EP1395477B1 - Schienenfahrwerk mit radialer einstellung der radachsen - Google Patents

Schienenfahrwerk mit radialer einstellung der radachsen Download PDF

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EP1395477B1
EP1395477B1 EP01983504A EP01983504A EP1395477B1 EP 1395477 B1 EP1395477 B1 EP 1395477B1 EP 01983504 A EP01983504 A EP 01983504A EP 01983504 A EP01983504 A EP 01983504A EP 1395477 B1 EP1395477 B1 EP 1395477B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
wheel
load bearing
wheels
rail
steering rods
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP01983504A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1395477A1 (de
Inventor
Frank Augsburg
Uwe Schüller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alstom Transportation Germany GmbH
Original Assignee
Bombardier Transportation GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bombardier Transportation GmbH filed Critical Bombardier Transportation GmbH
Priority to DK01983504T priority Critical patent/DK1395477T3/da
Publication of EP1395477A1 publication Critical patent/EP1395477A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1395477B1 publication Critical patent/EP1395477B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • B61F5/44—Adjustment controlled by movements of vehicle body
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a rail vehicle according to the preamble of the first claim.
  • a known rail vehicle of this type (DE 37 25 574 A1) is designed as a two-axle bogie.
  • the two wheels of each wheel pair sit on a common wheel axle.
  • the wheel bearing of each wheel is designed with two arms and carries two spring elements arranged symmetrically to the wheel axis, which are longitudinally and transversely elastic.
  • One arm of the bogie frame is supported on two spring elements.
  • the longitudinally and transversely elastic spring elements form the primary suspension, while secondary spring elements are seated on the bogie frame, which in turn can carry an associated car body.
  • a handlebar is pivotally connected to the individual wheel carriers via a pivot point. The handlebar runs essentially in the running direction of the wheels to the center of the associated bogie frame side member.
  • the handlebars are articulated to the opposite ends of a two-armed handlebar lever via pivot points.
  • the two-armed handlebar lever is movably supported at its center point on an axle pivoting transverse to the running direction of the wheels.
  • the length of the handlebars is selected so that when driving straight ahead the two-armed handlebar lever is approximately vertical.
  • a rail driving device with an arrangement for stabilizing the running of the vehicle at high speeds is known from US Pat. No. 4,510,871.
  • the handlebars are articulated directly on the load carrier to achieve turning movements of the wheel pairs.
  • the handlebars are arranged in a trapezoidal shape in the horizontal plane, so that there is an opposing setting for the radial radial setting in the arc running as a result of the axial displacement of the wheel pairs caused by the tracking forces, which setting should serve to stabilize the running of the vehicle.
  • the invention is based on the object of applying measures to a rail travel device according to the preamble of the first claim, by means of which a simple means corresponds to the radius of curvature of the track currently being traveled on Turning movement of the wheel pair (s) towards the radial arc adjustment is achieved, regardless of steering forces that result from the wheel-rail geometry.
  • the handlebars can also be used to transmit braking or driving forces between the wheel bearings and the associated car body when the car body is used as a load carrier.
  • the handlebars of a pair of wheels are each inclined at the same angle of inclination with respect to the wheel contact plane, which is determined by the wheel contact points of the wheels on the track to be driven.
  • a symmetrical pivoting of the associated axis about its vertical axis then takes place under the various operating conditions.
  • a two-axle bogie forms a rail travel device in which the longitudinal members of a bogie frame 1, which are bent at both ends, are supported on two-armed wheel carriers 3 with the interposition of two primary spring elements 2.
  • a rail wheel 4 is assigned to each of the four wheel carriers 3, two rail wheels 4 arranged in the same axis each forming a wheel pair with a common axle or shaft 5.
  • Two rail wheels 4 arranged one behind the other in the running direction stand at contact points 6 each on a rail 7 of the rail track currently being traveled on.
  • a handlebar 9 is pivotally articulated to each wheel carrier 3 at a pivot point 8, the other end of which is likewise pivotably pivoted via pivot points 10 directly via a bracket 13 on the load carrier, in this case on the bogie frame 1.
  • the two rail wheels 4 assigned to a shaft 5 can be designed to run freely on the shaft 5 as idler wheels or rigidly coupled to the shaft 5 as a wheel set.
  • the primary spring elements 2 are not only elastically deflectable for load carrying in their vertical longitudinal direction but also in the transverse direction, i.e. also parallel to the plane receiving the four contact points 6, so that the wheel sets are movably supported for turning about a virtual vertical axis relative to the bogie frame 1.
  • the wheel sets can also be mounted on the bogie frame 1 so as to be pivotable about a real central vertical axis.
  • the handlebars 9 project from each other from the axles 5 or the associated wheel carriers 3 and are accordingly articulated at the articulation points 10 in the space between the wheel pairs on the load carrier (bogie frame 1).
  • the articulation point 10 on the bogie frame 1 is higher than the articulation points 8 of the articulation rods 9 on the respective wheel carrier 3 relative to the plane receiving the contact points 6.
  • a car body 11 of a rail vehicle is supported by two secondary spring elements 12 which are arranged next to one another at a distance transversely to the direction of travel of the bogie, in each case in the region of the longitudinal members of the bogie 1 in the lowered central section.
  • the articulation points 10 move perpendicular to the contact plane, with a corresponding reduction in the angle of inclination of the handlebars, their effective length increases in a vertical projection onto this plane, or onto the plane receiving the longitudinal center lines of the shafts 5, so that the respective articulation point 8 and thus the associated wheel carrier 3 or the rail wheel 4 is pushed away from the articulation point 10 in the running direction. If the bogie frame 1 is relieved, the respective articulation point 10 moves upward away from the contact plane or the axial plane, as a result of which the effective length of the respective articulation rod 9 resulting from the vertical projection is reduced and the articulation point 8 in question and thus the wheel carrier 3 or the rail wheel 4 is pulled towards the associated articulation point 10.
  • the rail vehicle traverses a track curve, then in particular the car body 11 tilts to the outside of the bow due to the centrifugal forces that occur, so that the arc-side longitudinal beam of the bogie frame 1 is loaded with an increased weight, while the arc-internal longitudinal beam is generally relieved. Due to the centrifugal force-increased weight load of the outer side member of the bogie frame 1, the outer wheel carrier 3 are thus pushed away from each other, so that the distance between the shafts 5 increases outside the arc. Will the Relieved inside the longitudinal member of the bogie, then the distance between the inner wheel carrier 3 is reduced accordingly.
  • the shafts 5 of the two pairs of wheels 4, 4; 4,4 are therefore automatically turned by the centrifugal forces occurring when traveling through bends towards a radial setting relative to the track bend.
  • the flange wear is therefore very low, the sound radiation is correspondingly reduced and therefore low Y-forces between the wheel and the rail, i.e. transverse to Running direction achieved.
  • an ideal radial setting of the wheel pairs can be achieved by varying the spring stiffness of the primary springs and by selecting the length and angle of the handlebars, in particular for the most common arc radius of the track.
  • the articulation point 10 moves vertically downward when the bogie 1 is deflected, thereby reducing the angle of inclination ⁇ of the handlebar rod 9.
  • the car body 11 of a rail vehicle forms the load carrier, which is supported on a bogie frame 1 of a single-axle bogie via secondary springs 12.
  • the bogie frame 1 in turn is supported in the same way as in FIG. 1 via two primary spring elements 2 shown as helical springs on the respective wheel carrier 3 of the associated rail wheel 4.
  • the handlebar 9 extends here from the articulation point 8 on the wheel carrier 3 over the bogie frame 1 to directly to the articulation point 10 provided there on the body 11 on a bracket 13.
  • the articulation point 10 of the handlebar 9 assigned to the load carrier (body 11) is also above here of the articulation point 8 on the wheel carrier 3 in relation to the contact plane of the wheels 4.
  • the handlebar rods 9, which likewise extend in plan view in the running direction of the bogie, are upward from the wheel carrier 3 in question to the middle section of the car body 11 inclined.
  • a further bogie is provided on the other part of the car body 11, which is located on the right in the figure and is not shown, and which preferably sits in a mirror-image configuration and arrangement under the relevant part of the car body 11.
  • the rail driving device constructed in this way runs in a rail arch, the centrifugal forces that occur in turn place a greater load on the outer spring 12 of the arc and the associated primary springs 2 of the respective bogie than when driving straight ahead, with the result that the lowering of the articulation point 10 of the wheel carrier 3 and so that the axis 5 on the outside of the arc in the illustrated embodiment is shifted to the left or to the free nearest end of the car body 11.
  • the wheel carrier arranged there is moved in the opposite direction, that is to say towards the center of the body 1. This results in the desired adjustment of axis 5 towards an arc-radial setting in relation to the track arch currently being driven through.
  • the handlebars 10 not only overlap the area of the primary spring elements but also that of the secondary spring elements, so that the travel for the handlebars is influenced by both the spring travel of the primary and secondary springs.
  • the respective handlebar 9 is articulated not to the car body 11, but to the bogie frame 1, which acts here as a load carrier, with the same structure as in FIG.
  • the handlebar 9 is arranged in such a way that it is inclined upwards from the articulation point 8 on the wheel carrier 3 to the further articulation point 10 and in turn points to the middle part of the body 11.
  • a correspondingly designed bogie is preferably provided in a mirror-image arrangement under the right section of the car body 11, which is likewise not shown here.
  • the adjustment function of the handlebars 9 with respect to the axis 5 is analogous to the method of operation described in relation to FIGS. 1 and 2.
  • the illustrated outer rail wheel 4 or its axis 5 is moved towards the nearest left end of the car body 1 shown on the left and thus in the direction of the radial alignment.
  • the rail driving device in turn has a car body 11 as a load carrier, which is supported directly by spring elements 2 on two-armed wheel carriers 3 of a uniaxial running gear.
  • the spring elements essentially correspond to the primary springs 2 according to the previously described figures.
  • the handlebars 9 here run from the articulation point 8 on the wheel carrier 3 in question upwards to the further articulation point 10 connected to the car body 11 and point to the middle section of the car body 11.
  • a further drive preferably constructed in the same way but arranged in mirror image, is provided under the car body at the right end, not shown.
  • the vertical stroke of the articulation point 10 is used here, which is fixed directly on the body 11. The stroke results from the forces occurring on the car body and the suspension properties of the spring elements 2 supporting the car body 10.
  • a drive according to FIG. 5 is arranged under the car body 11, which in turn acts as a load carrier.
  • the handlebar 9 falls here from the articulation point 8 on the wheel carrier 3 to the wheel contact surface or to the rail 7 downward and is held at a sufficient height distance from the rail at the articulation point 10 provided there, the articulation point 10 in turn being rigidly connected to the car body 11 connected, downward console 13 is connected.
  • the length of the outer handlebar 9 measured in a vertical projection is shortened because the inclination of the handlebar 9 is increased by the articulation point 10 moving downward at a constant height of the articulation point 8 on the wheel carrier side.
  • the axis 5 experiences the required turning movement at its outer end toward the right end of the body 11 and thus in the direction of the radial adjustment.
  • FIG. 7 shows the use of a two-axis Jacobs bogie as a rail undercarriage according to FIG. 1 between the ends of two car bodies 11.
  • the changes in load of the two car bodies to be carried have a largely separate effect on the wheel pairs arranged below them, so that, in particular at arch transitions of tracks, the turning movement of the respective wheel pair takes place in accordance with the arc section in which the associated car body 11 is currently located.
  • the arrangement according to the invention can be used for classic wheel sets, but it is particularly suitable when using idler wheel sets which do not generate self-steering forces in the track curve due to the lack of a rigid axle connection of the two wheels.
  • the handlebars 9 can be adjustable in length in order to be able to adjust the parallel alignment of the associated shafts 5 if a straight track is present.
  • the handlebars 9 can optionally be provided with elastic or inelastic bearings.
  • the use of at least one rubber-elastic bearing is particularly advantageous in the case of wheelsets whose wheels are fixed on a common shaft, because then forces arising from the wheel-rail geometry can also be used for the functional reversing movement.
  • the angle of inclination of the handlebars 9 can be selected differently, depending on the desired steering angle of the axles 5 for a predetermined inclination of the body 11.
  • the inclination can be up to approximately 45 degrees and is preferably chosen to be less than 20 degrees.
  • the inclination of the handlebars 9 is optionally adjusted by means of height-adjustable articulation points 8 and / or 10 in particular so that with axes 5 aligned parallel to one another, the extension of the imaginary central longitudinal axes of the handlebars 9 intersects the imaginary central longitudinal axis of the associated wheel axis

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)
  • Platform Screen Doors And Railroad Systems (AREA)
  • Steering-Linkage Mechanisms And Four-Wheel Steering (AREA)
  • Lighting Device Outwards From Vehicle And Optical Signal (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)
  • Handcart (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrgerät gemäß dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.
  • Ein bekanntes Schienenfahrgerät dieser Art (DE 37 25 574 A1) ist als zweiachsiges Drehgestell ausgebildet. Die beiden Räder jedes Radpaares sitzen auf einer gemeinsamen Radachse. Dabei ist das Radlager jedes Rades zweiarmig ausgebildet und trägt je zwei symmetrisch zur Radachse angeordnete Federelemente, welche in sich längs- und querelastisch ausgebildet sind. Auf je zwei Federelementen stützt sich je ein Arm des Drehgestellrahmens ab. Die längs- und querelastischen Federelemente bilden dabei die Primärfederung, während auf dem Drehgestellrahmen Sekundärfederelemente aufsitzen, die ihrerseits einen zugeordneten Wagenkasten tragen können. An die einzelnen Radträger ist jeweils eine Lenkerstange über einen Anlenkpunkt schwenkbeweglich angelenkt. Die Lenkerstange verläuft dabei im wesentlichen in Laufrichtung der Räder jeweils zur Mitte des zugehörigen Drehgestellrahmen-Längsträgers. Diese Enden der Lenkerstangen sind an die gegenüberliegenden Enden eines zweiarmigen Lenkerhebels über Anlenkpunkte schwenkbeweglich angelenkt. Dabei ist der zweiarmige Lenkerhebel an seinem Mittelpunkt auf einer quer zur Laufrichtung der Räder gerichteten Achseschwenkbeweglich gelagert. Die Länge der Lenkerstangen ist dabei so gewählt, daß bei Geradeausfahrt der zweiarmige Lenkerhebel annähernd senkrecht steht. Mit dieser Anordnung wird angestrebt, daß mit einer einfachen, wagenkastenunabhängig gesteuerten Radsatz-Koppelung eine selbsttätige Radialeinstellung der Radachsen in Gleisbögen und gleichzeitig eine hohe Stabilität bei hohen Fahrgeschwindigkeiten erreicht und die aus Verzögerungs- oder Beschleunigungsvorgängen resultierenden Längskräfte rückwirkungsfrei von den Radpaaren auf das Fahrwerk übertragen werden.
  • Ein Schienenfahrgerät mit einer Anordnung zur Stabilisierung des Fahrzeuglaufs bei hohen Geschwindigkeiten ist aus der US 4,510,871 bekannt. Bei dieser Ausführung sind die Lenkerstangen zur Erzielung von Wendebewegungen der Radpaare unmittelbar an dem Lastträger angelenkt. Die Lenkerstangen sind dabei in der Horizontalebene trapezförmig angeordnet, so daß sich im Bogenlauf in Folge der durch die Spurführungskräfte bedingten Axialverschiebung der Radpaare eine zur bogenradialen Einstellung gegenläufige Einstellung ergibt, welche zur Stabilisierung des Fahrzeuglaufs dienen soll.
  • Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einem Schienenfahrgerät gemäß dem Oberbegriff des ersten Anspruchs Maßnahmen zutreffen, durch welche mit einfachen Mitteln eine dem Bogenradius des aktuell befahrenen Gleises entsprechende Wendebewegung des oder der Radpaare (s) hin zur bogenradialen Einstellung erreicht wird, unabhängig von Lenkkräften, die sich aus der Rad-Schiene-Geometrie ergeben.
  • Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des ersten Patentanspruchs.
  • Bei einem Aufbau eines Schienenfahrgeräts gemäß der Erfindung wird die Tatsache ausgenutzt, daß bei Bogenfahrt eines Schienenfahrzeugs mit Fliehkraftüberschuß, z.B. auch dadurch, daß sich der Wagenkasten bogenradial nach außen neigt, eine höhere Belastung der bogenäußeren Räder auftritt als an den bogeninneren Rädern. Infolge dessen wird der zugehörige Lastträger im Bereich der bogenäußeren Räder stärker belastet als auf der bogeninneren Seite. Dadurch werden die Federelemente zwischen dem Lastträger und dem oder den bogenäußeren Radträgern in ihrer Längsrichtung zusätzlich zusammengedrückt, so daß sich der Abstand zwischen dem Lastträger und dem jeweiligen Radträger verkleinert. An der bogeninneren Seite werden dagegen die betreffenden Räder entlastet, wodurch sich dort der Abstand zwischen dem Lastträger und dem jeweiligen Radträger in vertikaler Richtung vergrößert. Diese Abstandsänderung führt aufgrund der bestimmten Neigung der Lenkerstangen und ihrer direkten Anlenkung einerseits am Lastträger und andererseits am betreffenden Radträger dazu, daß die bogenäußeren Radträger und damit die zugehörigen Schienenräder in Fahrtrichtung in entgegen gesetzten Richtungen voneinander weg bewegt und demgegenüber an der bogeninneren Seite aufeinander zu bewegt werden. Hieraus ergibt sich eine Schwenkung bzw. Wendebewegung der um eine gemeinsame Drehachse laufenden Radpaare in Bezug auf eine reelle oder durch die betreffenden Federelemente vorgegebene Hochachse. Da sich der Achsabstand zwischen den bogenäußeren Rädern vergrößert und zwischen den bogeninneren Rädern verkleinert, erfolgt demnach eine selbsttätige Wendebewegung der Radpaare hin zur bogenradialen Einstellung. Es erfolgt also eine passive Radialeinstellung der Radsätze an zweiachsigen Drehgestellen mit Primärfederung oder an Schienenfahrzeugwagen mit zwei einachsigen, gefederten Fahrwerken oder Drehgestellen. Dabei können die Lenkerstangen zugleich zur Übertragung von Brems- oder Antriebskräften zwischen den Radlagern und dem zugeordneten Wagenkasten herangezogen werden, wenn als Lastträger der Wagenkasten verwendet wird. Jedenfalls die Lenkerstangen eines Radpaares sind jeweils unter dem gleichen Neigungswinkel gegenüber der Radaufstandsebene geneigt, die durch die Radaufstandspunkte der Räder auf dem zu befahrenden Gleis bestimmt ist. Es erfolgt dann unter den verschiedenen Betriebsbedingungen jeweils eine symmetrische Schwenkung der zugehörigen Achse um ihre Hochachse.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung sind nachfolgend anhand von schematischen Darstellungen einzelner Ausführungsbeispiele näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    ein Schienenfahrwerk in der Ausbildung als zweiachsiges Drehgestell mit darauf abgestütztem Wagenkasten eines Schienenfahrzeugs,
    Fig. 2
    eine vergrößerte Darstellung einer Lenkeranordnung im Bereich eines Schienenrades mit Funktionsmaßeintragungen,
    Fig. 3
    ein Schienenfahrgerät in der Form eines hälftig dargestellten Schienenfahrzeugs, das zwei einachsige Drehgestelle aufweist und bei dem der Lastträger der Wagenkasten ist,
    Fig. 4
    ein Schienenfahrgerät in der Form eines hälftig dargestellten Schienenfahrzeugs, das zwei einachsige Drehgestelle aufweist und bei dem der Drehgestellrahmen den Lastträger bildet,
    Fig. 5
    ein Schienenfahrgerät in Form eines nur hälftig dargestellten Schienenfahrzeugs, bei dem der Wagenkasten über Federelemente unmittelbar auf den Radträgern von zwei einachsigen Laufwerken abgestützt ist und bei welchem die Lenkerstangen innerhalb des zwischen den Radpaaren vorhandenen Zwischenraums angeordnet sind,
    Fig. 6
    ein Schienenfahrgerät in Form eines nur hälftig dargestellten Schienenfahrzeugs, bei dem der Wagenkasten über Federelemente unmittelbar auf den Radträgern von zwei einachsigen Laufwerken abgestützt ist und bei dem die Lenkerstangen außerhalb des zwischen den Radpaaren vorhandenen Zwischenraums angeordnet sind,
    Fig. 7
    ein Schienenfahrgerät mit zwei getrennten Wagenkästen und einem die Enden dieser Wagenkästen unterstützenden zweiachsigen Jacobs-Drehgestell und
    Fig. 8
    eine vergrößerte Ausschnittsdarstellung im Bereich eines Schienenrades mit zugeordneter Lenkerstange an einem Drehgestell in Draufsicht.
  • Gemäß Figur 1 bildet ein zweiachsiges Drehgestell ein Schienenfahrgerät, bei dem die beidendig abgekröpften Längsträger eines Drehgestellrahmens 1 unter Zwischenschaltung von jeweils zwei Primärfederelementen 2 auf jeweils einem zweiarmigen Radträger 3 abgestützt ist. Den vier Radträgern 3 ist dabei jeweils ein Schienenrad 4 zugeordnet, wobei jeweils zwei achsengleich angeordnete Schienenräder 4 ein Radpaar mit gemeinsamer Achse oder Welle 5 bilden. Zwei in Laufrichtung hintereinander angeordnete Schienenräder 4 stehen dabei an Aufstandspunkten 6 jeweils auf einer Schiene 7 des aktuell befahrenen Schienengleises. An jeden Radträger 3 ist an einem Anlenkpunkt 8 eine Lenkerstange 9 schwenkbeweglich angelenkt, deren anderes Ende ebenfalls über Anlenkpunkte 10 unmittelbar über eine Konsole 13 am Lastträger, vorliegend am Drehgestellrahmen 1 wiederum schwenkbeweglich angelenkt ist. Die beiden einer Welle 5 zugeordneten Schienenräder 4 können auf der Welle 5 freilaufend als Losräder oder mit der Welle 5 starr gekoppelt als Radsatz ausgebildet sein. Die Primärfederelemente 2 sind nicht nur zur Lasttragung in ihrer senkrechten Längsrichtung sondern auch in Querrichtung, also auch parallel zu der die vier Aufstandspunkte 6 aufnehmenden Ebene elastisch auslenkbar, so daß die Radsätze für sich wende beweglich um eine virtuelle Hochachse gegenüber dem Drehgestellrahmen 1 gelagert sind. Die Radsätze können jedoch auch um eine reelle mittige Hochachse schwenkbar am Drehgestellrahmen 1 gelagert sein. Die Lenkerstangen 9 ragen von den Achsen 5 bzw. den zugehörigen Radträgern 3 aus aufeinander zu und sind dementsprechend an den Anlenkpunkten 10 im Zwischenraum zwischen den Radpaaren am Lastträger (Drehgestellrahmen 1) angelenkt. Dabei liegt der Anlenkpunkt 10 am Drehgestellrahmen 1 gegenüber der die Aufstandspunkte 6 aufnehmenden Ebene höher als die Anlenkpunkte 8 der Anlenkstangen 9 am jeweiligen Radträger 3.
  • Ein Wagenkasten 11 eines Schienenfahrzeugs ist über zwei quer zur Fahrtrichtung des Drehgestells mit Abstand nebeneinander angeordnete Sekundärfederelemente 12 jeweils im Bereich der Längsträger des Drehgestells 1 im abgesenkten Mittelabschnitt abgestützt.
  • Bei Änderung der Gewichtsbelastung des Drehgestellrahmens verändert sich auf Grund der Wirkung der Primärfederelemente 2 sein Höhenabstand gegenüber dem jeweiligen Radträger 3 bzw. der durch die Aufstandspunkte 6 bestimmten Ebene. Durch die unmittelbare Anlenkung der Lenkerstangen 9 im Anlenkpunkt 10 am Drehgestellrahmen 1 wird somit auch deren Höhenlage entsprechend verändert. Bei einer Erhöhung der Gewichtsbelastung vermindert sich demnach der Höhenabstand zwischen den Anlenkpunkten 10 und der genannten Ebene, während der Höhenabstand zwischen den Anlenkpunkten 8 und dieser Ebene unverändert bleibt. Da sich die Anlenkpunkte 10 senkrecht zu der Aufstandsebene bewegen, vergrößert sich bei entsprechender Verminderung des Neigungswinkels der Lenkerstangen deren wirksame Länge in senkrechter Projektion auf diese Ebene, bzw. auf die die Längsmittellinien der Wellen 5 aufnehmende Ebene, so daß der jeweilige Anlenkpunkt 8 und damit der zugehörige Radträger 3 bzw. das Schienenrad 4 vom Anlenkpunkt 10 in Laufrichtung weggedrückt wird. Erfolgt eine Entlastung des Drehgestellrahmens 1, dann bewegt sich der jeweilige Anlenkpunkt 10 nach oben von der Aufstandsebene bzw. der Achsebene weg, wodurch sich die wirksame, aus der senkrechten Projektion ergebende Länge der jeweiligen Anlenkstange 9 vermindert und der betreffende Anlenkpunkt 8 und damit der Radträger 3 bzw. das Schienenrad 4 zum zugehörigen Anlenkpunkt 10 hin gezogen wird. Bei gleichmäßiger Belastung des Drehgestellrahmens 1 erfolgt demnach lediglich eine Parallelverschiebung der Achsen 5, die zu einer Vergrößerung oder Verkleinerung des Abstandes zwischen den Längsmittellinien der Achsen 5 führt. Änderungen des Beladungsgewichts des Wagenkastens 11 führen somit zu keiner Lenkbewegung der Radpaare, nachdem die Beladung des Wagenkastens nach den geltenden Regeln weitgehend symmetrisch zu erfolgen hat.
  • Durchfährt das Schienenfahrzeug dagegen einen Gleisbogen, dann neigt sich insbesondere der Wagenkasten 11 infolge der auftretenden Fliehkräfte nach bogenaußen, so daß der bogenäußere Längsträger des Drehgestellrahmens 1 mit einer erhöhten Gewichtskraft belastet wird, während der bogeninnere Längsträger in der Regel entlastet wird. Durch die fliehkraftbedingte erhöhte Gewichtsbelastung des bogenäußeren Längsträgers des Drehgestellrahmens 1 werden somit die bogenäußeren Radträger 3 voneinander weggedrückt, so daß sich der Abstand der Wellen 5 bogenaußen vergrößert. Wird der bogeninnere Längsträger des Drehgestells dabei entlastet, dann wird der Abstand zwischen den bogeninneren Radträgern 3 entsprechend vermindert. Die Wellen 5 der beiden Radpaare 4,4; 4,4 werden demnach durch die bei Bogenfahrt auftretenden Fliehkräfte selbsttätig hin zu einer radialen Einstellung gegenüber dem Gleisbogen gewendet Hiermit wird somit durch einfache Mittel der Spurkranzverschleiß sehr gering, die Schallabstrahlung entsprechend vermindert und daher niedrige Y-Kräfte zwischen Rad und Schiene, also quer zur Laufrichtung erzielt. Nachdem die maximale Fliehbeschleunigung an Schienenfahrzeugen in Bögen vorgegeben ist, kann durch Variation der Federsteifigkeit der Primärfedem sowie durch entsprechende Wahl der Länge und der Anstellwinkel der Lenkerstangen insbesondere für den gebräuchlichsten Bogenradius des Gleises eine ideale Radialeinstellung der Radpaare erreicht werden.
  • Gemäß der in Fig. 2 unmaßstäblich veranschaulichten Funktionsweise wandert der Anlenkpunkt 10 beim Einfedern des Drehgestells 1 um den Weg f senkrecht nach unten und vermindert dabei den Neigungswinkel ϕ der Lenkerstange 9. Dadurch wird der Anlenkpunkt 8 und damit der Mittelpunkt 5.1 der Welle 5 um den Weg ΔI nach links vom Anlenkpunkt 10 weggedrückt in die Position 5.11. Dementsprechend erfährt die Welle 5 eine Wendebewegung, wenn das andere, der Welle 5 zugeordnete Rad weniger belastet wird als das dargestellte Rad 4.
  • Bei dem Schienenfahrgerät gemäß Figur 3 bildet der Wagenkasten 11 eines Schienenfahrzeugs den Lastträger, der über Sekundärfedern 12 auf einem Drehgestellrahmen 1 eines einachsigen Drehgestells abgestützt ist. Der Drehgestellrahmen 1 seinerseits stützt sich in gleicher Weise wie gemäß Figur 1 über zwei als Wendelfedern dargestellte Primärfederelemente 2 auf dem jeweiligen Radträger 3 des zugehörigen Schienenrades 4 ab. Die Lenkerstange 9 erstreckt sich hier vom Anlenkpunkt 8 am Radträger 3 über den Drehgestellrahmen 1 hinweg bis unmittelbar an den dort am Wagenkasten 11 an einer Konsole 13 vorgesehenen Anlenkpunkt 10. Der dem Lastträger (Wagenkasten 11) zugeordnete Anlenkpunkt 10 der Lenkerstange 9 liegt auch hier oberhalb des Anlenkpunktes 8 am Radträger 3 in Bezug auf die Aufstandsebene der Räder 4. Die ebenfalls in Draufsicht in Laufrichtung des Drehgestells sich erstreckenden Lenkerstangen 9 sind vom betreffenden Radträger 3 nach oben zum mittleren Abschnitt des Wagenkastens 11 hin geneigt. Dabei ist am anderen, in der Figur rechts liegenden, nicht dargestellten Teil des Wagenkastens 11 ein weiteres Drehgestell vorgesehen, das vorzugsweise in spiegelbildlicher Ausbildung und Anordnung unter dem betreffenden Teil des Wagenkastens 11 sitzt. Wenn das so aufgebaute Schienenfahrgerät in einem Schienenbogen läuft, werden durch die auftretenden Fliehkräfte wiederum die bogenäußere Sekundärfeder 12 und auch die zugehörigen Primärfedem 2 des jeweiligen Drehgestells stärker als bei Geradeausfahrt belastet mit der Folge, daß durch die dabei auftretende Absenkung des Anlenkpunktes 10 der Radträger 3 und damit die Achse 5 bogenaußenseitig im dargestellten Ausführungsbeispiel nach links bzw. zum freien nächstliegenden Ende des Wagenkastens 11 hin verschoben wird. Wenn sich dabei der bogeninnere Anlenkpunkt 10 nach oben von der Aufstandsebene der Räder 4 weg entfernt, wird der dort angeordnete Radträger in der Gegenrichtung, also zur Mitte des Wagenkastens 1 hin bewegt. Hieraus resultiert die angestrebte Verstellung der Achse 5 hin zu einer bogenradialen Einstellung gegenüber dem aktuell durchfahrenen Gleisbogen. Bei diesem Aufbau übergreifen die Lenkerstangen 10 nicht nur den Bereich der Primärfederelemente sondern auch den der Sekundärfederelemente, so daß der Stellweg für die Lenkerstangen sowohl durch den Federweg der Primär- wie der Sekundärfedem beeinflußt wird.
  • Bei der Anordnung nach Figur 4 ist bei sonst gleichem Aufbau wie nach Figur 3 die jeweilige Lenkerstange 9 nicht am Wagenkasten 11, sondern an dem hier als Lastträger wirkenden Drehgestellrahmen 1 angelenkt. Auch hier ist die Lenkerstange 9 so angeordnet, daß sie vom Anlenkpunkt 8 am Radträger 3 nach oben geneigt zum weiteren Anlenkpunkt 10 geführt ist und wiederum zum mittleren Teil des Wagenkastens 11 weist. Auch hier ist vorzugsweise ein entsprechend ausgebildetes Drehgestell in spiegelbildlicher Anordnung unter dem vorliegend ebenfalls nicht dargestellten rechten Abschnitt des Wagenkastens 11 vorgesehen. Die Verstellfunktion der Lenker 9 in Bezug auf die Achse 5 ist dabei analog der zu Figur 1 und 2 beschriebenen Arbeitsweise. Es wird also bei einer Belastung des bogenäußeren Teils des Drehgestells 1 das dargestellte bogenäußere Schienenrad 4 bzw. dessen Achse 5 zum links dargestellten, nächstliegenden Ende des betreffenden Wagenkastens 1 hin und damit in Richtung der bogenradialen Ausrichtung verstellt. Am nicht dargestellten, spiegelbildlich angeordneten rechten Einachs-Drehgestell erfolgt unter den gleichen Bedingungen dementsprechend eine Verstellung der Radachse zum benachbarten rechten freien Wagenkastenende hin und damit ebenfalls hin zur bogenradialen Einstellung der zugehörigen Achse.
  • Entsprechend Figur 5 weist das Schienenfahrgerät wiederum einen Wagenkasten 11 als Lastträger auf, der über Federelemente 2 unmittelbar auf zweiarmigen Radträgern 3 eines einachsigen Laufwerks abgestützt ist. Die Federelemente entsprechen dabei im wesentlichen den Primärfedern 2 gemäß den vorbeschriebenen Figuren. Die Lenkerstangen 9 laufen hier vom Anlenkpunkt 8 am betreffenden Radträger 3 wiederum nach oben zu dem mit dem Wagenkasten 11 verbundenen weiteren Anlenkpunkt 10 und weisen zum mittleren Abschnitt des Wagenkastens 11 hin. Unter dem Wagenkasten ist am nicht dargestellten rechten Ende ein weiteres, vorzugsweise in gleicher Weise aufgebautes aber spiegelbildlich angeordnetes Laufwerk vorgesehen. Für die Wendebewegung der Achse 5 wird hier direkt der senkrechte Hub des Anlenkpunktes 10 ausgenutzt, der unmittelbar am Wagenkasten 11 festgesetzt ist. Der Hub ergibt sich dabei aus den am Wagenkasten auftretenden Kräften und den Federungseigenschaften der den Wagenkasten 10 stützenden Federelemente 2.
  • Bei der Anordnung nach Figur 6 ist ein Laufwerk entsprechend Figur 5 unter dem wiederum als Lastträger wirkenden Wagenkasten 11 angeordnet. Die Lenkerstange 9 fällt hier jedoch vom Anlenkpunkt 8 am Radträger 3 zur Radaufstandsebene bzw. zur Schiene 7 hin nach unten ab und ist mit ausreichendem Höhenabstand von der Schiene am dort vorgesehenen Anlenkpunkt 10 gehalten, wobei der Anlenkpunkt 10 wiederum an einer starr mit dem Wagenkasten 11 verbundenen, nach unten gerichteten Konsole 13 verbunden ist. Bei dieser Anordnung wird bei einem Absenken des bogenäußeren Wagenkastens und damit der Stütze 13 die in senkrechter Projektion gemessene Länge der bogenäußeren Lenkerstange 9 verkürzt, weil die Neigung der Lenkerstange 9 durch den nach unten wandernden Anlenkpunkt 10 bei konstanter Höhe des radträgerseitigen Anlenkpunkts 8 vergrößert wird. Dadurch erfährt die Achse 5 die erforderliche Wendebewegung an ihrem bogenäußeren Ende in Richtung zum rechten Ende des Wagenkastens 11 hin und damit in Richtung der bogenradialen Einstellung.
  • In Figur 7 ist die Anwendung eines zweiachsigen Jacobs-Drehgestells als Schienenfahrwerk nach Figur 1 zwischen den Enden von zwei Wagenkästen 11 dargestellt. Hierbei wirken sich die Belastungsänderungen der beiden zu tragenden Wagenkästen weitgehend getrennt auf die jeweils darunter angeordneten Radpaare aus, so daß insbesondere an Bogenübergängen von Gleisen die Wendebewegung des jeweiligen Radpaares entsprechend dem Bogenabschnitt erfolgt, in dem sich der zugehörige Wagenkasten 11 aktuell befindet. Es ergibt sich dadurch ein Gesamtlenkwinkel an den Achsen 5, der dem mittleren Bogenradius angepaßt ist.
  • Aus der vergrößerten, in Fig. 8 gezeigten Teildarstellung im Bereich eines Schienenrades 4 und des zugeordneten Lenkerhebels 9 ergibt sich, daß die Lenkerstange 9 in Draufsicht parallel zur Laufrichtung des Schienenrades 4 gerichtet ist.
  • Die erfindungsgemäße Anordnung ist für klassische Radsätze einsetzbar, besonders ist sie jedoch geeignet bei Verwendung von Losradsätzen, die keine Selbstlenkkräfte im Gleisbogen mangels einer starren Achsverbindung der beiden Räder erzeugen. Die Lenkerstangen 9 können längenveränderbar sein, um die parallele Ausrichtung der zusammengehörigen Wellen 5 justieren zu können, wenn ein gerades Gleis vorhanden ist. An den Anlenkstellen 8 und/oder 10 können die Lenkerstangen 9 wahlweise mit elastischen oder unelastischen Lagern versehen sein. Dabei ist die Anwendung wenigstens eines gummielastischen Lagers besonders bei Radsätzen, deren Räder auf einer gemeinsamen Welle festgesetzt sind, von Vorteil, weil dann auch aus der Rad-Schiene-Geometrie erwachsende Kräfte für die funktionsgerechte Wendebewegung genutzt werden können. Zudem kann der Neigungswinkel der Lenkerstangen 9 unterschiedlich gewählt werden, abhängig vom angestrebtem Lenkwinkel der Achsen 5 bei vorgegebener Neigung des Wagenkastens 11.Die Neigung kann dabei bis zu etwa 45 Winkelgrade betragen und wird vorzugsweise kleiner als 20 Grad gewählt. Im übrigen wird die Neigung der Lenkerstangen 9 gegebenenfalls mittels höhenverstellbar angeordneten Anlenkstellen 8 und/oder 10 insbesondere so eingestellt, daß bei parallel zueinander ausgerichteten Achsen 5 die Verlängerung der gedachten Mittellängsachsen der Lenkerstangen 9 jeweils die gedachte Mittellängsachse der zugehörigen Radachse schneidet

Claims (8)

  1. Schienenfahrgerät mit wenigstens einem Lastträger (1), der über wenigstens ein Federelement (2) auf wenigstens einem von zwei (achsengleichen) in Laufrichtung hintereinander angeordneten Radpaaren abgestützt ist und mit einer etwa in Radlaufrichtung verlaufenden Lenkerstange (9) je Rad (4), die jeweils einendig über Anlenkpunkte (8) benachbart zum zugehörigen Rad (4) mit dessen Radträger (3) und am anderen Ende mit dem zugeordneten Lastträger (1) gekoppelt ist, wobei die Radpaare wendebeweglich gegenüber dem zugeordneten Lastträger (1) gelagert sind,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkerstangen (9) jeweils unmittelbar am Lastträger (1) an Anlenkpunkten (10) angelenkt sind,
    daß zur fliehkraftbedingten selbsttätigen bogenradialen Einstellung der Radpaare bei Bogenfahrt in Bezug auf die durch die Aufstandspunkte (6) der Räder (4) auf den Schienen (7) bestimmte Ebene die Anlenkpunkte (10) der Lenkerstangen (9) wenigstens eines Radpaares (4,4; 4,4) am zugeordneten Lastträger (1 )
    a) entweder oberhalb der Anlenkpunkte (8) der Lenkerstangen (9) am zugehörigen Radträger (3) liegen, wenn die Lenkerstangen (9) innerhalb des zwischen den Radpaaren (4,4; 4,4) in Radlaufrichtung vorhandenen Zwischenraums angeordnet sind,
    b) oder unterhalb der Anlenkpunkte (8) der Lenkerstangen (9) am zugehörigen Radträger (3) liegen, wenn die Lenkerstangen (9) außerhalb des zwischen den Radpaaren (4,4; 4,4) in Radlaufrichtung vorhandenen Zwischenraums angeordnet sind.
  2. Schienenfahrgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lastträger (1) ein Drehgestellrahmen für ein zweiachsiges Drehgestell ist, der sich je über zwei symmetrisch zur Achse (5) der zugehörigen Räder (4) angeordnete, längs- und querelastische Primärfederelemente (2) auf dem Radträger (3) jedes Rades (4) abstützt und auf dem über wenigstens ein Sekundärfederelement (12) zumindest ein Wagenkasten (11) eines Schienenfahrzeugs abgestützt ist.
  3. Schienenfahrgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Lastträger vorgesehen sind, wobei der Lastträger (1) jeweils der Drehgestellrahmen eines einachsigen Drehgestells ist, das sich je über zwei symmetrisch zur Achse (5) der beiden zugehörigen Räder (4) angeordnete längs- und querelastische Primärfederelemente (2) auf dem Radträger (3) jedes Rades (4) abstützt und auf dem über wenigstens ein Sekundärfederelement (12) zumindest ein Wagenkasten (11) eines Schienenfahrzeugs abgestützt ist.
  4. Schienenfahrgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweilige Radpaar Bestandteil eines einachsigen Laufwerks ist, auf dem über je zwei symmetrisch zur Achse (5) der beiden zugehörigen Räder (4) angeordnete längs- und querelastische Federelemente (2) ein den Lastträger (1) bildender Wagenkasten (11) eines Schienenfahrzeugs abgestützt ist.
  5. Schienenfahrgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lastträger (1) ein Wagenkasten (11) ist, der sich über Sekundärfederelemente (12) auf einem Drehgestellrahmen (1) abstützt, welcher sich über Primärfederelemente (2) auf den Radträgern (3) abstützt.
  6. Schienenfahrgerät nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkerstangen (9) jeweils unter dem gleichen Neigungswinkel (ϕ) gegenüber der durch die Aufstandspunkte (6) der Räder (4) bestimmte Ebene geneigt sind.
  7. Schienenfahrgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (ϕ) bis zu 45 Winkelgrade beträgt, vorzugsweise kleiner als 20 Grad ist.
  8. Schienenfahrgerät nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei parallel zueinander ausgerichteten Achsen (5) der beiden Radpaare (4,4; 4,4) die Verlängerung der gedachten Mittelachsen der Lenkerstangen (9) jeweils die gedachte Mittelachse der zugehörigen Radachse schneidet.
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