EP0705192B1

EP0705192B1 - Gefedertes radsatz-einzelfahrwerk

Info

Publication number: EP0705192B1
Application number: EP95915103A
Authority: EP
Inventors: Richard Schneider; Rainer Weiss; Odilo Lopez; Thadeus Piechowiak; Stefan Karch; Elias Kwasnicki
Original assignee: Schweizerische Industrie Gesellschaft
Current assignee: Schweizerische Industrie Gesellschaft
Priority date: 1994-04-26
Filing date: 1995-04-21
Publication date: 1999-12-22
Anticipated expiration: 2015-04-21
Also published as: NO955161D0; ATE187937T1; WO1995029085A1; NO955161L; NO302111B1; DK0705192T3; EP0705192A1; DE59507465D1; FI956214A; FI956214A0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein gefedertes Radsatz-Einzelfahrwerk.

Es sind gemäss DE-AS 1 246 791 gefederte Radsatz-Einzelfahrwerke bekannt, die der Auflagerung der Nachbarenenden zweier Wagenkästen dienen und deren kurvenradiale Einstellung über eine Steuereinrichtung als Winkelhalbierende zwischen den Wagenkästen erfolgt. Hierbei muss für die Ausdrehbewegung dem gesamten Radsatz-Einzelfahrwerk über die Steuereinrichtung eine Wendebewegung aufgezwungen werden, die in den Luftfedern der Sekundärstufe ausgeführt wird. Dies ergibt in, Abhängigkeit von der Fahrzeug- und Gleisgeometrie für die Luftfedern teilweise grosse Ausdrehbewegungen, die im Fahrbetrieb noch von den dynamischen Querbewegungen überlagert werden und zu unzulässig hohen Beanspruchungen der Luftfederbälge führen.

In der DE-PS 892 296 werden Steuereinrichtungen für die kurvenradiale Einstellung der Radsätze bei zweiachsigen Schienenfahrzeugen gezeigt, wobei die Radialstellung über die Fahrzeugkupplung auf den Radsatz eines benachbarten Fahrzeugs übertragen wird und die Ausdrehbewegung der Radsätze über Gleitschiene erfolgt. Derartig einfache Lösungen sind jedoch nur bei Grubenförderwagen zu realisieren, die wegen der hohen Lasten und dem rauhen Betrieb langlebig und robust ausgeführt sein müssen. Für solche Fahrzeuggattungen sind erfahrungsgemäss weder Anforderungen an hohe Fahrgeschwindigkeiten noch an einen für den Personentransport unerlässlichen, guten Fahrkomfort von Bedeutung.

Aus der DE-AS- 1 291 352 ist ein gefedertes Radsatz-Einzelfahrwerk bekannt, mit Mitteln zum Abstützen des Wagenkastens und einer Einrichtung zur bogensenkrechten Einstellung des Radsatzes, wobei ein Fahrwerkrahmen im Bereich der äusseren Enden eines Radsatzes oberhalb der Achslager über eine Primärfederstufe abgestützt ist, welche in sich eine Trennebene für das Ausdrehen des Radsatzes bei Kurvenfahrt aufweist.

Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, gefederte Radsatz-Einzelfahrwerke für höhere Fahrgeschwindigkeiten und eine verschleissarme Bogenfahrt zu ertüchtigen, so dass sie unter zweiachsigen Fahrzeugen den Reisenden einen deutlich verbesserten Fahrkomfort bieten.

Gelöst wird die Aufgabe durch die Massnahme gemäss dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1.

Durch die gezeigten Massnahmen wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe vorteilhaft gelöst und ein erfindungsgemässes Radsatz-Einzelfahrwerk für höhere Fahrgeschwindigkeiten und eine ausgesprochene Bogenfreundlichkeit ertüchtigt, das selbst unter schlechtesten Berührgeometie-Bedingungen niedere Schienen-Richtkräfte ausübt. Hierfür ist ausser dem Aufbau des Fahrwerkes auch die besondere Anordnung und die Charakteristik der den Radsatz steuernden Elemente von besonderer Bedeutung.

In den Figuren sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1.: ein erstes Ausführungsbeispiel eines Radsatz-Einzelfahrwerks in einer dreidimensionalen Darstellung.
Fig. 2: ein Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 in der Seitenansicht.
Fig. 3: ein Ausführungsbeispiel gemäss den Fig. 1 und 2 in der Draufsicht,
Fig. 4: ein Ausführungsbeispiel in der Uebersicht für die Steuerung eines Radsatz-Einzelfahrwerks eines zweiachsigen Schienenfahrzeuges und die Steuerung zweier benachbarter Radsatz-Einzelfahrwerke von miteinander gekuppelten Schienenfahrzeugen in der Seitenansicht.
Fig. 5: ein Ausführungsbeispiel für die Steuerung eines Radsatz-Einzelfahrwerks eines zweiachsigen Schienenfahrzeuges bei miteinander gekuppelten Schienenfahrzeugen gemäss Fig. 4 in einer dreidimensionalen Darstellung,
Fig. 6: ein Ausführungsbeispiel für die Steuerung zweier benachbarter Radsatz-Einzelfahrwerke von miteinander gekuppelten Schienenfahrzeugen gemäss Fig. 4 in der Seitenansicht,
Fig. 7: ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Radsatz-Einzelfahrwerks in motorisierter Ausführung,
Fig. 8 bis 10: unterschiedliche Anordnungen der Sekundär-Feder-stufe bei einem erfindungsgemässen Radsatz-Einzelfahrwerk,
Fig. 11: ein Ausführungsbeispiel eines Radsatz-Einzelfahrwerks gemäss den Fig. 1 bis 3, jedoch für Niederflur-Anwendungen,
Fig. 12: ein weiteres Ausführungsbeispiel eines motorisierten Radsatz-Einzelfahrwerks gemäss Fig. 6, jedoch in einer besonders leichten Ausführung, und
Fig. 13: ein schematischer Aufbau eines Radsatz-Einzelfahrwerks gemäss Schnittlinie II-II in Fig. 2.

Ein Radsatz-Einzelfahrwerk 50 der Fig. 1 - 3 besteht im wesentlichen aus einem Fahrwerkrahmen 10, der sich über eine Primär-Federstufe 20, 20' auf einem Radsatz 1 abstützt. Auf dem Fahrwerkrahmen 10 ist eine Sekundär-Federstufe 30, 30' angeordnet, auf der sich ein Wagenkasten 35 abstützt.

Der Radsatz 1 ist an seinen beiden Achsenden mit je einem Achslager 2, 2' versehen, die über einen c-förmigen Achslenkerbügel 4 miteinander verbunden sind. Der Achslenkerbügel 4 ist vorzugsweise in sich winkelsteif ausgeführt, so dass auf eine winkelsteife Ausführung der Achslager 2, 2' verzichtet werden kann. Hierdurch können beliebige ein- oder zweireihige Pendel-, Kegel- oder Zylinderrollenlager zum Einsatz gelangen.

Der Achslenkerbügel 4 ist einerseits an seinen beiden äusseren Enden mit je einer Stabilisatorstange 5, 5' in vertikaler Richtung abgestützt und andererseits über einen mittig an annähernd horizontaler Lage angeordneten Längslenker 11 am Fahrwerkrahmen 10 angelenkt. Hierbei sind sämtliche Verbindungspunkte der Stabilisatorstangen 5, 5' und des Längslenkers 11 mit gummielastischen Lagern 29 ausgeführt, die kardanische Bewegung zulassen.

Oberhalb der Achslager 2, 2' ist, wie in Fig. 13 verdeutlicht, je ein Gummi-Schubfederelement 3, 3' angeordnet, welches zu einer teilweisen Entkoppelung des Radsatzes 1 von einer Steuereinrichtung 15, 15' und eines Wagenkastens 35 führt. Die Längscharakteristik der Gummi-Schubfederelemente 3, 3' ist derart ausgelegt, dass ein kleiner linearer Bereich eine relativ niedere Steifigkeit aufweist, in welchem sich die dynamischen Vorgänge der schnellen Geradeausfahrt und der idealen Bogenfahrt abspielen. Hierdurch wird eine ausreichende laufdynamische Entkoppelung zwischen einem Radsatz 1 und einem Wagenkasten 35 mit dem Vorteil erreicht, dass keinerlei unangenehme Koppelschwingungen zwischen dem Radsatz 1 und dem Wagenkasten 35 auftreten können. Weiter steigt die Längscharakteristik der Gummi-Schubfederelemente 3, 3' nach diesem Bereich der niedrigen Steifigkeit abrupt steil an, so dass bei Kurvenfahrten ohne genügende Rad/Schiene-Berührgeometrie der Radsatz 1 durch eine Steuereinrichtung 15, 15' in die richtige kurvenradiale Lage gebracht wird. Der Verlauf der Längscharakteristik der Gummi-Schubfederelemente 3, 3' ist mit seinen beiden zuvor beschriebenen Bereichen so aufeinander abgestimmt, dass bei Fahrten in engen Bögen unter schlechtesten Bedingungen der Anlaufwinkel Rad/Schiene minimiert ist, so dass ein Unrundwerden der Räder des Radsatzes 1 nicht begünstigt wird. Demgegenüber ist jedoch bei hohen Geschwindigkeiten der progressive Teil der Längscharakteristik der Gummi-Schubfederelemente 3, 3' unwirksam und übt somit keine störenden Einflüsse auf die Laufdynamik aus.

Der Längslenker 11 überträgt die Längskräfte vom Fahrwerkrahmen 10 über den Achslenkerbügel 4 auf den Radsatz 1, wobei durch die gelenkige Lagerung des Längslenkers 11 in gummielastischen Lagern 29 der Achslenkerbügel 4 nur in x-Richtung geführt wird und alle anderen Bewegungen frei ausführen kann.

Oberhalb der Gummi-Schubfederelemente 3, 3' ist, wie in Fig. 13 verdeutlicht, je eine Gleitplattenführung 6, 6' angeordnet, welche die Trennebene für das Ausdrehen des Radsatzes 1 bildet. Hierzu weisen die Gleitplattenführungen 6, 6' eine kreissegmentartige Form auf, so dass der Radsatz 1 mitsamt dem c-förmigen Achslenkerbügel 4 eine mittig definierte Wendebewegung um seine Hochachse ausführen kann und diese von der Primär-Federstufe 20, 20' absorbiert, d.h. entkoppelt ist. Zur Dämpfung der dynamischen Wendebewegungen des Radsatzes 1 sind für eine laufstabile Geradeausfahrt bei hohen Geschwindigkeiten zwischen dem c-förmigen Achslenkerbügel 4 und dem Fahrwerkrahmen 10 an sich bekannte Drehhemmungs-Elemente, beispielsweise in Form von Schlingerdämpfern 26, 26' vorgesehen.

Die Primär-Federstufe 20, 20' trägt den Fahrwerkrahmen 10 und ist, wie in Fig. 13 verdeutlicht, oberhalb der Gleitplattenführung 6, 6' angeordnet. Sie besteht aus je einem, auf einem Federteller 27, 27' stehenden Stahl-Schraubenfedersatz 8, 8' und einer darüber angeordneten Gummi-Federscheibe 9, 9'. Hierbei sind die Federteller 27, 27' an ihrer Unterseite als Gegenstück zur Gleitplattenführung 6, 6' ausgebildet und in Richtung des c-förmigen Achslenkerbügels 4 über je eine im wesentlichen horizontale Führungsstange 7, 7' am Fahrwerkrahmen 10 angelenkt. Zwischen dem Achslager 2, 2' und dem Fahrwerkrahmen 10 ist parallel zur Primär-Federstufe 20, 20' je ein Vertikaldämpfer 38, 38' angeordnet.

Die Führung des Radsatzes 1 in Querrichtung wird vorzugsweise mit einer sehr niederen Quercharakteristik ausgeführt, um die unabgefederten Massen in Querrichtung klein zu halten, mit dem Vorteil niedriger dynamischer Gleisverschiebungskräfte. Dies erlaubt einerseits die Steigerung der Kurvenfahrtgeschwindigkeit und reduziert andererseits die Gleisbeanspruchungen und letztlich den Unterhaltsaufwand für die Strecke.

Die Quercharakteristik setzt sich dabei aus drei Komponenten zusammen:

Quersteifigkeit der Gummi-Schubfederelemente 3, 3' in Serie zur
Quersteifigkeit der Primär-Federstufe 20, 20', bestehend aus den Quersteifigkeiten der Stahl-Schraubfedersätze 8, 8' und den darüber angeordneten Gummi-Federscheiben 9, 9'
resultierende Quersteifigkeit der gummielastischen Lager 29 der Stabilisatorstangen 5, 5', der Führungsstangen 7, 7', des Längslenkers 11 und der Spurstangen 16, 16'.

Von den Gleitplattenführungen 6, 6' werden die Querkräfte auf die darüberliegenden, entsprechend ausgebildeten Federteller 27, 27' formschlüssig übertragen, so dass hier in Querrichtung keine Reibbewegungen auftreten können.

Wankmomente um die x-Achse werden über die Primär-Federstufe 20, 20' und über den c-förmigen Achslenkerbügel 4 mit den Stabilisatorstangen 5, 5' aufgenommen. Hierbei kann die Wirksamkeit der Wankstabilisierung über die Torsionssteifigkeit des Achslenkerbügels 4 in weiten Grenzen variiert werden. Diese Ausbildung ist ausserdem vorteilhaft dazu geeignet, die Primär-Federstufe 20, 20' für einen guten Fahrkomfort sehr weich auszuführen, ohne dass dadurch bei schneller Bogenfahrt unerwünschte negative Neigewinkel des Wagenkastens 35 auftreten.

Der Fahrwerkrahmen 10 besitzt eine Viereckform, bestehend aus den beiden Längsträgern 21, 21', die sich auf der Primär-Federstufe 20, 20' abstützen und den beiden Kopfträgern 22, 22', auf denen beispielsweise je eine Sekundär-Federstufe 30, 30' angeordnet ist.

Die Sekundär-Federstufe 30, 30' besteht aus je einer an sich bekannten Luftfeder 23, 23' mit einer darunter in Serie angeordneten Gummi-Notfeder 24, 24', welche beide auf einer, das Zusatzvolumen enthaltenden zylindrischen Abstützung 36, 36' angeordnet sind.

Zur sekundär-Federstufe 30, 30' gehören weiter die zwischen Fahrwerkrahmen 10 und Wagenkasten 35 angeordneten Vertikal-Dämpfer 39, 39' und Horizontal-Dämpfer 41, 41'. Ferner ist zwischen dem Fahrwerkrahmen 10 und dem Wagenkasten 35 eine Querspielbegrenzung angeordnet, die auch bogenabhängig ausgelegt sein kann. Sie besteht mindestens aus je einem federnden Element 43, 43' und je einem Festanschlag 42, 42' pro Fahrwerkseite und ist beispielsweise auf dem Kopfträger 22 angeordnet. Schliesslich ist am gegenüberliegenden Kopfträger 22' in Lagern 19, 19' eine an sich bekannte Wankstütze 40' zwischen Fahrwerkrahmen 10 und Wagenkasten 35 angeordnet.

Der Fahrwerkrahmen 10 ist vorzugsweise an seiner, dem c-förmigen Achslenkerbügel 4 abgewandten Seite über je zwei obere Rahmenlenker 12, 12' und je zwei untere Rahmenlenker 13, 13' parallelogrammartig mit dem Wagenkasten 35 verbunden, wobei die Gelenkstellen allesamt mit gummielastischen Lagern 29 ausgeführt sind.

Die Rahmenlenker 12, 12' und 13, 13' übertragen die Längskräfte zwischen Fahrwerkrahmen 10 und Wagenkasten 35 und sind als vorteilhafte Ausbildungsform an den Enden der Längsträger 21, 21' auf einer in Querrichtung breiten Basis angeordnet, was zu einer um die Vertikalachse drehsteifen Führung des Fahrwerkrahmens 10 gegenüber dem Wagenkasten 35 führt. Durch die paarweise Anordnung der Rahmenlenker 12, 12' und 13, 13' in unterschiedlicher Höhe wird der Fahrwerkrahmen 10 stets in seiner Horizontallage gehalten, dies auch bei unterschiedlicher Belastung der Sekundär-Federstufe 30, 30' sowie unter dem Einfluss von Antriebs- und Bremsmomenten.

Der Fahrwerkrahmen 10 des Radsatz-Einzelfahrwerks 50 ist im Bereich des Kopfträgers 22 mit zwei Bremsträgern 44, 44' versehen, die der Aufnahme einer Wellen-Scheibenbremsanlage 46 dient. Alternativ können die Bremsträger 44, 44' auch am c-förmigen Achslenkerbügel 4 angeordnet sein.

Die Fig. 4 zeigt zwei drehsymmetrisch angeorndete Radsatz-Einzelfahrwerke 50, 50', die mit einem Wagenkasten 35 ein zweiachsiges Schienenfahrzeug 45 bilden, wobei ein RadsatzEinzelfahrwerk 50' durch eine Steuereinrichtung 25 mit einem benachbarten Wagenkasten 35' und die Radsatz-Einzelfahrwerke 50, 50'' zweier benachbarter, miteinander gekuppelter, zweiachsiger Schienenfahrzeuge 45, 45' durch eine Steuereinrichtung 15, 15' zum Zwecke der gegenseitigen kurvenradialen Einstellung miteinander verbunden sind.

Fig. 5 zeigt eine Steuereinrichtung 25, die der Radialeinstellung eines Radsatz-Einzelfahrwerks 50' eines zweiachsigen Schienenfahrzeuges 45 dient. Hierbei kommt der Steuerimpuls vom benachbarten, vorlaufenden Schienenfahrzeug 45' und ergibt sich aus dem Knickwinkel zwischen den beiden Wagenkästen 35, 35'. Hierzu ist ein erster Wagenkasten 35' mit einem in Fahrtrichtung quer angeorndeten und in Lagerungen 59, 59' drehbar gelagerten Entkupplungsrohr 58 versehen. Das Entkupplungsrohr 58 besitzt an seinen beiden Enden je einen vertikalen Hebelarm 57, 57', an denen über gummielastische Lager 29 je eine Steuerstange 56, 56' mit ihrem einen Ende befestigt ist. Die beiden Steuerstangen 56, 56' greifen mit ihrem anderen Ende über gummielastische Lager 29 an einem Balancier 53 an, der in einem Drehpunkt 61 um seine Vertikalachse verschwenkbar an einem zweiten Wagenkasten 35 stirnseitig angeordnet ist. Die weitere Uebertragung der Steuergrössen erfolgt vom Balancier 53 aus mittels je eines Seilzuges 62, 62' zum anderen Ende des Wagenkastes 35 an das obere Ende von je einem, stirnseitig am Wagenkasten 35 in einem mittleren horizontalen Drehpunkt 64, 64' gelagerten, vertikalen Umlenkhebel 63, 63'. Von den unteren Enden der Umlenkhebel 63, 63'. Von den unteren Enden der Umlenkhebel 63, 63' wird die Steuerbewegung schliesslich über je eine Steuerstange 17, 17' auf je einen Lenkelhebel 14, 14' des Radsatz-Einzelfahrwerks 50' übertragen. Die Seilzüge 62, 62' werden unterhalb des Wagenkastens 35 über an diesem angebrachte Führungsrollen 65, 65' geführt und sind mit je einem Spannschloss 66, 66' versehen.

Anstelle der Seilzüge 62, 62' können für die Uebertragung der aus dem Ausdrehwinkel der Wagenkästen 35, 35' resultierenden Steuergrössen auch bekannte Lenker-Hebel-Systeme, Kreuzanker oder durch ein Medium beaufschlagte Stellzylinder angeordnet werden.

Eine Winkeländerung zweier benachbarter, gemäss Fig. 4 miteinander gekuppelter, zweiachsiger Schienenfahrzeuge 45, 45' wird so über eine Steuereinrichtung 25 auf den Achslenkerbügel 4' eines Radsatz-Einzelfahrwerks 50' übertragen. Hierdurch erfolgt schliesslich die Wendebewegung des Radsatzes 1' in eine kurvenradiale Stellung, wobei die Trennebene für die Ausdrehbewegung zwischen den Gleitplattenführungen 6, 6' und den Federtellern 27, 27' der Primär-Federstufe 20, 20' liegt.

Fig. 6 zeigt eine Steuereinrichtung 15, 15', die der Radialeinstellung der Radsätze 1, 1'' der Radsatz-Einzelfahrwerke 50, 50'' zweier benachbarter, miteinander gekuppelter, zweiachsiger Schienenfahrzeuge 45, 45' dient, deren Wagenkästen 35, 35' bei Kurvenfahrt zueinander einen Knickwinkel aufweisen.

Hierzu sind die Radsatz-Einzelfahrwerke 50, 50'' unter den, miteinander durch eine Kupplung bekannter Bauart verbundenen Wagenkästen 35, 35' drehsymmetrisch zueinander angeordnet, so dass die Steuereinrichtungen 15, 15' ineinander greifen und am jeweils gegenüberliegenden Radsatz-Einzelfahrwerk 50, 50'' befestigt sind.

Die Wendebewegung der Radsätze 1, 1' in eine kurvenradiale Richtung erfolgt dabei über die Steuereinrichtung 15, 15' aus dem bei Kurvenfahrt zwischen den Fahrwerkrahmen 10, 10'' beider Radsatz-Einzelfahrwerke 50, 50'' entstehenden Knickwinkel.

Durch die geometrische Anlenkung der Fahrwerkrahmen 10, 10'' mittels der Rahmenlenker 12, 12' und 13, 13' an den Wagenkästen 35, 35' können zwischen diesen und den Fahrwerkrahmen 10, 10' nur kleinste Relativbewegungen in bezug auf das Ausdrehen um die Hochachse entstehen. Hierdurch ist der bei Kurvenfahrt zwischen den Fahrwerkrahmen 10, 10' auftretende Knickwinkel praktisch identisch mit demjenigen der Wagenkästen 35, 35'.

Ein Fahrwerkrahmen 10, 10' besitzt je eine Steuereinrichtung 15, 15' und weist hierzu an seiner, den Rahmenlenkern 12, 12' und 13, 13' gegenüberliegenden Seite je ein ausserhalb des Fahrwerkrahmens 10, 10' vor dem Kopfträger 22, 22', seitlich aus dessen Mitte versetzt angeordnetes, in den Lagerungen 19, 19' drehbar gelagertes Entkopplungsrohr 18, 18' auf. Alternativ kann das Entkopplungsrohr 18, 18' auch am jeweiligen Wagenkasten 35, 35' angeordnet sein.

Das Entkopplungsrohr 18, 18' besitzt an seinen beiden Enden je einen vertikalen Hebelarm 37, 37', an denen über gummielastische Lager 29 je eine Steuerstange 17, 17' mit ihrem einen Ende befestigt ist. Diese greifen mit ihrem anderen Ende über gummielastische Lager 29 in die inneren Drehpunkte von je einem Lenkerhebel 14, 14' ein, die am jeweils gegenüberliegenden, drehsymmetrisch angeordneten Radsatz-Einzelfahrwerk 50, 50' gelagert sind und die Steuerbewegung über je eine an ihrem mittleren Drehpunkt in gummielastischen Lagern 29 angeordneten Spurstangen 16, 16' auf den c-förmigen Achslenkerbügel 4 übertragen.

Die Lenkerhebel 14, 14' sind in ihren äusseren Drehpunkten mit gummielastischen Lagern 29 beispielsweise vor dem Kopfträger 22, 22' am Fahrwerkrahmen 10 befestigt und beinhalten durch die Anordnung der mittleren und äusseren Drehpunkte in sich eine Uebersetzung. Hierdurch kann bei Bogenfahrt der Knickwinkel von miteinander gekuppelten zweiachsigen Schienenfahrzeugen 45, 45' unter Berücksichtigung ihrer geometrischer Gegebenheiten, wie Achsabstand und Ueberhang, in einen entsprechenden Ausdrehwinkel eines Radsatzes 1 umgewandelt werden.

Das Entkopplungsrohr 18 ist am Fahrwerkrahmen 10 seitlich aus dessen Mitte versetzt angeordnet, so dass sich die Steuerstangen 17, 17' von zwei miteinander gekoppelten Radsatz-Einzelfahrwerken 50, 50'' gegenseitig nicht behindern.

Bei einer Winkeländerung zweier benachbarter, miteinander gekuppelter, zweiachsiger Schienenfahrzeuge 45, 45' nehmen die Fahrwerkrahmen 10, 10' der beiden drehsymmetrisch gegenüberliegend unter den Wagenkästen 35, 35' angeordneten Radsatz-Einzelfahrwerke 50, 50'' durch die Rahmenlenker 12, 12' und 13, 13' zueinander die gleiche Stellung ein. Diese Winkeländerung der Fahrwerkrahmen 10, 10' zueinander bewirkt eine Verschiebung der Steuerstangen 17, 17' eines jeden Radsatz-Einzelfahrwerks 50, 50'' zueinander und ergibt eine Verdrehung der jeweiligen Lenkerhebel 14, 14' in den gummielastischen Lagern 29. Dies hat eine entsprechende Verschiebung der Spurstangen 16, 16' zur Folge und führt zu einer Verdrehung der Achslenkerbügel 4, 4' um ihre Hochachse. Hierdurch erfolgt schliesslich die Wendebewegung der Radsätze 1, 1' in eine kurvenradiale Stellung, wobei die Trennebene für die Ausdrehbewegung zwischen den Gleitplattenführungen 6, 6' und den Federtellern 27, 27' der Primär-Federstufe 20, 20' liegt.

Hierdurch wird das Ausdrehen des Radsatzes 1 von der Primär-Federstufe 20, 20' absorbiert und eine Deformation der Stahl-Schraubenfedersätze 8, 8' in x-Richtung wirkungsvoll verhindert. Die erfindungsgemässe Lösung erlaubt so, dass bei niederer Bauhöhe der Primär-Federstufe 20, 20' grosse Ausdrehwinkel des Radsatzes 1 realisiert werden können, ohne dass hierdruch die Stahl-Schraubenfedersätze 8, 8' überbeansprucht werden.

Die Schubfederelemente 3, 3' führen zudem zu einer maximalen Reduktion der unabgefederten Masse (Trägheitsmoment um die Hochachse), was zu einem guten Stabilitätsverhalten beiträgt und sehr hohe Fahrgeschwindigkeiten erlaubt.

Die Fig. 7 bis 12 zeigen weitere vorteilhafte Ausbildungsformen von Radsatz-Einzelfahrwerken, die allesamt auf demselben Erfindungsgedanken beruhen und einen Fahrwerk-Baukasten darstellen, der die unterschiedlichen Anforderungen bezüglich der Ausgestaltung der Sekundär-Federstufe sowie der Antriebs- und Bremsausrüstung berücksichtigt.

Fig. 7 zeigt ein erfindungsgemässes Radsatz-Einzelfahrwerk 51 der Fig. 1 bis 3 bzw. 13, jedoch in einer motorisierten Ausführung. Hierbei ist ein Antriebsmotor 52 im Fahrwerkrahmen 10 am Kopfträger 22' innenliegend aufgehängt, der über eine Kupplung 49 und ein Getriebe 48 den Radsatz 1 antreibt. In diesem Fall ist die Bremsausrüstung mittels je einer RadScheibenbremsanlage 47, 47' vorgesehen, die am c-förmigen Achslenkerbügel 4 angeordnet sind und dementsprechend mitgelenkt werden.

Bei einem der erfindungsgemässen Radsatz-Einzelfahrwerke 50, 50', 51, 55, 60 bestehen weitere vorteilhafte Ausbildungen zum Tragen eines Wagenkastens 35 darin, eine Sekundär-Federstufe 31, 32, 33, 34 gemäss einer der Fig. 8 bis 11 anzuordnen. Hierbei kann die Sekundär-Federstufe 30, 31, 32, 33, 34 sowohl mit Luftfedern als auch mit Stahl-Schraubenfedern, oder bekannten Gummi-Federn oder einer Kombination derselben ausgeführt sein.

Fig. 11 zeigt ein erfindungsgemässes Radsatz-Einzelfahrwerk 55 der Fig. 1 bis 3 bzw. 13, jedoch in einer Ausführung für Niederflur-Anwendungen, bei denen ein Fussboden des Wagenkastens trogförmig zwischen den Rädern des Radsatzes 1' hindurchgeführt werden kann. Hierzu sind die Kopfträger 22, 22' des Fahrwerkrahmens 10 nach unten hin durchgekröpft und die Bremsausrüstung mittels je einer Rad-Scheibenbremsanlage 47, 47' vorgesehen, die am Kopfträger 22 angeordnet ist. Die trogförmige Hindurchführung des Wagenkastens bewirkt auch eine andere Anordnung einer Sekundär-Federstufe 31, die auf den Längsträgern 21, 21' des Fahrwerkrahmens 10 plaziert ist und in sich eine niedere Bauhöhe durch die Verschachtelung der Luftfedern 23, 23' und der Gummi-Notfedern 24, 24' aufweist.

In einem weiteren denkbaren Ausführungsbeispiel können die nach unten hin durchgekröpften Kopfträger 22, 22' auch dazu dienen, ein erfindungsgemässes Radsatz-Einzelfahrwerk der Fig. 1 bis 3 bzw. 13 in einer angetriebenen Ausführung zu realisieren. Hierbei ist ein Antriebsmotor 52' am Wagenkasten 35 aufgehängt und treibt in bekannter Weise über eine Kardanwelle und ein Radsatz-Getriebe das Radsatz-Einzelfahrwerk 51' an.

Fig. 12 zeigt ein motorisiertes Radsatz-Einzelfahrwerk 60 gemäss Fig. 7, jedoch in einer besonders leichten Ausführung. Hierbei ist bei sonst identischem Aufbau des Fahrwerks auf einen Fahrwerkrahmen 10 verzichtet worden. Durch Fortfall dieser Fahrwerk-Zwischenmasse kann auch auf die PrimärFederstufe 20, 20' verzichtet werden. Beide Massnahmen tragen erheblich zur Gewichtsreduktion solcher Fahrwerke der erfindungsgemässen Art bei, die ansonsten vorzugsweise zweistufig gefedert ausgeführt sind. Der Antriesbsmotor 52' kann beispielsweise als Tatzlagermotor ausgebildet sein, der sich einerseits auf dem Radsatz 1 abstützt und der andererseits am Wagenkasten 35 oder am c-förmigen Achslenkerbügel 4 aufgehängt ist. Ferner ist eine Rad-Scheibenbremsanlage 47, 47' am c-förmigen Achslenkerbügel 4' aufgehängt, der zudem mit einer Drehmomenten-Abstützung 54 versehen ist. Die Sekundär-Federstufe 31, 31' ist direkt oberhalb der Gleitplattenführungen 6, 6' angeordnet, welche wiederum die Trennebene für das Ausdrehen des Radsatzes 1 bilden. Hierzu weisen die Gleitpattenführungen 6, 6' eine kreissegmentartige Form auf, und die unterhalb der Sekundär-Federstufe 31, 31' angeordneten Federteller 27, 27' sind an ihrer Unterseite als Gegenstück zur Gleitplattenführung 6 ausgebildet und über je eine Führungsstange 7, 7' am Wagenkasten 35 angelenkt. So kann der Radsatz 1 mitsamt dem c-förmigen Achslenkerbügel 4 eine mittig definierte Wendebewegung um seine Hochachse ausführen, welche von der Sekundär-Federstufe 31, 31' absorbiert ist.

Durch diese Massnahmen wird nicht nur die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe vorteilhaft gelöst, sondern darüber hinaus auch ein Fahrwerk-Baukasten geschaffen, der die unterschiedlichsten Anforderungen bezüglich der Ausgestaltung der Sekundär-Federstufe sowie der Antriebs- und Bremsausrüstung ermöglicht.

Claims

Gefedertes Radsatz-Einzelfahrwerk mit Mitteln zum Abstützen des Wagenkastens und einer Einrichtung zur bogensenkrechten Einstellung des Radsatzes, wobei ein Fahrwerkrahmen (10) im Bereich der äusseren Enden eines Radsatzes (1) oberhalb der Achslager (2, 2') über eine Primärfederstufe (20, 20') abgestützt ist, welche in sich eine Trennebene (3, 6) für das Ausdrehen des Radsatzes (1) bei Kurvenfahrt aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Fahrwerkrahmen (10) eine Sekundär-Federstufe (30, 31, 32, 33, 34) angeordnet ist, die den Wagenkasten (35) trägt.
Radsatz-Einzelfahrwerk, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Radsatz (1) ein c-förmiger Achslenkerbügel (4) angeordnet ist, der die beiden Achslager (2, 2') miteinander verbindet und an dem eine Steuereinrichtung (15, 15') für die gemeinsame bogenradiale Einstellung befestigt ist.
Radsatz-Einzelfahrwerk, nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an einem c-förmigen Achslenkerbügel (4) über gummielastische Lager (29) einerseits mittig ein Längslenker (11) angeordnet und in x-Richtung mit einem Fahrwerkrahmen (10) verbunden ist und sich der c-förmige Achslenkerbügel (4) andererseits an seinen beiden äusseren Enden über gummielastische Lager (29) mit je einer Stabilisatorstange (5, 5') in vertikaler Richtung am Fahrwerkrahmen (10) abstützt.
Radsatz-Einzelfahrwerk, nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der Achslager (2, 2') je ein Gummi-Schubfederelement (3, 3') und eine Gleitplattenführung (6, 6') angeordnet sind, welch letztere als Trennebene für das Ausdrehen des Radsatzes (1) bei Kurvenfahrt dient.
Radsatz-Einzelfahrwerk, nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Längscharakteristik der Gummi-Schubfederelemente (3, 3') anfänglich einen kleinen linearen Bereich mit einer niederen Steifigkeit aufweist, der dann in einem zweiten Bereich abrupt steil progressiv ansteigt, und beide Bereiche so aufeinander abgestimmt sind, dass bei Fahrten in engen Bögen unter schlechtesten Bedingungen der Anlaufwinkel Rad/Schiene minimiert ist.
Radsatz-Einzelfahrwerk, nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gleitplattenführung (6, 6') eine kreissegmentartige Form aufweist, und ein Radsatz (1) mitsamt dem c-förmigen Achslenkerbügel (4) eine mittig definierte Wendebewegung um seine Hochachse ausführt, die von einer Primär-Federstufe (20, 20') absorbiert ist.
Radsatz Einzelfahrwerk, nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Dämpfung der dynamischen Wendebewegungen, die ein Radsatz (1) mit einem c-förmigen Achslenkerbügel (4) gegenüber einem Fahrwerkrahmen (10) ausführt, zwischen diesem und einem c-förmigen Achslenkerbügel (4) Drehhemmungs-Elemente (26, 26') vorgesehen sind.
Radsatz-Einzelfahrwerk, nach einem der Ansprüche 4-7, dadurch gekennzeichnet, das oberhalb der Gleitplattenführung (6, 6') eine Primär-Federstufe (20, 20') angeordnet ist, die einen Fahrwerkrahmen (10) trägt und aus je einem, auf einem Federteller (27, 27') stehenden StahlSchraubenfedersatz (8, 8') und einer darüber angeordneten Gummi-Federscheibe (9, 9') besteht.
Radsatz-Einzelfahrwerk, nach einem der Ansprüche 4-8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Federteller (27, 27') in x-Richtung über je eine im wesentlichen horizontale Führungsstange (7, 7') am Fahrwerkrahmen (10) angelenkt und an seiner Unterseite als Gegenstück zur Gleitplattenführung (6, 6') ausgebildet ist, in deren Trennebene die Ausdrehbewegung eines Radsatzes (1) als radiale Gleitbewegung erfolgt.
Radsatz-Einzelfahrwerk, nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zur Primär-Federstufe (20, 20') je ein Vertikaldämpfer (38, 38') zwischen den Achslagern (2, 2') und dem Fahrwerkrahmem (10) angeordnet ist.
Radsatz-Einzelfahrwerk, nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung des Radsatzes (1) in Querrichtung eine sehr niedere Steifigkeit aufweist und sich diese aus der jeweiligen Quersteifigkeit der Gummi-Schubfederelemente (3, 3') in Serie zur Primär-Federstufe (20, 20'), bestehend aus den Querfedersteifigkeiten der Stahl-Schraubenfedersätze (8, 8') und den darüber angeordneten Gummi-Federscheiben (9, 9') und der resultierenden Quersteifigkeit der gummielastischen Lager (29) der Stabilisatorstangen (5, 5'), der Führungsstangen (7, 7'), des Längslenkers (11) und der Spurstange (16, 16') zusammensetzt.
Radsatz-Einzelfahrwerk, nach einem der Ansprüche 8-11, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitplattenführungen (6, 6') die Querkräfte auf die darüberliegenden Federteller (27, 27') formschlüssig übertragen und Wankmomente um die x-Achse über die Primär-Federstufe (20, 20') und den c-förmigen Achslenkerbügel (4) mit den Stabilisatorstangen (5, 5') aufgenommen werden.
Radsatz-Einzelfahrwerk, nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fahrwerkrahmen eine Viereckform aufweist und aus den beiden Längsträgern (21, 21') und zwei Kopfträgern (22, 22') besteht.
Radsatz-Einzelfahrwerk, nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sekundär-Federstufe (30, 31, 32, 33, 34) angeordnet ist und aus je einer Luftfeder (23, 23') und einer darunter in Serie angeordneten Gummi-Notfeder (24, 24') besteht, welche beide gegebenenfalls auf einer, das Zusatzluftvolumen enthaltenden zylindrischen Abstützung (36, 36') angeordnet sind und einen Wagenkasten (35) tragen.
Radsatz-Einzelfahrwerk, nach einem der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sekundär-Federstufe (30, 30') zwischen einem Fahrwerkrahmen (10) und einem Wagenkasten (35) angeordnete Vertikal-Dämpfer (39, 39'), Horizontaldämpfer (41, 41'), eine Querspielbegrenzung, bestehend aus je einem federnden Element (43, 43'), und je einem Festanschlag (42, 42') sowie einer Wankstütze (40) aufweist.
Radsatz-Einzelfahrwerk, nach einem der Ansprüche 2-15, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrwerkrahmen (10) an seiner, dem c-förmigen Achslenkerbügel (4) abgewandten Seite auf einer in Querrichtung breiten Basis je zwei obere Rahmenlenker (12, 12') und je zwei untere Rahmenlenker (13, 13') aufweist, die parallelogrammartig mit dem Wagenkasten (35) über gummielastische Lager (29) verbunden sind.
Radsatz-Einzelfahrwerk, nach einem der Ansprüche 13-16, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrwerkrahmen im Bereich des Kopfträgers (22) mit zwei Bremsträgern (44, 44') versehen ist, an denen eine Wellen-Scheibenbremsanlage (46) angeordnet ist.
Radsatz-Einzelfahrwerk, nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsträger (44, 44') am c-förmigen Achslenkerbügel (4) angeordnet sind.
Radsatz-Einzelfahrwerk, nach einem der Ansprüche 1-18, dadurch gekennzeichnet, dass zwei drehsymmetrisch angeordnete Radsatz-Einzelfahrwerke (50, 50') mit einem Wagenkasten (35) ein zweiachsiges Schienenfahrzeug (45) bilden und ein Radsatz-Einzelfahrwerk (50') durch eine Steuereinrichtung (25) mit einem benachbarten Wagenkasten (35') und die Radsatz-Einzelfahrwerke (50, 50'') zweier benachbarter, miteinander gekuppelter, zweiachsiger Schienenfahrzeuge (45, 45') durch eine Steuereinrichtung (15, 15') miteinander verbunden sind.
Radsatz-Einzelfahrwerk, nach einem der Ansprüche 1-19, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung (25) ein in Fahrtrichtung quer an einem Wagenkasten (35') angeordnetes und in Lagerungen (59, 59') drehbar gelagertes Entkupplungsrohr (58) mit vertikalen Hebelarmen (57, 57') aufweist und an diesen über gummielastische Lager (29) je eine Steuerstange (56, 56') befestigt ist.
Radsatz-Einzelfahrwerk, nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerstangen (56, 56') über gummielastische Lager (29) mit einem Balancier (53) verbunden sind, der an einem Drehpunkt (61) um seine Vertikalachse verschwenkbar an einem Wagenkasten (35) stirnseitig angeordnet ist.
Radsatz-Einzelfahrwerk, nach einem der Ansprüche 1-21, dadurch gekennzeichnet, dass ein Balancier (53) über je einen Seilzug (62, 62') mit einem vertikalen Umlenkhebel (63, 63') verbunden ist, an welchen je eine Steuerstange (17, 17') angreift und die Steuerbewegung auf je einen, am Radsatz-Einzelfahrwerk (50') angeordneten Lenkerhebel (14, 14') überträgt.
Radsatz-Einzelfahrwerk, nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Seilzüge (62, 62') über am Wagenkasten (35) angebrachte Führungsrolle (65, 65') geführt werden und je ein Spannschloss (66, 66') vorgesehen ist.
Radsatz-Einzelfahrwerk, nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle der Seilzüge (62, 62') an sich bekannte Lenker-Hebel-Systeme, Kreuzanker oder durch ein Medium beaufschlagte Stellzylinder angeordnet sind.
Radsatz-Einzelfahrwerk, nach einem der Ansprüche 1-24, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ste uereinrichtung (15, 15') zwischen den drehsymmetrisch angeordneten Radsatz-Einzelfahrwerken (50, 50') zweier benachbarter, miteinander gekuppelter, zweiachsiger Schienenfahrzeuge (45, 45') vorgesehen ist.
Radsatz-Einzelfahrwerk, nach einem der Ansprüche 1-25, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung (15, 15') den bei Kurvenfahrt zwischen den Fahrwerkrahmen (10, 10'') zweier Radsatz-Einzelfahrwerke (50, 50'') entstehenden Knickwinkel auf jeden Radsatz (1, 1') überträgt.
Radsatz-Einzelfahrwerk, nach einem der Ansprüche 13-26, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung (15, 15') ein ausserhalb des Fahrwerkrahmens (10, 10') vor dem Kopfträger (22, 22') seitlich aus dessen Mitte versetzt angeordnetes und in Lagerungen (19, 19') drehbar gelagertes Entkupplungsrohr (18, 18') mit vertikalen Hebelarmen (37, 37') aufweist und an diesen über gummielastische Lager (29) je eine Steuerstange (17, 17') befestigt ist.
Radsatz-Einzelfahrwerk, nach einem der Ansprüche 1-27, dadurch gekennzeichnet, dass je eine Steuerstange (17, 17') über gummielastische Lager (29) mit den inneren Drehpunkten je eines Lenkerhebels (14, 14') verbunden ist und die Steuerbewegung über an den mittleren Drehpunkten in gummielastischen Lagern (29) angeordneten Spurstangen (16, 16') auf den c-förmigen Achslenkerbügel (4) übertragen wird.
Radsatz-Einzelfahrwerk, nach einem der Ansprüche 22-28, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkerhebel (14, 14') mit ihren äusseren Drehpunkten in gummielastischen Lagern (29) beispielsweise vor dem Kopfträger (22, 22') am Fahrwerkrahmen (10) befestigt sind und die Lenkerhebel (14, 14') durch die Anordnung der mittleren und äusseren Drehpunkte in sich eine Uebersetzung beinhalten.
Radsatz-Einzelfahrwerk, nach einem der Ansprüche 1-29, dadurch gekennzeichnet, dass ein Antriebsmotor (52) im Fahrwerkrahmen (10) am Kopfträger (22') innenliegend angeordnet ist und über eine Kupplung (49) und ein Getriebe (48) einen Radsatz (1) antreibt und je eine Rad-Scheibenbremsanlage (47, 47') an einem c-förmigen Achslenkerbügel vorgesehen ist.
Radsatz-Einzelfahrwerk, nach einem der Ansprüche 13-30, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopfträger (22, 22') eines Fahrwerkrahmens (10) für Niederflur-Anwendungen nach unten hin durchgekröpft sind und an diesen je eine Rad-Scheibenbremsanlage (47, 47') angeordnet ist.
Radsatz-Einzelfahrwerk, nach einem der Ansprüche 1-31, dadurch gekennzeichnet, dass ein Antriebsmotor (52') am Wagenkasten (35) angeordnet ist und in bekannter Weise über eine Kardanwelle und ein Radsatz-Getriebe ein Radsatz-Einzelfahrwerk (51') antreibt.
Radsatz-Einzelfahrwerk, nach einem der Ansprüche 1-32, dadurch gekennzeichnet, dass eine besonders leichte Ausführung einen c-förmigen Achslenkerbügel (4) aufweist, der mitsamt einem Gummi-Schubfederelement (3, 3') und einer Gleitplattenführung (6, 6') einen Radsatz (10) gegenüber einr Sekundär-Federstufe (31, 31') ausdreht.
Radsatz-Einzelfahrwerk, nach einem der Ansprüche 1-33, dadurch gekennzeichnet, dass ein Antriebsmotor (52') als Tatzlagermotor ausgebildet ist und sich einerseits auf einem Radsatz (1) und andererseits am c-förmigen Achslenkerbügel (4') abstützt und letzterer eine Drehmomentstütze (54) und eine Rad-Scheibenbremsanlage (47, 47') aufweist.