invention is therefore understood to be a linkage with which at least one pair of wheels is connected directly to the body, for the purpose of changing its position relative to at least one of the wheel sets, in particular based on its roll behavior and taking into account the wheel reliefs that occur.
- the support device according to the invention essentially uses at least two support levers arranged in pairs, by means of which the car body is supported directly on the c-shaped torsion frames and is operatively connected to them with respect to rolling.
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Abstract
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine mechanische Stützeinrichtung an Schienenfahrzeugen zur Aenderung der Lage des Wagenkastens bezüglich Wanken relative zu mindestens einem der Radsätze unter besonderer Berücksichtigung der auftretenden Radentlastungen.
- Bei der gezeigten Ausführungsform handelt es sich um eine Ausscheidungs-Anmeldung zum Hauptpatent, Anmelde-Nr. 87'904 228.1 - 2306 / CH 87'00084, "Mechanische Steuereinrichtung".
- Es sind Wankstütz-Einrichtungen bei Schienenfahrzeugen bekannt, welche über einen in der Sekundärfederstufe quer zur Fahrtrichtung gelagerten Torsionsstab verfügen, an dessen Enden je ein Schwingarm annähernd in Fahrzeuglängsrichtung angeordnet ist und bei denen schräggestellte Stangen, deren Wirklinien nach oben hin konvergent geneigt sind und sich oberhalb des Wagenkasten-Schwerpunktes schneiden, die Verbindung zwischen dem Drehgestell und dem Wagenkasten darstellen. Mit einer solchen, in der DE-OS 28 39 904 gezeigten Lösung wird das Wankverhalten eines Schienenfahrzeuges verbessert, so dass seine zulässige Fahrgeschwindigkeit erhöht werden kann.
- Eine weitere Form für die Führung eines Wagenkastens gegenüber den Drehgestellen in bezug auf das Wanken ist in der DE-OS 24 22 825 gezeigt.
- Alle genannten Lösungen zielen darauf ab, die Kurvengeschwindigkeit eines Schienenfahrzeuges zu erhöhen, wobei auf rein mechanischem Wege versucht wird, über eine entsprechende, in der Sekundärstufe eines Schienenfahrzeuges angeordnete Vorrichtung, einzig das Wankverhalten eines Schienenfahrzeuges zu verbessern. Hierbei blieb der Einfluss der gewählten Mittel auf die systembedingt auftretenden Radlaständerungen infolge Kurvenfahrt im überhöhten Gleis unberücksichtigt. In diesem Zusamenhang sind den aufgezeigten Lösungsformen konkrete Grenzen gesetzt, welche sich insbesondere durch die in der jüngsten Zeit, infolge von Fahrzeugen mit sehr hoher Schwerpunkstlage und grosser Verwindungssteifigkeit des Wagenkastens bedingten Anforderungen an eine Stützeinrichtung für den Wagenkasten eines Schienenfahrzeuges am deutlichsten zeigen.
- Die Aufgabe, die sich hieraus stellt, ist die Schaffung einer Stützeinrichtung für den Wagenkasten eines Schienenfahrzeuges, mit der einerseits eine Erhöhung der Kurvengeschwindigkeiten ermöglicht wird und die andererseits die infolge Kurvenfahrt im überhöhten Gleis auftretende Schienenrichtkraft am jeweils führenden, bogenäusseren Rad des vorlaufenden Drehgestelles verringert, sowie den Anteil der dort gleichzeitig auftretenden Radentlastung zugunsten der Sicherheit gegen Entgleisung auf das nachlaufende, bogenäussere Rad desselben Drehgestelles verlagert.
- Diese Stützeinrichtung zeichnet sich aus durch den Wortlaut eines der Ansprüche.
- Durch diese Gesamtheit aller Massnahmen ergeben sich für die mit den Mitteln der beschriebenen Stützeinrichtung ausgerüsteten Schienenfahrzeuge wesentliche Vorteile, insbesondere bei der Erhöhung der Fahrgeschwindigkeiten auf kurvenreichen Strecken, aber auch bezüglich Fahrkomfort und Verschleissverhalten.
- Die Stützeinrichtung ist in Form eines einfachen Gestänges derart konzipiert, dass sie sich auch zu einer nur teilweisen Anwendung der gezeigten Mittel eignet und damit bestimmte Effekte zu erzeugen in der Lage ist.
- Die Erfindung wird anschliessend anhand einer Zeichnung erläutert und die jeweilige Funktionsweise beschrieben.
- Bei den, zum besseren Verständnis perspektivisch ausgeführten Darstellungen, ist der Erfindungsgegenstand jeweils in ein zweiachsiges Drehgestell appliziert. Hierbei ist die entsprechende Stützeinrichtung bezüglich der Längsmittelebene symmetrisch im Drehgestell angeordnet und einfachheitshalber mit sichtbaren Linien gezeichnet, wobei nur die von aussen her am Drehgestell sichtbaren Anschlusspunkte dargestellt sind.
- Es zeigen:
- Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Stützeinrichtung mit Wirkung in bezug auf das Wagenkasten-Wanken, angewendet auf ein herkömmliches zweiachsiges Drehgestell
- Fig. 2 ein Seitenansicht der Stützeinrichtung gemäss Fig. 1
- Fig. 3 einen Schnitt der Stützeinrichtung gemäss Fig. 1 nach Schnittlinie II-II der Fig. 2
- Fig. 4 eine perspektivische Darstellung einer Stützeinrichtung nach Fig. 1 bei einseitiger Anwendung auf einen Radsatz eines herkömmlichen zweiachsigen Drehgestells mit Wirkung in Bezug auf das Wagenkasten-Wanken,
- Fig. 5 eine Seitenansicht der Stützeinrichtung gemäss Fig. 4.
- In den Fig. 1 bis 3 ist eine Stützeinrichtung 21 dargestellt, welche direkt zwischen einem Wagenkasten 12 und den beiden Radsätzen 9, 9′ eines Drehgestells 13 angeordnet ist. Hierbei sind je zwei Stützhebel 23, 23′ und 24, 24′ mit ihren oberen Gelenkpunkten 25, 25′ und 26, 26′ senkrecht am Wagenkasten 12 aufgehängt.
- An deren unteren Gelenkpunkten 27, 27′ und 28, 28′ ist je ein c-förmiger Torsionsrahmen 10, 10′ im Wesentlichen in einer Horizontalebene liegend, gelenkig gelagert, der den entsprechenden Radsatz 9, 9′ umgreift und mit den Achslagerstellen 8, 8′ verbunden ist. Sämtliche gelenkigen Verbindungspunkte der Stützeinrichtung 21 sind vorzugsweise mit wartungsfreien elastischen Lagern 5 ausgeführt. Diese können beispielsweise als sphärische Gummielemente ausgeführt sein.
- Die Wirkung einer derartigen Stützeinrichtung 21 gemäss den Fig. 1 bis 3 kommt durch die vertikale Anordnung der Stützhebel 23, 23′ und 24, 24′ einer direkten Wankstütze zwischen Wagenkasten 12 und den Radsätzen 9, 9′ gleich. Hierbei werden sowohl die Sekundärstufe 18, als auch die Primärstufe 14 überbrückt.
- In den Fig. 4 und 5 ist eine einfachere und kostengünstigere Stützeinrichtung 31 bei einseitiger Anwendung auf einen Radsatz gezeigt, welche direkt zwischen einem Wagenkasten 12 und dem, bei einem Zweirichtungsfahrzeug jeweils gegen die Wagenmitte hin innenliegenden Radsatz 9′ eines Drehgestells 13 wirkt und sowohl die Sekundärfederstufe 18, als auch die Primärstufe 14 überbrückt.
- Hierbei sind zwei Stützhebel 23, 23′ mit ihren oberen Gelenkpunkten 25, 25′ senkrecht am Wagenkasten 12 aufgehängt. In deren unteren Gelenkpunkten 27, 27′ ist ein c-förmiger Torsionsrahmen 10′ im Wesentlichen in einer in der Horizontalebene liegend gelenkig gelagert, der den Radsatz 9′umgreift und mit den beiden Achslagerstellen 8′ verbunden ist. Sämtliche gelenkigen Verbindungspunkte der Steuereinrichtung 31 sind mit vorzugsweise wartungsfreien elastischen Lagern 5 ausgeführt. Diese können beispielsweise als sphärische Gummielemente ausgeführt sein.
- Die Wirkung dieser einseitig angeordneten Stützeinrichtung 31 gemäss den Fig. 4 und 5 mit vertikaler Anordnung der Stützhebel 23, 23′ bezieht sich bewusst auf den gegen die Wagenmitte hin innenliegenden Radsatz 9′ eines Drehgestells 13. Die sich bei Kurvenfahrt im überhöhten Gleis ergebende Radentlastung wird zugunsten der Sicherheit gegen Entgleisung auf das bogenäussere Rad des nachlaufenden Radsatzes 9′ verlagert. Hierdurch wird bei Kurvenfahrt im überhöhten Gleis die Verteilung der Radlaständerungen positiv beeinflusst und es ergibt sich mit einer derartigen Einzelmassnahme durch Verwendung der Stützeinrichtung 31 bereits ein Beitrag zur Verbesserung der Entgleisungssicherheit.
- Die beschriebene, mechanische Stützeinrichtung 21, 31 ist in Form eines einfachen Gestänges so konzipiert, dass sie entweder in ihrer Gesamtheit oder aber auch bei einer nur teilweisen Anwendung die jeweils erwähnten Effekte bzw. Teileffekte zu erzeugen in der Lage ist.
- Ein weiterer wesentlicher Vorteil der gezeigten Stützeinrichtung 21, 31 besteht darin, dass sie jederzeit mit vergleichsweise geringem Aufwand be Motor-, Trieb- oder Laufdrehgestellen der gezeigten Bauart nachgerüstet werden kann. Hierbei ist es im Sinne der vorliegenden Erfindung unerheblich, ob diese Drehgestelle mit herkömmlichen Radsätzen ausgerüstet sind, oder Einzelräder bzw. Losräder besitzen.
- Eine Anwendung der offenbarten Stützeinrichtung 21 bei zweiachsigen Schienenfahrzeugen konventioneller Bauart ist ebenfalls denkbar. Weiter können auch Schienenfahrzeuge, die mit sogenannten Einachslaufwerken ausgerüstet sind, vorteilhaft mit einer gezeigten Stützeinrichtung 31 versehen werden.
- Bei Einrichtungsfahrzeugen bezieht sich die Anwendung einer Stützeinrichtung 31 sinngemäss auf den, jeweils vom Führerstandsende aus gesehen, nachlaufenden Radsatz eines jeden Drehgestells 13.
- Die erfindungsgemässe Stützeinrichtung 21, 31 versteht sich also als ein Gestänge, mit dem mindestens ein Räderpaar direkt mit dem Wagenkasten verbunden ist, zum Zwecke der Aenderung seiner Lage relatiav zu mindestens einem der Radsätze, insbesondere bezogen auf sein Wankverhalten und unter Berücksichtigung der auftretenden Radentlastungen. Hierzu bedient sich die erfindungsgemäss Stützeinrichtung im wesentlichen mindestens zweier paarweise angeordneter Stützhebel, über die sich der Wagenkasten direkt auf die c-förmigen Torsionsrahmen abstützt und mit diesen in bezug auf Wanken wirkverbunden ist.
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