EP0658465A1 - Selbstlenkendes, dreiachsiges Laufgestell für ein Schienenfahrzeug - Google Patents

Selbstlenkendes, dreiachsiges Laufgestell für ein Schienenfahrzeug Download PDF

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EP0658465A1
EP0658465A1 EP94119457A EP94119457A EP0658465A1 EP 0658465 A1 EP0658465 A1 EP 0658465A1 EP 94119457 A EP94119457 A EP 94119457A EP 94119457 A EP94119457 A EP 94119457A EP 0658465 A1 EP0658465 A1 EP 0658465A1
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EP
European Patent Office
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wheel set
bogie
steering
center wheel
center
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EP94119457A
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EP0658465B1 (de
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Johann Martin Dr. Lipsius
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Bombardier Transportation GmbH
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ABB Patent GmbH
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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
    • 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
    • B61F5/386—Arrangements or devices for adjusting or allowing self- adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves, e.g. sliding axles, swinging axles fluid actuated
    • 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
    • B61F3/02—Types of bogies with more than one axle
    • B61F3/04—Types of bogies with more than one axle with driven axles or wheels
    • B61F3/06—Types of bogies with more than one axle with driven axles or wheels with three or more axles

Definitions

  • the invention relates to a self-steering, three-axle bogie for a rail vehicle according to the preamble of claim 1.
  • the invention has for its object to provide a self-steering, three-axle bogie for a rail vehicle of the type mentioned, in which the center wheel set is also involved in the control system.
  • FIG. 1 The basic design of the self-steering, three-axle rail vehicle is shown in FIG.
  • the bogie 1 has a bogie frame consisting of parallel side members 2 and at least one cross member 2 '.
  • wheelset bearings 3 to 8 of the three axles 9 to 11 are fastened via wheelset springs (not shown), namely wheelset bearings 3, 4 for the first axle 9 (outer axle, outer wheel set) assigned to the first drive motor 13, wheelset bearings 5, 6 for the second (middle), the second (middle) drive motor 14 assigned axis 10 (center wheel set) and wheelset bearings 7, 8 for the third, the third drive motor 15 assigned axis 11 (outer axle, outer wheel set).
  • the wheelset bearings 3, 4, 7, 8 of the two outer axles 9, 11 are, among other things, in the direction parallel to the side member 2 of the bogie frame, i.e. movable in the direction of travel or against the direction of travel of the rail vehicle, which is indicated by directional arrows x1, x2.
  • the wheelset bearings 5, 6 of the central axis 10 are, among other things, in the direction parallel to the cross members 2 'of the bogie frame, i.e. Movable perpendicular to the direction of travel of the rail vehicle, which is indicated by arrows y1, y2.
  • the e.g. impellers driven by paw bearing motors 13 to 15 are denoted by 12.
  • two steering beams 16, 17 are provided which are movable in the center around fixed pivot axes 18, 19 (vertical axes of the vehicle) connected, for example, to the cross member 2' of the bogie frame.
  • These steering beams 16, 17 are connected via links to the wheelset bearings of the outer axles, namely a links 20 between a joint 24 of the wheelset bearing 3 and a joint 25 of the steering beam 16, a links 21 between a joint 26 of the wheelset bearing 4 and one Joint 27 of the steering beam 16, a link 22 between a joint 28 of the wheel set bearing 7 and a joint 29 of the steering beam 17 and a link 23 between a joint 30 of the wheel set bearing 8 and a joint 31 of the steering beam 17.
  • the steering beams 16, 17 have central levers 32 and 33, which are each arranged perpendicular to the steering beams 16, 17 and the ends of which are connected to one another via a longitudinally displaceable joint 34.
  • One of the two central levers, lever 33 in the exemplary embodiment is connected via a joint 35 to a link 37, which on the other hand is connected via a joint 36 to the middle wheel set e.g. is attached to the housing of the middle drive motor 14, which carries out the transverse deflection together with the middle wheel set as a Tatzlager motor.
  • the mode of operation of the self-steering, three-axle bogie 1 is described below.
  • the wheelset bearing 3 moves in the x2 direction
  • the wheelset bearing 4 must inevitably move in the x1 direction due to the coupling of the handlebar 20 / steering beam 16 with pivot axis 18 / handlebar 21.
  • the center wheel set is also advantageously involved in the control system.
  • the central drive motor 14 with the axis 10 moves outward of the curve, which is made possible by the wheelset bearings 5, 6, which can be moved transversely to the direction of travel of the rail vehicle.
  • the link 37 has play in the joints 35 and / or 36.
  • the bogie according to FIG. 2 has all the structural components described above under FIG. 1, but the wheelset bearing 6 is not shown in the drawing in order to be able to clearly show the additional structural components.
  • a control cylinder 41 (generally: active actuator) is provided, the movable piston 40 of which acts on the central lever 33 via a piston rod 39 with an additional joint 38.
  • the control cylinder 41 is, on the other hand, fastened via a connecting rod 42 with a joint 43 to the side member 2 of the bogie frame.
  • the control cylinder 41 acting transversely to the direction of travel is e.g. a double-acting compressed air or hydraulic cylinder. Via connecting lines, e.g. Hydraulic hoses, the control cylinder can be pressurized in a suitable manner, so that an additional compressive force or tensile force is exerted between the center wheel set and bogie via the piston 40 and the piston rod 39, which additionally pushes or pulls the center wheel set towards the outside of the arc.
  • the control cylinder 41 is controlled as a function of the centrifugal force that occurs.
  • the active actuator control cylinder
  • the actuating force then only has to be correspondingly higher than the centrifugal force component of the center wheel set.
  • the bogie has all the structural components described above in FIG. 1.
  • a control cylinder 41 ' is provided, the movable piston 40' of which acts on the central lever 33 via a piston rod 39 'with an additional joint 38'.
  • the control cylinder 41 ' (generally: active actuator), on the other hand, is fastened to the vehicle body 45 via a connecting rod 42' with a joint 44.
  • the control cylinder 41 'acting transversely to the direction of travel is, for example, a double-acting compressed air or hydraulic cylinder.
  • the control cylinder can be pressurized in a suitable manner via connecting lines, so that an additional compressive force or tensile force is exerted between the center wheel set and the vehicle body via the piston 40 'and the piston rod 39', which pushes or pulls the vehicle body towards the inside.
  • the control cylinder 41 ' is controlled in dependence the centrifugal force and / or the radius of the arc.
  • the active actuator control cylinder
  • the reaction force acts on the vehicle body and reduces the deflection of the transverse suspension.
  • the level of the control force corresponds to the centrifugal force component to be transmitted from the center wheel set plus the spring force for the rotational deflection of the end wheel sets and the spring force of the center wheel set, which arises from the arrow height of the track arch between the end wheel sets.
  • the proportion of the possible resetting of the centrifugal force deflection of the vehicle body / bogie depends on the bogie weight in relation to the vehicle body, on the curve radius and on the horizontal restoring force of the wheelset springs.
  • the centrifugal force load of the center wheel set is chosen to be higher than that of the end wheel sets, which is possible because of its lower dynamic transverse load, the resetting of the centrifugal force deflection can be increased further. In this way, an optimal reset of the centrifugal force deflection, distribution of the centrifugal force to the three wheel sets and radial position of the wheel sets can be achieved.

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Abstract

Es wird ein selbstlenkendes, dreiachsiges Laufgestell für ein Schienenfahrzeug vorgeschlagen, wobei die beiden Außenradsätze (3,4,7,8,9,11) über Lenker (20 bis 23) und Lenkbalken (16,17), die um bezüglich des Laufgestellrahmens (2,2') feste Schwenkachsen (18,19) schwenken, gegenläufig miteinander gekoppelt sind. Die beiden Lenkbalken (16,17) weisen zentrische Hebel (32,33) auf, deren Enden über ein längsverschiebliches Gelenk (34) miteinander verbunden sind. Einer dieser zentrischen Hebel (33) ist über einen Lenker (37) gelenkig mit dem Mittelradsatz (5,6,10) verbunden. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein selbstlenkendes, dreiachsiges Laufgestell für ein Schienenfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Ein solches selbstlenkendes, dreiachsiges Laufgestell für ein Schienenfahrzeug ist aus der DE 38 24 709 C2 bekannt. Dort wird ein Eisenbahnfahrzeug mit einem durch ein Laufgestell mit mindestens zwei Rad/Achsen-Anordnungen abgestützten Wagenkasten beschrieben, wobei das Laufgestell einen Laufgestellrahmen mit zwei parallelen Seitenträgern enthält, die durch mindestens einen sich quer dazu erstreckenden Querbalken verbunden sind und der Laufgestellrahmen von den Achsen durch Primärfederungsmittel getragen ist, die Gier-Bewegungen zum Lauf längs eines gekrümmten Gleises zulassen. Ein erstes Kraftübertragungsgestänge verbindet die Achsen mit dem Laufgestellrahmen und enthält mindestens einen querverlaufenden Lenkbalken, der mit einer Achse verbunden ist und ein schwenkbar mit dem Laufgestellrahmen verbundenes Zentrum besitzt, um ein Lenken der damit verbundenen Achse zur Verbesserung ihrer Radialstellung und eine Übertragung von Längskräften zwischen ihr und dem Laufgestellrahmen zu ermöglichen. Eine Kraftübertragungsanordnung verbindet den Laufgestellrahmen mit dem Wagenkasten. Die Kraftübertragungsanordnung ist als ein zweites Kraftübertragungsgestänge mit Pfosten, Platte und Stab ausgebildet, das folgende Merkmale aufweist:
    • a) einen am Wagenkasten in Seitenrichtung zwischen den Seitenträgern und in Längsrichtung benachbart zu dem mindestens einen Querbalken angeordneten und von dem Wagenkasten nach unten abstehenden Wagenkastenpfosten,
    • b) eine schwenkbar an dem Wagenkastenpfosten gehaltene Wagenkastenplatte mit seitlich einander gegenüberliegenden Schwenkstellen, die jeweils zwischen dem Wagenkastenpfosten und einem der Seitenträger angeordnet sind, und
    • c) bewegbar angebrachte Verbindungsstäbe, die in Längsrichtung jede Schwenkstelle an der Wagenkastenplatte mit dem benachbarten Querträger verbinden, um Zug- und Bremskräfte zu übertragen und Gier- und Seitenbewegungen des Wagenkastens relativ zum Laufgestellrahmen zuzulassen.
  • In weiterer Ausgestaltung dieses bekannten Eisenbahnfahrzeuges ist der Wagenkasten an dem Laufgestellrahmen durch elastische Sekundärfederungsmittel abgestützt, die seitlich beabstandet in Richtung auf gegenüberliegende Seiten des Laufgestellrahmens angeordnet sind, wobei das Laufgestell mindestens drei Rad/Achsen-Anordnungen enthält. Der Laufgestellrahmen weist zwei Querbalken der genannten Art auf, die jeweils zwischen einer Endachse und den restlichen Achsen mit Abstand angeordnet sind. Das erste Kraftübertragungsgestänge enthält zwei Lenkbalken, die jeweils einzeln mit jeder Endachse verbunden sind, und Verbindungsmittel, die die Lenkbalken so verbinden, daß Selbstlenk-Gier-Bewegungen der Rad/Achsen-Anordnungen einander entgegengesetzt gleich sind. Die Verbindungsmittel weisen folgende Merkmale auf:
    • a) ein von jedem Lenkbalken nach oben abstehendes und schwenkbar an einem der Querbalken angebrachtes Drehmomentrohr mit einem oberhalb des jeweiligen Lenkbalkens angeordneten Hebel, wobei sich die Hebel quer in entgegengesetzte Richtungen erstrecken und
    • b) eine die beiden Hebel zu gleichen, entgegengesetzt gerichteten Schwenkbewegungen verbindende Stange, die sich zur Verbindung der Lenkbalken diagonal über einen Abschnitt zwischen den Querbalken erstreckt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein selbstlenkendes, dreiachsiges Laufgestell für ein Schienenfahrzeug der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem auch der Mittelradsatz an dem Steuerungssystem beteiligt ist.
  • Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
  • Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß ein selbstlenkendes, dreiachsiges Laufgestell für ein Schienenfahrzeug geschaffen wird, bei dem alle drei Radsätze zur Steuerung bei Kurvenfahrt herangezogen werden, ohne daß dabei eine Erhöhung der Teile-Anzahl notwendig ist. Im Gegenteil reduziert sich die Teile-Anzahl im Vergleich zum bekannten Eisenbahnfahrzeug gemäß DE 38 24 709 C2. Durch die aktive Mitwirkung des Mittelradsatzes am Steuerungssystem werden die der Steuerbewegung entgegenstehenden horizontalen Federauslenkkräfte der Radsatzfedern leichter überwunden und insbesondere bei kleinen Bogenradien, bei denen für die radiale Stellung größere horizontale Auslenkungen der Radsatzfedern erforderlich werden, wird die Ausrichtung der Radsatzwelle zur Bogenmitte verbessert.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1
    die Grundbauform des selbstlenkenden, dreiachsigen Schienenfahrzeuges,
    Figuren 2, 3
    zwei Varianten der Grundbauform mit zusätzlicher Steuerung des Mittelradsatzes über einen Steuerzylinder.
  • In Figur 1 ist die Grundbauform des selbstlenkenden, dreiachsigen Schienenfahrzeuges dargestellt. Es ist die Sicht auf ein selbstlenkendes, dreiachsiges mit dem Wagenkasten eines Schienenfahrzeuges beweglich verbundenes Laufgestell 1 gezeigt. Das Laufgestell 1 weist einen aus parallelen Längsträgern 2 und mindestens einem Querträger 2' bestehenden Laufgestellrahmen auf. An den Längsträgern 2 sind Radsatzlager 3 bis 8 der drei Achsen 9 bis 11 über nicht dargestellte Radsatzfedern befestigt, und zwar Radsatzlager 3, 4 für die erste, dem ersten Antriebsmotor 13 zugeordnete Achse 9 (Außenachse, Außenradsatz), Radsatzlager 5, 6 für die zweite (mittlere), dem zweiten (mittleren) Antriebsmotor 14 zugeordnete Achse 10 (Mittelradsatz) und Radsatzlager 7, 8 für die dritte, dem dritten Antriebsmotor 15 zugeordnete Achse 11 (Außenachse, Außenradsatz).
  • Die Radsatzlager 3, 4, 7, 8 der beiden Außenachsen 9, 11 sind unter anderem in Richtung parallel zu dem Längsträger 2 des Laufgestellrahmens, d.h. in Fahrtrichtung bzw. entgegen der Fahrtrichtung des Schienenfahrzeuges beweglich, was durch Richtungspfeile x1, x2 jeweils angedeutet ist. Die Radsatzlager 5, 6 der mittleren Achse 10 sind unter anderem in Richtung parallel zu den Querträgern 2' des Laufgestellrahmens, d.h. senkrecht zur Fahrtrichtung des Schienenfahrzeuges beweglich, was durch Richtungspfeile y1, y2 jeweils angedeutet ist.
  • Die z.B. durch Tatzlagermotoren 13 bis 15 angetriebene Laufräder sind mit 12 bezeichnet.
  • Parallel zu den Querträgern 2' und damit senkrecht zur Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs sind zwei Lenkbalken 16, 17 vorgesehen, die mittig um feste, beispielsweise mit dem Querträger 2' des Laufgestellrahmens verbundenen Schwenkachsen 18, 19 (Vertikalachsen des Fahrzeuges) beweglich sind. Die Enden dieser Lenkbalken 16, 17 sind über Lenker mit den Radsatzlagern der Außenachsen verbunden, und zwar sind ein Lenker 20 zwischen einem Gelenk 24 des Radsatzlagers 3 und einem Gelenk 25 des Lenkbalkens 16, ein Lenker 21 zwischen einem Gelenk 26 des Radsatzlagers 4 und einem Gelenk 27 des Lenkbalkens 16, ein Lenker 22 zwischen einem Gelenk 28 des Radsatzlagers 7 und einem Gelenk 29 des Lenkbalkens 17 sowie ein Lenker 23 zwischen einem Gelenk 30 des Radsatzlagers 8 und einem Gelenk 31 des Lenkbalkens 17 angeordnet.
  • Die Lenkbalken 16, 17 weisen zentrische Hebel 32 bzw. 33 auf, die jeweils senkrecht bezüglich der Lenkbalken 16, 17 angeordnet und deren Enden über ein längsverschiebliches Gelenk 34 miteinander verbunden sind. Einer der beiden zentrischen Hebel, im Ausführungsbeispiel Hebel 33, ist über Gelenk 35 mit einem Lenker 37 verbunden, der andererseits über ein Gelenk 36 mit dem mittleren Radsatz z.B. am Gehäuse des mittleren Antriebsmotors 14 befestigt ist, das als Tatzlagermotor die Querauslenkung mit dem mittleren Radsatz gemeinsam ausführt.
  • Nachfolgend wird die Funktionsweise des selbstlenkenden, dreiachsigen Laufgestells 1 beschrieben. Durch die Konfiguration Lenker 20 bis 23/Lenkbalken 16,17/zentrische Hebel 32, 33 ergibt sich in Verbindung mit den in Fahrtrichtung/entgegengesetzt zur Fahrtrichtung des Schienenfahrzeuges beweglichen Radsatzlager 3, 4, 7, 8 der Außenachsen 9, 11 eine gegenläufige Kopplung der Außenradsätze bei Kurvenfahrt des Schienenfahrzeuges. Bewegt sich beispielsweise das Radsatzlager 3 in Richtung x2, so muß sich zwangsläufig das Radsatzlager 4 aufgrund der Kopplung Lenker 20/Lenkbalken 16 mit Schwenkachse 18/Lenker 21 in Richtung x1 bewegen. Infolge der Schwenkung des Lenkbalkens 16 um die feste Schwenkachse 18 bewegen sich der zentrische Hebel 32 und somit auch das längsverschiebliche Gelenk 34 und der zentrische Hebel 33 in Richtung y2, wodurch sich eine gegensinnige Schwenkung des Lenkbalkens 17 um die Schwenkachse 19 ergibt, worauf das Radsatzlager 7 über den Lenker 22 in Richtung x1 und das Radsatzlager 8 über den Lenker 23 in Richtung x2 bewegt werden.
  • Vorteilhaft ist auch der Mittelradsatz an dem Steuerungssystem beteiligt. Bei Kurvenfahrt bewegen sich der mittlere Antriebsmotor 14 mit Achse 10 nach bogenaußen, was durch die unter anderem quer zur Fahrtrichtung des Schienenfahrzeuges beweglichen Radsatzlager 5, 6 ermöglicht wird.
  • Diese geometrische Auslenkung des Mittelradsatzes nach bogenaußen wird über den Lenker 37 auf die zentrischen Hebel 32, 33 als Steuerbewegung übertragen, beim vorstehend erwähnten Beispiel in Richtung y2. Bei Fliehkraftüberschuß im Bogen wirkt die Fliehkraft des mittleren Radsatzes demzufolge auf demselben Wege als zusätzliche Steuerkraft zur radialen Einstellung der Außenradsätze. Dies hilft, die der Steuerbewegung entgegenstehenden horizontalen Federauslenkkräfte der Radsatzfedern zu überwinden und verbessert insbesondere bei kleinen Bogenradien die Radsatzeinstellung zur Bogenmitte.
  • Damit die Querbewegungen des Mittelradsatzes im geraden Gleis infolge Gleislagefehler möglichst noch keine Steuerbewegungen auf die Endradsätze ausüben, die die Stabilität des Drehgestellaufes vermindern, weist der Lenker 37 in den Gelenken 35 und/oder 36 Spiel auf.
  • Im vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel wird stets von einem mit Tatzlagermotoren angetriebenen dreiachsigen Laufgestell für eine Lokomotive ausgegangen. Bei Antrieben, die nicht seitenfest mit dem Mittelradsatz verbunden sind und bei nichtangetriebenem Mittelradsatz oder nichtangetriebenem Drehgestell wird der Lenker 37 gelenkig mit einem Befestigungsteil, das auf dem mittleren Radsatz gelagert ist, verbunden.
  • Durch die vorstehend erläuterte Radialsteuerung werden im Bogen die durch die Reibung Rad/Schiene verursachten Seitenkräfte vermindert bzw. im Idealfall vermieden.
  • Seitenkräfte durch Fliehkraft oder Abtriebsüberschuß im Bogen müssen in jedem Fall von den Radsätzen (Achsen) auf das Gleis übertragen werden. Bei dreiachsigen Drehgestellen (Laufgestellen) wird die Fliehkraft üblicherweise nur von den Endradsätzen auf die Schienen übertragen, da diese Radsätze die Führung im Bogen ausführen. Während beim zweiachsigen Drehgestell jeder Radsatz den der Radsatzlast entsprechenden Fliehkraftanteil überträgt, muß beim dreiachsigen Drehgestell jeder Endradsatz etwa die Hälfte der durch Fliehkraft verursachten Seitenkräfte übertragen, wenn keine besonderen Vorkehrungen getroffen werden, damit auch der Mittelradsatz den der Radsatzlast entsprechenden Fliehkraftanteil überträgt.
  • In Figur 2 wird deshalb eine Variante der Grundbauform mit zusätzlicher Steuerung des Mittelradsatzes gezeigt - wobei die zusätzliche Steuerung mittels eines Steuerzylinders zwischen Drehgestellrahmen und Mittelradsatz erfolgt -, bei der eine solche Verlagerung des Fliehkraftanteils auf den Mittelradsatz erfolgt, daß alle drei Radsätze je ein Drittel der durch Fliehkraft verursachten Seitenkräfte übertragen.
  • Das Laufgestell nach Figur 2 weist alle vorstehend unter Figur 1 beschriebenen Baukomponenten auf, jedoch ist das Radsatzlager 6 zeichnerisch nicht dargestellt, um die zusätzlichen Baukomponenten deutlich zeigen zu können. Es ist ein Steuerzylinder 41 (allgemein: aktives Stellglied) vorgesehen, dessen beweglicher Kolben 40 über eine Kolbenstange 39 mit einem zusätzlichen Gelenk 38 am zentrischen Hebel 33 angreift. Der Steuerzylinder 41 ist andererseits über eine Verbindungsstange 42 mit einem Gelenk 43 am Längsträger 2 des Laufgestellrahmens befestigt.
  • Beim quer zur Fahrtrichtung wirksamen Steuerzylinder 41 handelt es sich z.B. um einen doppeltwirkenden Druckluft- oder Hydraulikzylinder. Über Verbindungsleitungen, z.B. Hydraulikschläuche kann der Steuerzylinder in geeigneter Weise druckbeaufschlagt werden, so daß über den Kolben 40 und die Kolbenstange 39 eine zusätzliche Druckkraft bzw. Zugkraft zwischen Mittelradsatz und Drehgestell ausgeübt wird, die den Mittelradsatz zusätzlich nach bogenaußen drückt bzw. zieht. Die Steuerung des Steuerzylinders 41 erfolgt in Abhängigkeit der auftretenden Fliehkraft. Hierdurch belastet das aktive Stellglied (Steuerzylinder) den Mittelradsatz mit einem Fliehkraftanteil und entlastet entsprechend die Endradsätze.
  • Durch den Steuerzylinder zwischen Mittelradsatz und Drehgestellrahmen ergibt sich folgender vorteilhafter Zusatzeffekt: Die Rückstellwirkung der Primärfedern, die der Bogeneinstellung aller drei Radsätze entgegensteht und die durch die Reibkräfte zwischen Rad und Schiene nur bei größeren Bogenradien überwunden werden kann, wird durch die Stellkraft gleichfalls überwunden.
  • Die Stellkraft muß dann nur entsprechend höher sein als der Fliehkraftanteil des Mittelradsatzes.
  • Bei Bogenfahrt mit hohem Beschleunigungsüberschuß bewirkt die Fliehkraft eine quasi statische Auslenkung der Querfederung zwischen Fahrzeugkasten und Drehgestell. Diese erschöpft unter Umständen das Querspiel, so daß für dynamische Querbewegungen infolge Gleisfehlern das Querschwingspiel eingeschränkt ist oder sogar der Queranschlag erreicht wird, was die Laufgüte horizontal verschlechtert. Eine Vergrößerung des Querspiels schränkt die Fahrzeugbreite ein.
  • In Figur 3 wird deshalb eine Variante der Grundbauform mit zusätzlicher Steuerung des Mittelradsatzes gezeigt - wobei die zusätzliche Steuerung mittels eines Steuerzylinders zwischen Fahrzeugkasten und Mittelradsatz erfolgt -, bei der die bei Fliehkraftüberschuß auftretende quasi statische Querauslenkung zwischen Fahrzeugkasten und Drehgestell vermieden oder verringert wird. Gleichzeitig wird der Mittelradsatz zur Übertragung von Fliehkraft auf die Schienen herangezogen, um die beiden Endradsätze zu entlasten.
  • Das Laufgestell weist alle vorstehend unter Figur 1 beschriebenen Baukomponenten auf. Zusätzlich ist ein Steuerzylinder 41' vorgesehen, dessen beweglicher Kolben 40' über eine Kolbenstange 39' mit einem zusätzlichen Gelenk 38' am zentrischen Hebel 33 angreift. Der Steuerzylinder 41' (allgemein: aktives Stellglied) ist andererseits über eine Verbindungsstange 42' mit einem Gelenk 44 am Fahrzeugkasten 45 befestigt.
  • Beim quer zur Fahrtrichtung wirksamen Steuerzylinder 41' handelt es sich z.B. um einen doppeltwirkenden Druckluft- oder Hydraulikzylinder. Über Verbindungsleitungen kann der Steuerzylinder in geeigneter Weise druckbeaufschlagt werden, so daß über den Kolben 40' und die Kolbenstange 39' eine zusätzliche Druckkraft bzw. Zugkraft zwischen Mittelradsatz und Fahrzeugkasten ausgeübt wird, die den Fahrzeugkasten nach bogeninnen drückt bzw. zieht. Die Steuerung des Steuerzylinders 41' erfolgt in Abhängigkeit der auftretenden Fliehkraft und/oder des Bogenradius. Hierdurch belastet das aktive Stellglied (Steuerzylinder) den Mittelradsatz mit einem Fliehkraftanteil und entlastet die Endradsätze. Die Reaktionskraft wirkt auf den Fahrzeugkasten und vermindert die Auslenkung der Querfederung.
  • Die Steuerkrafthöhe entspricht dem vom Mittelradsatz zu übertragenden Fliehkraftanteil zuzüglich der Federkraft zur Drehauslenkung der Endradsätze und der Federkraft des Mittelradsatzes, die durch die Pfeilhöhe des Gleisbogens zwischen den Endradsätzen entsteht.
  • Der Anteil der möglichen Rückstellung der Fliehkraftauslenkung Fahrzeugkasten/Drehgestell ist vom Drehgestellgewicht im Verhältnis zum Fahrzeugkasten, vom Bogenradius und von der horizontalen Rückstellkraft der Radsatzfedern abhängig. Je schwerer das Drehgestell, je enger der Bogen (je größer die Pfeilhöhe), je höher die horizontale Steifigkeit der Radsatzfedern, um so größer ist der Anteil der möglichen Verminderung der quasi statischen Querauslenkung. Dabei wird davon ausgegangen, daß die Fliehkraftbelastung der Radsätze gleich ist.
  • Wird die Fliehkraftbelastung des Mittelradsatzes jedoch höher gewählt als die der Endradsätze, was wegen seiner geringeren dynamischen Querbeanspruchung möglich ist, kann die Rückstellung der Fliehkraftauslenkung weiter gesteigert werden. Damit kann ein Optimum an Rückstellung der Fliehkraftauslenkung, Verteilung der Fliehkraft auf die drei Radsätze und Radialstellung der Radsätze erreicht werden.
  • Es ist auch möglich, beide Maßnahmen gemäß Figur 2 und Figur 3 bei der Grundbauform des selbstlenkenden, dreiachsigen Schienenfahrzeuges gemäß Figur 1 vorzusehen.

Claims (5)

  1. Selbstlenkendes, dreiachsiges Laufgestell für ein Schienenfahrzeug, wobei die beiden Außenradsätze (3,4,7,8,9,11) über Lenker (20 bis 23) und Lenkbalken (16,17), die um bezüglich des Laufgestellrahmens (2,2') feste Schwenkachsen (18,19) schwenken, gegenläufig miteinander gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Lenkbalken (16,17) zentrische Hebel (32,33) aufweisen, deren Enden über ein längsverschiebliches Gelenk (34) miteinander verbunden sind und daß einer dieser zentrischen Hebel (33) über einen Lenker (37) gelenkig mit dem Mittelradsatz (5,6,10) verbunden ist.
  2. Laufgestell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer der zentrischen Hebel (33) über einen Lenker (37) gelenkig mit dem Gehäuse des auf der Radsatzwelle gelagerten Antriebsmotors (14) des Mittelradsatzes (5,6,10) verbunden ist.
  3. Laufgestell nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein quer zur Fahrtrichtung des Fahrzeuges wirksames aktives Stellglied - vorzugsweise ein Steuerzylinder (41) - zwischen Mittelradsatz (5,6,10) und Laufgestell (1) vorgesehen ist, das in Abhängigkeit der Fliehkraft derart angesteuert wird, daß der Mittelradsatz zusätzlich nach bogenaußen gedrückt oder gezogen wird.
  4. Laufgestell nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein quer zur Fahrtrichtung des Fahrzeuges wirksames aktives Stellglied - vorzugsweise ein Steuerzylinder (41') zwischen Mittelradsatz (5,6,10) und Fahrzeugkasten (45) vorgesehen ist, das in Abhängigkeit der Fliehkraft und/oder des Bogenradius derart angesteuert wird, daß der Fahrzeugkasten zur Bogenmitte hin und der Mittelradsatz nach bogenaußen gedrückt oder gezogen werden.
  5. Laufgestell nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lenker (37) in mindestens einem seiner Gelenke (35 und/oder 36) Spiel aufweist.
EP94119457A 1993-12-15 1994-12-09 Selbstlenkendes, dreiachsiges Laufgestell für ein Schienenfahrzeug Expired - Lifetime EP0658465B1 (de)

Applications Claiming Priority (4)

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DE4342795 1993-12-15
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