WO1995022478A1 - Gelenkverbindung für zwei fahrzeugteile eines fahrzeugs - Google Patents

Gelenkverbindung für zwei fahrzeugteile eines fahrzeugs Download PDF

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WO1995022478A1
WO1995022478A1 PCT/EP1995/000190 EP9500190W WO9522478A1 WO 1995022478 A1 WO1995022478 A1 WO 1995022478A1 EP 9500190 W EP9500190 W EP 9500190W WO 9522478 A1 WO9522478 A1 WO 9522478A1
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bogie
joint
driver
vehicle
articulated
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PCT/EP1995/000190
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Jürgen JAKOB
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Waggonfabrik Talbot Gmbh & Co. Kg
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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
    • B61F3/00—Types of bogies
    • B61F3/12—Types of bogies specially modified for carrying adjacent vehicle bodies of articulated trains
    • B61F3/125—Types of bogies specially modified for carrying adjacent vehicle bodies of articulated trains with more than one axle or wheel set
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61G—COUPLINGS; DRAUGHT AND BUFFING APPLIANCES
    • B61G5/00—Couplings for special purposes not otherwise provided for
    • B61G5/02—Couplings for special purposes not otherwise provided for for coupling articulated trains, locomotives and tenders or the bogies of a vehicle; Coupling by means of a single coupling bar; Couplings preventing or limiting relative lateral movement of vehicles

Definitions

  • the invention relates to an articulated connection for two vehicle parts of a vehicle with the features of the preamble of patent claim 1.
  • DE-OS 20 30 481 describes a car joint with two rotary pans arranged one above the other, the upper one of which transmits the forces in the driving plane between the car bodies and the lower one supports the joint in the vertical direction on a bogie cross member, but also horizontal (braking ) Transfers forces from the wheels to the car bodies.
  • EP 0 520 301 A1 A more recent construction of this type (EP 0 520 301 A1) combines a two vehicle units with a short coupling ball joint arrangement with a common rotary socket for supporting both vehicle parts on a bogie.
  • rotary pans are relatively complex and four-part assemblies, which in recent times have been replaced by handlebars and / or drivers in high-speed vehicles. Furthermore, since they are rigid connections both in the horizontal and in the vertical plane direction, a movable, spring-loaded cradle support must be provided to connect a rotating pan to the bogie frame, which contributes considerably to the weight and height in this area. It is also known to connect the underframe of a rail vehicle for the transmission of forces in the horizontal driving plane (tensile and / or braking forces, transverse forces) by means of a vertically downwardly projecting driver with a bogie frame via transverse and longitudinal springs or stops . Such an arrangement, which is characterized by a small number of components, z. B. described in DE 27 11 348 B1.
  • articulated vehicles with Jacobs bogies (IC3 of the Danish State railways) are known, in which the tractive force of a bogie driven on only one of the two axles is transmitted to one of the car bodies that are coupled by a ball joint by means of an inclined push-pull rod.
  • the push-pull rod To increase the drive power if a second motor is installed on the second axis, the push-pull rod must be omitted for reasons of space and replaced in a suitable manner.
  • the object of the invention is to make the articulation of a car joint of the type discussed in the introduction to a bogie running under the articulation, in particular a Jacobs bogie, structurally as simple as possible.
  • Vehicle parts for direct longitudinal and transverse force transmission coupling ball joint is provided immediately with a simple driver, which in turn connects the joint area directly to the Jacobs bogie.
  • the vehicle-side effort for the joint area with regard to the number of parts and assembly is thus minimized.
  • the overall height is considerably reduced compared to conventional traction linkages. This creates a compact, weight-saving and low-wear driver arrangement in the joint area.
  • the two vehicle parts are each supported directly on the bogie frame via secondary springs without a cradle.
  • the support forces are evenly distributed over the two secondary suspensions via the joint coupling, which also transmits force in the vertical plane.
  • the driver can be designed as a box cross-section or (hollow) spigot. However, it can also be represented only by a joint arrangement on which one or more (lemniscate) links can be linked as a connection to the bogie frame.
  • FIG. 1 shows a section of an articulated vehicle in a side view of the area of the articulated coupling and the bogie underneath
  • FIG. 3 is a side view of a joint with a driver attached to it
  • FIG. 4 shows a sectional view of the joint and the driver, which is folded through 90 ° in relation to FIG. 3.
  • FIG. 1 shows a side view of the joint area of a rail vehicle consisting of at least two vehicle parts 1 and 2, indicated only in fragmentary form.
  • Joint receptacles in the form of a fork 3 and a drawbar 4 for receiving a ball joint are provided between the sub-units, which will be discussed in more detail later. They each have a flange 3F or 4F on their upper sides as a connection to the respective vehicle part underframe.
  • a two-axis Jacobs bogie 5 runs under the articulated area, on the H frame 6 of which the two vehicle parts 1 and 2 are each supported directly, that is to say without intermediate or cradle supports, by means of their own secondary suspensions 7 and 8.
  • all operating equipment on the bogie such as brakes, vibration dampers etc. have been omitted here.
  • a driver 9 projecting downwards into the bogie free space is connected, which in the longitudinal or driving direction (x-axis) via longitudinal springs 10 and in the transverse direction (y-axis ) is connected to the frame 6 of the bogie 5 by means of transverse springs 11 (FIG. 2) and / or corresponding elastic stops.
  • the driver 9 remains free of vertical load capacities. It can thus move or rotate to a limited extent in relation to the bogie frame 6 in all three coordinates (z-axis and against the spring forces in the x-y travel range).
  • FIG. 2 The cross-sectional view of the joint area in FIG. 2 indicates the ball joint simply by a circle, from which the driver 9 protrudes vertically downwards.
  • a wheel set R is only indicated schematically in outline, on the outer bearings RL of which the bogie frame 6 or its long support 6L are supported via primary springs 12.
  • transverse springs 11 provided on both sides of the driver 9 are supported horizontally outwards, if necessary, via suitable brackets on a continuous cross member 13 which extends in the usual manner between the two long members or side cheeks of the bogie frame.
  • the secondary springs can also rest on it.
  • FIGS. 3 and 4 illustrate a preferred design of the closer joint area, in which the driver 9 is formed directly and in one piece on the fork 3 for the ball joint.
  • An axis 14 of the ball joint is fixed on both sides in the fork 3 or in two prismatic supports 15 molded therein by means of bearing caps 16.
  • the drawbar 4 is inserted between the two fork legs or the supports 15 of the axle 14 and comprises the articulated ball 17 located thereon.
  • the driver 9 projects downwards, which has contact surfaces 18, 19 for the in FIG. 1 and 2 longitudinal and transverse springs shown.
  • the joint formed in this way, together with the driver 9, is designed to transmit all the forces acting between the vehicle parts 1 and 2 in the train structure, the driver 9 taking over the transmission of drive and braking forces between the bogie 5 and the joint in the greatest possible compactness.
  • the driver 9 is formed by a box into which the joint ball 17 and the drawbar 4 can be immersed. With this design, the overall height in the joint area is kept low. In the side walls of this box are also provided with the contact surfaces 19 for the transverse springs 11 inserts 20.
  • a pin driver can also be used as a variant. It is also possible to design the driver as a separate component and to weld it directly to the joint component or to fix it permanently (e.g. screws) in some other way.
  • the driver could also be designed as a joint arrangement if the bogie frame in the driving plane is to be connected to the car bodies in a manner known per se via short diagonal links (in particular lemniscate links).

Abstract

Bei einer Gelenkverbindung für zwei Fahrzeugteile (1, 2) eines Fahrzeugs, die ein in zwei Gelenkaufnahmen eingesetztes Kugelgelenk (14, 17) zur festen Kupplung der beiden Fahrzeugteile umfaßt, wobei unter dem Gelenk ein beide Fahrzeugteile gemeinsam abstützendes Jacobs-Drehgestell (5) vorgesehen ist, wird erfindungsgemäß an einer der beiden Gelenkaufnahmen (3, 4) ein Mitnehmer (9) befestigt, der nach unten in den Freiraum des Drehgestells (5) hineinragt und die Gelenkverbindung über Längs- und Querfedern direkt und ohne Zwischenschaltung eines Wiegenträgers oder dgl. mit dem Drehgestellrahmen verbindet, wobei die beiden Fahrzeugteile sich über Sekundärfedern (7, 8) ebenfalls direkt auf dem Drehgestellrahmen abstützen.

Description

Gelenkverbindung für zwei Fahrzeugteile eines Fahrzeugs
Die Erfindung bezieht sich auf eine Gelenkverbindung für zwei Fahrzeugteile eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
Eine Gelenkverbindung mit diesen Merkmalen wurde mit einem Drehgestell für die ge¬ meinsame gelenkige Abstützung zweier Wagenkästen beschrieben (DE 24 40 069 B2), bei dem die einander zugewandten Wagenkastenenden jeweils über einen eigenen Mit¬ nehmer bzw. Drehzapfen sowie über von den Drehzapfen geführte Drehschemel gelenkig mit dem Drehgestell verbunden sind. Derartige gemeinsame Drehgestelle werden oft als "Jacobs-Drehgestell" bezeichnet. Bei der genannten, durch Teilevielzahl relativ aufwendi¬ gen Ausführung besteht keine direkte gelenkige Verbindung zwischen den Wagenkästen der Fahrzeugteile.
Die DE-OS 20 30 481 beschreibt ein Wagengelenk mit zwei übereinander angeordneten Drehpfannen, deren obere die Kräfte in der Fahrwegebene zwischen den Wagenkästen überträgt und deren untere das Gelenk in vertikaler Richtung auf einem Drehgestell-Quer¬ träger abstützt, jedoch auch horizontale (Brems-)Kräfte von den Rädern auf die Wagenkästen überträgt.
Eine jüngere Konstruktion dieser Art (EP 0 520 301 A1 ) vereint eine zwei Fahrzeug- einheiten kurzkuppelnde Kugelgelenk-Anordnung mit einer gemeinsamen Drehpfanne zur Abstützung beider Fahrzeugteile auf einem Drehgestell.
Drehpfannen sind wegen ihrer kugeligen Oberflächen und der notwendigen Einhaltung en¬ ger Toleranzen relativ aufwendige und vierteilige Baugruppen, die in neuerer Zeit jeden¬ falls bei schnellfahrenden Fahrzeugen durch Lenker und/oder Mitnehmer ersetzt werden. Da sie ferner sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Ebenenrichtung starre Ver¬ bindungen sind, muß zum Verbinden einer Drehpfanne mit dem Drehgestellrahmen ein beweglicher, gefederter Wiegenträger vorgesehen werden, der erheblich zum Gewicht und zur Bauhöhe in diesem Bereich beiträgt. Es ist auch bekannt, das Untergestell eines Schienenfahrzeugs zur Übertragung von Kräften in der horizontalen Fahrwegebene (Zug- und/oder Bremskräfte, Querkräfte) mit¬ tels eines vertikal nach unten abragenden Mitnehmers mit einem Drehgestellrahmen über Quer- und Längsfedern bzw. -anschlage zu verbinden. Eine solche Anordnung, die sich durch eine geringe Anzahl von Bauteilen auszeichnet, wird z. B. in DE 27 11 348 B1 beschrieben.
Es sind schließlich Gelenk-Fahrzeuge mit Jacobs-Drehgestellen bekannt (IC3 der Dänischen Staatsbahnen), bei denen die Zugkraft eines auf nur einer der beiden Achsen angetriebenen Drehgestells mittels einer schrägliegenden Zug-Druck-Stange auf einen der durch ein Kugelgelenk kurzgekuppelten Wagenkästen übertragen wird. Soll nun zur
Erhöhung der Antriebsleistung ein zweiter Motor auf der zweiten Achse installiert werden, so muß die Zug-Druck-Stange aus Platzgründen entfallen und in geeigneter Weise ersetzt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anlenkung eines Wagengelenks der ein- gangs erörterten Art an ein unter dem Gelenk laufendes Drehgestell, insbesondere ein Jacobs-Drehgestell, baulich möglichst einfach auszuführen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des An¬ spruchs 1 gelöst. Die Merkmale der Unteransprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen dieses Gegenstands an.
Ein Gelenkbauteil an einem der Fahrzeugteile, das zur Aufnahme eines die beiden
Fahrzeugteile zur unmittelbaren Längs- und Querkraftübertragung kuppelnden Kugelge¬ lenks vorgesehen ist, wird unmittelbar mit einem einfachen Mitnehmer versehen, der sein¬ erseits den Gelenkbereich direkt mit dem Jacobs-Drehgestell verbindet. Damit ist der fahrzeugseitige Aufwand für den Gelenkbereich hinsichtlich Teilezahl und Montage minim- iert. Gleichzeitig wird die Bauhöhe gegenüber konventionellen Zugkraftanlenkungen be¬ trächtlich reduziert. Es wird damit eine kompakte, gewichtsparende und verschleißarme Mitnehmeranordnung im Gelenkbereich geschaffen.
Die beiden Fahrzeugteile werden jeweils separat über Sekundärfedern ohne Wiegenträger direkt auf dem Drehgestellrahmen abgestützt. Über die auch in vertikaler Ebene kraftüber- tragende Geienkkupplung werden die Stützkräfte gleichmäßig auf die beiden Sekundär¬ federungen verteilt. Der Mitnehmer kann je nach Bedarf als Kastenquerschnitt oder (Hohl-)Zapfen ausgeführt werden. Er kann aber auch lediglich durch eine Gelenkanordnung repräsentiert werden, an der ein oder mehrere (Lemniskaten-)Lenker als Verbindung zum Drehgestellrahmen anlenkbar sind.
Weitere Vorteile des Gegenstands der Erfindung gehen aus der Zeichnung eines Aus¬ führungsbeispiels und dessen sich im folgenden anschließender eingehender Beschreibung hervor.
Es zeigen in vereinfachter Darstellung
Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem Gelenkfahrzeug in Seitenansicht des Bereichs der Gelenkkuppiung und des darunterliegenden Drehgestells,
Fig. 2 einen Querschnitt desselben Bereichs,
Fig. 3 eine Seitenansicht eines Gelenks mit daran befestigtem Mitnehmer,
Fig.4 eine gegenüber Fig. 3 um 90° geklappte Schnittansicht des Gelenks und des Mitnehmers.
In Fig. 1 sieht man eine Seitenansicht des Geienkbereichs eines aus mindestens zwei -nur fragmentarisch angedeuteten- Fahrzeugteilen 1 und 2 bestehenden Schienen¬ fahrzeugs. Zwischen den Teileinheiten sind Gelenkaufnahmen in Gestalt einer Gabel 3 und einer Deichsel 4 zur Aufnahme eines Kugelgelenks vorgesehen, auf das später noch näher eingegangen wird. Sie haben an ihren Oberseiten jeweils einen Flansch 3F bzw. 4F als Verbindung zum jeweiligen Fahrzeugteil-Untergestell.
Unter dem Gelenkbereich läuft ein zweiachsiges Jacobs-Drehgestell 5, auf dessen H- Rahmen 6 sich die beiden Fahrzeugteile 1 und 2 jeweils über eigene Sekundärfederungen 7 bzw. 8 direkt, also ohne Zwischen- oder Wiegenträger, abstützen. Zur Vereinfachung sind sämtliche Betriebseinrichtungen an dem Drehgestell wie Bremsen, Schwin- gungsdämpfer etc. hier weggelassen worden.
Mit einer der Gelenkaufnahmen, entweder mit der Gabel 3 oder mit der Deichsel 4, ist ein nach unten in den Drehgestellfreiraum hinein abragender Mitnehmer 9 verbunden, der in Längs- oder Fahrtrichtung (x-Achse) über Längsfedern 10 und in Querrichtung (y-Achse) über Querfedern 11 (Fig. 2) und/oder entsprechende elastische Anschläge an den Rah¬ men 6 des Drehgestells 5 angebunden ist.
Der Mitnehmer 9 bleibt frei von vertikalen Tragkräften. Er kann sich somit in allen drei Koordinaten (z-Achse und gegen die Federkräfte in x-y-Fahrwegebene) begrenzt gegenüber dem Drehgestellrahmen 6 verschieben oder drehen.
Die Querschnittansicht des Gelenkbereichs in Fig. 2 deutet das Kugelgelenk vereinfacht nur durch einen Kreis an, von dem der Mitnehmer 9 senkrecht nach unten abragt. Ein Radsatz R ist nur schematisch im Umriß angedeutet, auf dessen Außenlagern RL sich der Drehgestellrahmen 6 bzw. dessen Langträger 6L über Primärfedern 12 abstützen.
Die beidseits des Mitnehmers 9 vorgesehenen Querfedern 11 stützen sich nach horizontal außen hin ggf. über geeignete Konsolen an einem durchlaufenden Querträger 13 ab, der sich in der üblichen Weise zwischen den beiden Langträgern bzw. Seitenwangen des Drehgestellrahmens erstreckt. Auf ihm können auch die Sekundärfedern aufliegen.
Obschon sämtliche Federn hier vereinfacht als Schraubenfedern skizziert sind, können selbstverständlich je nach Bedarf auch Luftfedern und/ oder Elastomerfedern eingesetzt werden, da die Federbauart sich nicht auf die eigentliche Funktion des Mitnehmers 9 auswirkt.
Die Skizzen in Fig. 3 und 4 verdeutlichen eine bevorzugte Gestaltung des näheren Ge¬ lenkbereichs, in der der Mitnehmer 9 unmittelbar und einstückig an die Gabel 3 für das Kugelgelenk angeformt ist. Eine Achse 14 des Kugelgelenks ist beidseitig in der Gabel 3 bzw. in zwei darin eingeformten prismatischen Auflagern 15 mittels Lagerdeckeln 16 fest¬ gelegt. Die Deichsel 4 ist zwischen die beiden Gabelschenkel bzw. die Auflager 15 der Achse 14 eingeführt und umfaßt die darauf befindliche Gelenkkugel 17. Zentral unterhalb der Achse 14 ragt der Mitnehmer 9 nach unten ab, der mit Anlageflächen 18, 19 für die in Fig. 1 und 2 gezeigten Längs- und Querfedern versehen ist.
Das so gebildete Gelenk nebst dem Mitnehmer 9 ist zur Übertragung sämtlicher zwischen den Fahrzeugteilen 1 und 2 wirkenden Kräfte im Zugverband ausgelegt, wobei der Mit¬ nehmer 9 in größtmöglicher Kompaktheit die Übertragung von Antriebs- und Bremskräften zwischen dem Drehgestell 5 und dem Gelenk übernimmt. Speziell in Fig. 4 sieht man in der Frontalansicht der Gabel 3 des Kugelgelenks deutlich, daß der Mitnehmer 9 durch einen Kasten gebildet ist, in den die Gelenkkugel 17 und die Deichsel 4 eintauchen können. Mit dieser Gestaltung wird die Bauhöhe im Gelenkbereich gering gehalten. In den Seitenwänden dieses Kastens sind ferner mit den Anlageflächen 19 für die Querfedern 11 versehene Einsätze 20 aufgenommen.
Abweichend von der zeichnerischen Darstellung kann als Variante auch ein Zapfen- Mitnehmer verwendet werden. Auch ist es möglich, den Mitnehmer als separates Bauteil auszuführen und ihn an das Gelenkbauteil unmittelbar anzuschweißen oder in anderer Weise dauerhaft (z. B. Schrauben) daran zu befestigen.
Schließlich könnte der Mitnehmer auch als Gelenkanordnung ausgeführt werden, wenn der Drehgestellrahmen in der Fahrwegebene in an sich bekannter Weise über kurze Schräglenker (insbesondere Lemniskatenlenker) mit den Wagenkästen verbunden werden soll.

Claims

Patentansprüche
1. Gelenkverbindung für zwei Fahrzeugteile eines Fahrzeugs, insbesondere eines Schienenfahrzeugs, umfassend
- mindestens einen an einem der Fahrzeugteile befestigten Mitnehmer zur Anlenkung dieses Fahrzeugteils an einen Rahmen eines Drehgestells und zur Übertragung von in der Fahrwegebene auftretenden Kräften zwischen dem Drehgestell und dem Fahrzeugteil,
- eine gelenkige Verbindung des anderen Fahrzeugteils mit dem ersten Fahrzeugteil, dadurch gekennzeichnet, daß der einzige Mitnehmer (9) an einem zur Aufnahme eines die Verbindung zwischen den beiden Fahrzeugteilen (1 und 2) bildenden Kugelgelenks (Achse 14 und Kugel 17) vorgesehenen Gelenkbauteil (Gabel 3 oder Deichsel 4) angeordnet ist und daß die beiden Fahrzeugteile (1 und 2) sich jeweils über Sekundärfedern (7 bzw.8) direkt auf dem wiegenlosen Rahmen (Langträger 6L, Querträger 13) des Drehgestells (5) abstützen.
2. Gelenkverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer (9) einstückig an das Gelenkbauteil (Gabel 3 oder Deichsel 4) ange- formt ist.
3. Gelenkverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer (9) an eine als Gabel (3) mit zwei Auflagern (15) für eine Achse (14) einer Gelenkkugel (17) ausgeformte Gelenkaufnahme angeformt ist und einen Kasten- querschnitt hat, dessen Außenwände Anschlagflächen (18 bzw.19) zur Anlage von im Drehgestell vorgesehenen Längs- und Querfedern (10 und 11) aufweisen.
4. Gelenkverbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine als Deichsel (4) ausgebildete Gelenkaufnahme mit der von ihr umfaßten Gelenk- kugel (17) in den Kastenquerschnitt des Mitnehmers (9) hineingesetzt ist.
5. Gelenkverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer als Gelenkanordnung ausgeführt ist, an die ein oder mehrere Lenker, insbesondere Lemniskatenlenker, als Verbindung des Kugelgelenks zum Drehgestell an- lenkbar sind.
6. Gelenkverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer als Zapfen, insbesondere Hohlzapfen, ausgeführt ist, der Anschlag- flachen zur Anlage von im Drehgestell vorgesehenen Längs- und Querfedern aufweist.
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