WO2011107535A1 - Schienenfahrzeug mit mitteln zur begrenzung des querspiels bei engen kurvenfahrten - Google Patents

Schienenfahrzeug mit mitteln zur begrenzung des querspiels bei engen kurvenfahrten Download PDF

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WO2011107535A1
WO2011107535A1 PCT/EP2011/053165 EP2011053165W WO2011107535A1 WO 2011107535 A1 WO2011107535 A1 WO 2011107535A1 EP 2011053165 W EP2011053165 W EP 2011053165W WO 2011107535 A1 WO2011107535 A1 WO 2011107535A1
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WO
WIPO (PCT)
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bogie
rail vehicle
vehicle according
car body
lever
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/053165
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Mieczyslaw Ofierzynski
Original Assignee
Alstom (Switzerland) Ltd
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 Alstom (Switzerland) Ltd filed Critical Alstom (Switzerland) Ltd
Publication of WO2011107535A1 publication Critical patent/WO2011107535A1/de

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
    • B61F5/02—Arrangements permitting limited transverse relative movements between vehicle underframe or bolster and bogie; Connections between underframes and bogies
    • 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
    • B61F5/02—Arrangements permitting limited transverse relative movements between vehicle underframe or bolster and bogie; Connections between underframes and bogies
    • B61F5/22—Guiding of the vehicle underframes with respect to the bogies

Definitions

  • the present invention relates to the field of railway technology. It relates to a rail vehicle according to the preamble of claim 1.
  • the above-mentioned relative movements are realized in the context of a characteristic force / path of the affected elastic components (springs of various kinds).
  • the design of these characteristics plays an important role in the dynamic characteristics of the vehicles, taking into account very different operating conditions. It is z. B. different speed ranges or very differentiated track assignments.
  • transverse suspension transverse tion
  • main spring suspension spring
  • an actively controlled system can be installed which stiffens the characteristic and limits the path. This system can be switched on or off by falling below or exceeding a threshold speed.
  • An active investment has certain disadvantages, above all a higher complexity; Besides a mechanical part, it also has a control system. The consequences of this complexity are higher production and maintenance costs as well as default risks and their consequences.
  • the mechanical part of the abovementioned installation which is in any case subject to wear, is always in motion, even if this was not necessary in situ. In such cases parasitic effects in the form of resistance forces also occur.
  • the limit stops are not arranged outside the bogie frame, but approximately at the usual place in the interior of the frame.
  • This device then consists of a slidable on the bogie frame stop piece and attached to the cradle of the bogie buffers, both of which have the corresponding inclined surfaces.
  • the stop piece is connected via a bumper to the car body.
  • cams which are adjusted by a rack depending on the rotation of the bogie via a bumper.
  • this type of controlled transversal change is limited to the bogies themselves.
  • the publication CH 670 227 discloses a track-dependent controlled car-box transverse play limiting device for rail vehicles, with fixed stop elements for limiting the maximum deflection between bogie and car body and elements for cushioning smaller deflections, which spring elements produce a progressively increasing reaction force with the lateral deflection, provided with means are to increase transverse forces between bogie and car body substantially asymptotically in function of the relative transverse paths between the two, the asymptote being determined by the fixed stop elements.
  • a fixed stop intended to limit a maximum transverse play and a transverse buffer intended for the dynamic transverse spring area, which is designed as an elastic roller, are combined in an active part and this paired with a passive part.
  • the passive part is a counterpart formed piece to the active part and has for the fixed stop a stop surface and the elastic roller on a tread, which are designed as different curved gate surfaces. A controlled change of the cross game is not provided.
  • the document DE 198 38 321 describes a bow-dependent transverse stop for the restriction of the cross game between car bodies and chassis of rail vehicles, consisting of a roller and a contour plate which on the one hand has a fixed stop and on the other hand is provided with an elastic stop, wherein the roller on the chassis or may be arranged on the car body and the contour plate on the respective other vehicle part.
  • the contour of the elastic stop is in dependence on the contour of the fixed stop formed such that the transverse stiffness and the transverse spring travel of the elastic stop in dependence of the track curve are variable executable. A controlled change of the cross game is not provided.
  • a limit stop with an effective at least at arc positions in the transverse direction of a rail vehicle transverse stop contour section which limits the transverse deflection of a car body of a rail vehicle with respect to a chassis in cooperation with a arranged on the limit stop contour track and on this rolling support role either the limit stop or the support roller is assigned to the chassis or the car body.
  • a contour section for limiting the rotation is arranged at the limit stop for limiting the transverse play, which is the
  • the document EP 0 693 410 discloses a bow-dependent transverse stop for the restriction of the transverse clearance between the car body and bogie in rail vehicles, consisting of a roller and a contour plate, wherein one of each is arranged on the other vehicle part. The role is mounted on a deflection, the other end of the lever rests against an elastic stop. A controlled change of the cross game is not provided. From the document WO2010 / 070179 finally a similar system for the bow-dependent adjustment of a transverse stop within the bogie is known, as from the above-mentioned CH 358 464.
  • the inventive rail vehicle comprises a car body, which is resiliently based on at least one bogie.
  • a cross-play limiting device acting between the vehicle body and the bogie is provided via a mechanism, preferably a lever mechanism, which limits the transverse play as a function of the turning angle of the bogie.
  • a mechanism is installed in the cornering reduces the backlash between said vehicle components.
  • the contact point in the transverse direction between the car body and bogie is generally do not fail in the lateral axis of symmetry of the bogie.
  • the power transmission between the two vehicle components can be positioned more favorably. It is also necessary to vigorously intervene with the constructive-geometric design of the mechanism, since this proves to be of crucial importance for the optimal functioning of the mechanism.
  • An embodiment of the rail vehicle according to the invention is characterized in that the lever mechanism comprises a lever element, which is rotatably articulated to the bogie and connected via a spacer element to the car body, such that at a contact point to the car body the distance to the car body on the one Side reduced when the bogie performs a boring movement to the other side.
  • the bogie on a bogie frame, wherein the lever member is articulated rotatably on the bogie frame.
  • Another embodiment is characterized in that the car body in the region of the bogie has a traverse, and that the lever member 25 is connected via the spacer with the cross member.
  • lever mechanism comprises a lever member which is rotatably articulated to the car body and connected via a distance element 30 with the bogie, such that it at a contact point the Distance to the bogie on the one hand reduced when the bogie performs a boring movement to the other side.
  • the bogie has a bogie frame, wherein the lever member is connected via the spacer element with the bogie frame.
  • a further embodiment is characterized in that the contact point is formed by two elements which are arranged on the car body or on the lever element.
  • the two elements forming the contact point can be designed as fixed elements.
  • At least one of the two elements forming the contact point can also be designed as a rotatable structural part, in particular as a role.
  • Another embodiment provides that per bogie at least two similar Querspielbegrenzungsvoroplastyen are provided transversely to the direction of travel on opposite sides.
  • an elastic, optionally also damping, intermediate element is arranged at a suitable location within the transverse play limiting device.
  • the main advantages of the invention are to be summarized in that a reduction of the lateral acceleration is achieved in the car body. Then a limitation of the buffer offset is achieved. Furthermore, a reduction of the maximum values of the guiding force between wheel and rail and / or a better distribution of these forces between the one Wheel set over that of a leading bogie achieve.
  • the mechanism due to its construction can do without control, since the passive effect is triggered by boring movement of the bogie, generally the landing gear, whereby the power transmission is reduced to a minimum in the situation in question.
  • the structure of the mechanism allows complementary, redundant or targeted functions, which are supported by a controller, to be retrofitted and installed as required. In this way, the transverse clearance limiting device can be controlled according to a so-called hybrid operation.
  • FIG. 1 shows a mechanism for passive transverse play limitation according to an embodiment in a neutral position (a bogie side); the mechanism for passive transverse play limitation of Figure 1 in a deflected position on the inner (with respect to track curvature) vehicle side.
  • 3 shows the mechanism for the passive transverse play limitation of FIG. 1 in a deflected position on the outer (with respect to track curvature) vehicle side;
  • FIG. 4 shows a bogie (schematically) with the device consisting of two similar mechanisms for passive lateral clearance limitation according to an embodiment of the invention (position in the straight track);
  • Fig. 5 is a bogie according to FIG. 4 in a taken in the bow
  • FIG. 6 A vehicle (schematic) with two bogies each equipped with devices according to the invention for passive lateral clearance limiting.
  • FIG. 1 shows, in a rail vehicle 10, the mechanism for controlling cross play, ie a transverse play limiting device 16 according to an exemplary embodiment of the invention between the vehicle body 11 and the bogie 12 in a neutral position, ie when the vehicle is in a straight track.
  • the mechanism consists of three elements and associated connecting parts. Central importance is the lever element 17 (shown here as a triangle), which is hingedly connected at three points with other parts.
  • the lever member 17 is mounted on the bogie frame 13 by means of a vertical bolt 20d.
  • Bolt 20 b is the lever by means of a rod 19 via bolts 20 b and 20 c with a crossbar 14 on the car body
  • FIG. 2 shows the transverse-play limiting device 16 from FIG. 1 in a deflected position when the bogie 12 turns off about the vertical axis by the turn-off angle w during an arc run with respect to the vehicle body 1 1.
  • This is the side of the vehicle where the wheelset 15 and the bogie side member or bogie frame 13 from the side wall 1 1 a of the car body 1 1 remove.
  • the position of the lever element 17 is determined by the position of the bolts 20c and 20d.
  • the roller 18 moves in the direction of the link 1 1 b.
  • the roller 18 limits the cross game s between the car body 1 1 and bogie
  • FIG. 2 shows the lateral clearance limiting device 16 in a deflected position, but on the other side of the vehicle than in Fig. 2.
  • the bogie frame or bogie frame 13 of the gate 1 1 b approaches.
  • the roller 18 moves away from the backdrop 1 1 b. This has no effect in this situation.
  • the lateral clearance limiting devices 16a and 16b are located above the wheel-set nearest to the center of the vehicle, in short: above the inner wheel-set 15a. While riding in the straight track and in arcs with larger and medium radii, the rollers have no effect, since the cross play is big enough. This is an important advantage because the running characteristics under these conditions are not adversely affected by the device.
  • FIG. 5 shows the same vehicle fragment as shown in FIG. 4, but when traveling in the arc with a smaller radius, as is the case, for example, with the lanes.
  • a larger angle of rotation of the bogie has the consequence that a role (in the transverse play limiting device 16b) contacted the associated backdrop.
  • Fig. 6 shows schematically a complete vehicle with two bogies 12a and 12b, which are equipped with the novel Querspielbegrenzungsvorraumen 16a-d.
  • the rollers on the inner side of the vehicle contact with the associated scenes and thus limit the relative transverse path car body 1 1 - bogie 12 a, b a.
  • the buffer cross-offset can be limited.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug (10), umfassend einen Wagenkasten (11), welcher sich auf wenigstens einem Drehgestell (12, 12a,b) federnd abstützt. Zur Begrenzung des Querspiels (s) bei engen Kurvenfahrten ist eine zwischen Wagenkasten (11) und Drehgestell (12, 12a,b) wirkende, über einen Hebelmechanismus (17, 18, 19, 20a-d) mechanisch gesteuerte Querspielbegrenzungsvorrichtung (16, 16a-d) vorgesehen, die das Querspiel (s) in Abhängigkeit vom Ausdrehwinkel (w) des Drehgestells begrenzt.

Description

SCHIENENFAHRZEUG MIT MITTELN ZUR BEGRENZUNG DES QUERSPIELS BEI ENGEN KURVENFAHRTEN
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Bahntechnik. Sie betrifft ein Schienenfahrzeug gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .
Stand der Technik
Bestehende spurgebundene Fahrzeuge konventioneller Art verfügen über Fede- rungssysteme, welche den Wagenkasten von dem Fahrweg dynamisch isolieren. Diese Federungssysteme, im Fahrwerk untergebracht, weisen eine mehrstufige Konstruktion auf, weshalb sie als Primär-, Sekundär- (usw.) Federung bezeichnet werden. Ein Teil des gesamten Federungssystems - z. B. die Sekundärfederung - ermöglicht eine relative vertikale und laterale Bewegung des Wagenkastens ge- genüber dem Hauptteil (Drehgestellrahmen) des Fahrwerks.
Die oben genannten relativen Bewegungen werden im Rahmen einer Charakteristik Kraft / Weg der betroffenen elastischen Bauteile (Federn verschiedener Art) realisiert. Die Auslegung dieser Charakteristiken spielt eine wichtige Rolle für die dynamischen Eigenschaften der Fahrzeuge, wobei dabei auf sehr unterschiedliche Betriebsbedingungen Rücksicht genommen werden muss. Es handelt sich dabei z. B. um unterschiedliche Geschwindigkeitsbereiche bzw. sehr differenzierte Gleistrassierungen.
Unter diesen Umständen ist es bei einfachen elastischen Bauteilen oft nicht mög- lieh, allen Anforderungen im Zusammenhang mit den dynamischen Fahrzeugeigenschaften gerecht zu werden. Dies führt zu komplexeren konstruktiven Lösungen in Bezug auf die elastische Federung. Bei der Queraufhängung (Querfede- rung) kann das in einem einfachen Fall ein elastischer Queranschlag, parallel zur Hauptfeder (Tragfeder) sein.
Zu den bekanntesten Konfliktsituationen bei der Auswahl vom Querfederungskon- zept und dessen Parametern gehört ein Verlangen nach einer möglichst weichen Charakteristik wegen des Komforts bei mittleren und höheren Geschwindigkeiten im geraden Gleis und im Bogen einerseits, und gleichzeitig einer härteren Charakteristik mit der Wegbegrenzung wegen des Freiraums für das Fahrzeugprofil und wegen der Pufferüberdeckung bei kleineren Geschwindigkeiten in einer Wei- chenstrasse (vor allem im sogenannten S-Bogen).
Wenn das Konfliktproblem mittels Einschränkung der relativen Querbewegung Wagenkasten/Drehgestell während einer Fahrt in Weichenstrassen (z.B. im sogenannten S-Bogen) gelöst werden soll, dann kann eine aktiv gesteuerte Anlage eingebaut werden, welche die Charakteristik versteift und den Weg einschränkt. Diese Anlage kann durch die Unter- bzw. Überschreitung einer Schwellengeschwindigkeit ein- oder ausgeschaltet werden. Eine solche Anlage, in einem Reisezugwagen installiert, befindet sich im Betrieb. Eine aktive Anlage hat gewisse Nachteile, vor allem eine höhere Komplexität; ausser einem mechanischen Teil besitzt sie auch ein Steuerungssystem. Folgen dieser Komplexität sind höhere Produktions- und Unterhaltskosten wie auch Ausfallrisiken und deren Konsequenzen. Der mechanische Teil der oben erwähnten Anlage, ohnehin dem Verschleiss ausgesetzt, befindet sich immer in Bewegung, auch dann, wenn das situativ gar nicht nötig wäre. In solchen Fällen treten ausserdem parasitäre Wirkungseffekte in Form von Widerstandskräften auf.
Aus der Druckschrift CH-358 464 ist eine Einrichtung an Schienenfahrzeugen mit Drehgestellen zur Begrenzung des Querspiels zwischen dem Wagenkasten und dem Drehgestellrahmen mittels zwischen dem Wagenkasten oder der Wiege einerseits und dem Drehgestellrahmen anderseits vorgesehener Anschläge bekannt, bei der die Anschläge eines Paares bei Verdrehung des Drehgestells sich derart gegeneinander verstellen, dass der Querabstand der Stossstellen des den Ausschlag des Wagenkastens nach der kurvenäusseren Seite bestimmenden Anschlagpaares sich vergrössert und der Querabstand der Stossstellen des den Ausschlag des Wagenkastens nach der kurveninneren Seite bestimmenden An- schlagpaares sich verkleinert.
In einer möglichen Ausführungsform sind dabei die Begrenzungsanschläge nicht ausserhalb des Drehgestellrahmens, sondern etwa an der bisher üblichen Stelle im Innern des Rahmens angeordnet. Diese Einrichtung besteht dann aus einem am Drehgestellrahmen verschiebbaren Anschlagstück und einem an der Wiege des Drehgestells befestigten Stosspuffer, die beide die entsprechenden Schrägflächen aufweisen. Das Anschlagstück ist über eine Stossstange mit dem Wagenkasten verbunden. Es sind auch noch andere von der Drehung des Drehgestells unter dem Wagenkasten abhängige Spielveränderungsmittel denkbar, z. B. No- cken, die durch eine Zahnstange abhängig von der Verdrehung des Drehgestells über eine Stossstange verstellt werden. Diese Art der gesteuerten Querspielveränderung ist jedoch auf die Drehgestelle selbst beschränkt.
Die Druckschrift CH 670 227 offenbart eine gleisbogenabhängig gesteuerte Wa- genkasten-Querspielbegrenzungseinrichtung für Schienenfahrzeuge, mit Festanschlagelementen zur Begrenzung der maximalen Auslenkung zwischen Drehgestell und Wagenkasten sowie Elementen zum Abfedern kleinerer Auslenkungen, welche Federelemente eine mit der seitlichen Auslenkung progressiv wachsende Reaktionskraft erzeugen, wobei Mittel vorgesehen sind, um Querkräfte zwischen Drehgestell und Wagenkasten im wesentlichen asymptotisch in Funktion der relativen Querwege zwischen den beiden anwachsen zu lassen, wobei die Asymptote durch die Festanschlagelemente festgelegt ist.
Insbesondere sind dabei ein zur Begrenzung eines maximalen Querspiels be- stimmter Festanschlag und ein für den dynamischen Querfederbereich bestimmter Querpuffer, welcher als elastische Rolle ausgebildet ist, in einem Aktivteil zusam- mengefasst und dieser mit einem Passivteil gepaart. Der Passivteil ist als Gegen- stück zum Aktivteil ausgebildet und weist für den Festanschlag eine Anschlagfläche sowie für die elastische Rolle eine Lauffläche auf, die als verschiedenartig gekrümmte Kulissenflächen ausgebildet sind. Eine gesteuerte Veränderung des Querspiels ist nicht vorgesehen.
Die Druckschrift DE 198 38 321 beschreibt einen bogenabhängigen Queranschlag für die Beschränkung des Querspiels zwischen Wagenkästen und Fahrwerken von Schienenfahrzeugen, bestehend aus einer Rolle und einer Konturplatte, welche einerseits einen Festanschlag aufweist und andererseits mit einem elastischen Anschlag versehen ist, wobei die Rolle an dem Fahrwerk oder an dem Wagenkasten und die Konturplatte an dem jeweils anderen Fahrzeugteil angeordnet sein kann. Die Kontur des elastischen Anschlags ist dabei in Abhängigkeit zur Kontur des Festanschlages derart ausgebildet, dass die Quersteifigkeit und der Querfederweg des elastischen Anschlags in Abhängigkeit des Gleisbogens variabel aus- führbar sind. Eine gesteuerte Veränderung des Querspiels ist nicht vorgesehen.
Aus der Druckschrift DE 198 51 157 ist ein Begrenzungsanschlag mit einem mindestens bei Bogenstellungen in Querrichtung eines Schienenfahrzeuges wirksamen Queranschlagskonturabschnitt bekannt, der im Zusammenwirken mit einer auf dem Begrenzungsanschlag angeordneten Konturbahn und auf dieser abrollenden Stützrolle die Querauslenkung eines Wagenkastens eines Schienenfahrzeuges gegenüber einem Fahrwerk begrenzt, wobei entweder der Begrenzungsanschlag oder die Stützrolle dem Fahrwerk oder dem Wagenkasten zugeordnet ist. Insbesondere ist an dem Begrenzungsanschlag zur Begrenzung des Quer- spiels auch ein Konturabschnitt zur Drehbegrenzung angeordnet, der die
Ausdrehbarkeit des Fahrwerks gegenüber dem Wagenkasten begrenzt. Eine gesteuerte Veränderung des Querspiels ist nicht vorgesehen.
Die Druckschrift EP 0 693 410 offenbart einen bogenabhängigen Queranschlag für die Beschränkung des Querspiels zwischen Wagenkasten und Drehgestell bei Schienenfahrzeugen, bestehend aus einer Rolle und einer Konturplatte, wobei jeweils eine von beiden an dem anderen Fahrzeugteil angeordnet ist. Die Rolle ist dabei auf einem Umlenkteil gelagert, dessen anderes Hebelende an einem elastischen Anschlag anliegt. Eine gesteuerte Veränderung des Querspiels ist nicht vorgesehen. Aus der Druckschrift WO2010/070179 ist schliesslich ein ähnliches System zur bogenabhängigen Verstellung eines Queranschlags innerhalb des Drehgestells bekannt, wie aus der o.g. CH 358 464.
Darstellung der Erfindung
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, mittels einer passiven Vorrichtung die Charakteristik der Querfederung derart zu steuern, dass insbesondere der Pufferversatz und die Querbeschleunigung im Wagenkasten während einer Fahrt im S-Bogen entsprechend reduziert werden können. Des Weiteren sollen generell, in Abhängigkeit von der detaillierten Auslegung dieser Vorrichtung, die dynamischen Eigenschaften eines Fahrzeugs unter bestimmten Bedingungen und/oder in transienten Betriebsbereichen verbessert werden können. Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Das erfindungsgemässe Schienenfahrzeug umfasst einen Wagenkasten, welcher auf wenigstens einem Drehgestell federnd basiert. Es zeichnet sich dadurch aus, dass zur Begrenzung des Querspiels bei engen Kurvenfahrten eine zwischen Wagenkasten und Drehgestell wirkende, über einen Mechanismus, vorzugsweise ei- nen Hebelmechanismus, mechanisch gesteuerte Querspielbegrenzungsvorrich- tung vorgesehen ist, die das Querspiel in Abhängigkeit vom Ausdrehwinkel des Drehgestells begrenzt.
Dabei wird allgemein vorgesehen, dass zwischen dem Wagenkasten und dem Drehgestell ein Mechanismus eingebaut wird der bei der Kurvenfahrten das Querspiel zwischen den genannten Fahrzeugkomponenten reduziert. Die Kontaktstelle in Querrichtung zwischen dem Wagenkasten und Drehgestell wird im Allgemeinen nicht in der lateralen Symmetrieachse des Drehgestells ausfallen. Somit kann die Kraftübertragung zwischen den beiden Fahrzeugkomponenten günstiger positioniert werden. Auch auf die konstruktiv-geometrische Gestaltung des Mechanismus muss kräftig mit Neuerungen eingegriffen werden, denn dies erweist sich für die 5 optimale Wirkung des Mechanismus von entscheidender Bedeutung.
Darüber hinaus bilden die Randbedingungen des ganzen Systems jene Parameterauswahl für die Ausgestaltung des Mechanismus per se. Solche Parameter werden zum einen von den Fahrzeughauptdaten, vor allem Drehzapfen- und Radi o abstand, Überhang des Wagenkastens bis zu der jeweiligen Dämpfung, und zum anderen durch die Gleistrassierung gebildet.
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemässen Schienenfahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass der Hebelmechanismus ein Hebelelement umfasst, das dreh- 15 beweglich am Drehgestell angelenkt und über ein Abstandselement mit dem Wagenkasten verbunden ist, derart, dass es an einer Kontaktstelle zum Wagenkasten den Abstand zum Wagenkasten auf der einen Seite verringert, wenn das Drehgestell eine Ausdrehbewegung zur anderen Seite ausführt.
20 Insbesondere weist das Drehgestell einen Drehgestellrahmen auf, wobei das Hebelelement am Drehgestellrahmen drehbeweglich angelenkt ist.
Eine andere Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass der Wagenkasten im Bereich des Drehgestells eine Traverse aufweist, und dass das Hebelelement 25 über das Abstandselement mit der Traverse verbunden ist.
Eine andere Ausgestaltung, die nach Art einer kinematischen Umkehr ausgebildet ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Hebelmechanismus ein Hebelelement umfasst, das drehbeweglich am Wagenkasten angelenkt und über ein Abstands- 30 element mit dem Drehgestell verbunden ist, derart, dass es an einer Kontaktstelle den Abstand zum Drehgestell auf der einen Seite verringert, wenn das Drehgestell eine Ausdrehbewegung zur anderen Seite ausführt. Insbesondere weist dabei das Drehgestell einen Drehgestellrahmen auf, wobei das Hebelelement über das Abstandselement mit dem Drehgestellrahmen verbunden ist.
Gemäss einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung weist der Wagenkasten im Bereich des Drehgestells eine Traverse auf, wobei das Hebelelement drehbeweglich an der Traverse angelenkt ist. Eine weitere Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstelle von zwei Elementen gebildet wird, die am Wagenkasten bzw. am Hebelelement angeordnet sind.
Die zwei die Kontaktstelle bildenden Elemente können dabei als feststehende Elemente ausgebildet sein.
Zumindest eines der zwei die Kontaktstelle bildenden Elemente kann aber auch als drehbewegliches Konstruktionsteil, insbesondere als Rolle ausgebildet sein. Eine andere Ausgestaltung sieht vor, dass pro Drehgestell wenigstens zwei gleichartige Querspielbegrenzungsvorrichtungen quer zur Fahrtrichtung auf gegenüberliegenden Seiten vorgesehen sind.
Gemäss einer weiteren Ausgestaltung ist innerhalb der Querspielbegrenzungsvor- richtung an einer geeigneten Stelle ein elastisches, ggf. auch dämpfendes Zwischenelement, insbesondere unter Einbeziehung von Gummi, angeordnet.
Die wesentlichen Vorteile der Erfindung sind zusammenfassend darin zu sehen, dass eine Reduktion der Querbeschleunigung im Wagenkasten erreicht wird. Dann wird damit eine Einschränkung des Pufferversatzes erzielt. Des Weiteren lässt sich eine Reduktion der Maximalwerte der Führungskraft zwischen Rad und Schiene und/oder eine bessere Verteilung dieser Kräfte zwischen dem einem Radsatz gegenüber demjenigen eines vorlaufenden Drehgestells erzielen. Diese Vorteile einzeln oder im Verbund zueinander kommen insbesondere dann zum Tragen, wenn es sich um einen Zug-Stoss-Betrieb unter bestimmten Bedingungen, beispielsweise innerhalb einer Weichenstrasse, handelt.
Darüber hinaus kann der Mechanismus auf Grund seines Aufbaues ohne Steuerung auskommen, da die passive Wirkung durch Ausdrehbewegung des Drehgestells, allgemein des Fahrwerks, ausgelöst wird, womit die Kraftübertragung auf ein Minimum in der betreffenden Situation reduziert wird. Der Aufbau des Mecha- nismus lässt aber zu, dass komplementäre, redundante oder gezielte durch eine Steuerung alimentierte Funktionen auch nachträglich und bei Bedarf eingebaut werden könnten. Damit lässt sich die Querspielbegrenzungsvorrichtung nach einem sogenannten Hybridbetrieb steuern.
Weitere vorteilhafte Ausführungsvariante gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.
Kurze Erläuterung der Figuren
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Alle für das unmittelbare Verständnis der Erfindung nicht notwendigen Elemente sind weggelassen worden. Gleiche Elemente sind in den verschiedenen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:
Fig. 1 einen Mechanismus zur passiven Querspielbegrenzung gemäss einem Ausführungsbeispiel in neutraler Lage (eine Drehgestellsei- te); den Mechanismus zur passiven Querspielbegrenzung aus Fig. 1 in ausgelenkter Lage auf der inneren (bzgl. Gleiskrümmung) Fahrzeugseite; Fig. 3 den Mechanismus zur passiven Querspielbegrenzung aus Fig. 1 in ausgelenkter Lage auf der äusseren (bzgl. Gleiskrümmung) Fahrzeugseite;
Fig. 4 ein Drehgestell (schematisch) mit der Vorrichtung bestehend aus zwei gleichartigen Mechanismen zur passiven Querspielbegrenzung gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung (Stellung im geraden Gleis);
Fig. 5 ein Drehgestell gemäss Fig. 4 in einer im Bogen eingenommenen
Stellung; und
Fig. 6 Ein Fahrzeug (schematisch) mit zwei jeweils mit erfindungsge- mässen Vorrichtungen zur passiven Querspielbegrenzung ausgestatteten Drehgestellen.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Fig. 1 zeigt in einem Schienenfahrzeug 10 den Mechanismus zur Querspielbe- grenzung, d.h. eine Querspielbegrenzungsvorrichtung 16 gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zwischen dem Wagenkasten 1 1 und dem Drehgestell 12 in einer neutralen Lage, d.h. wenn sich das Fahrzeug im geraden Gleis befindet. Der Mechanismus besteht aus drei Elementen und dazu gehörenden Verbindungsteilen. Zentrale Bedeutung hat das Hebelelement 17 (hier als Dreieck dar- gestellt), welches an drei Stellen mit anderen Teilen gelenklich verbunden ist. Das Hebelelement 17 ist am Drehgestellrahmen 13 mit Hilfe eines vertikalen Bolzens 20d gelagert. An einer anderen Stelle (Bolzen 20 b) ist der Hebel mittels einer Stange 19 über Bolzen 20b und 20c mit einer Traverse 14 am Wagenkasten
1 1 verbunden. An der dritten Stelle ist eine Rolle 18 im Hebelelement 17, auch mit Hilfe eines Bolzens 20a, drehbar gelagert. Diese Rolle 18 ist für den Kontakt mit einer Kulisse 1 1 b unter bestimmten Bedingungen vorgesehen. Die Kulisse 1 1 b ist ein Bestandteil des Wagenkastens 1 1 .
Fig. 2 zeigt die Querspielbegrenzungsvorrichtung 16 aus Fig. 1 in einer ausgelenk- ten Lage, wenn sich das Drehgestell 12 während einer Bogenfahrt gegenüber dem Wagenkasten 1 1 um die Hochachse um den Ausdrehwinkel w ausdreht. Das ist die Seite des Fahrzeugs, wo der Radsatz 15 und der Drehgestelllängsträger bzw. Drehgestellrahmen 13 sich von der Seitenwand 1 1 a des Wagenkastens 1 1 entfernen.
Die Lage des Hebelelements 17 wird durch die Lage der Bolzen 20c und 20d bestimmt. Wenn die geometrischen Parameter des Mechanismus richtig ausgewählt werden, bewegt sich die Rolle 18 in Richtung Kulisse 1 1 b. Obwohl sich der Drehgestelllängsträger bzw. Drehgestellrahmen 13 von der Kulisse 1 1 b entfernt, schränkt die Rolle 18 das Querspiel s zwischen Wagenkasten 1 1 und Drehgestell
12 ein. In Fig. 2 wird dies als Kollision (Überlagerung der Rolle 18 und der Kulisse 1 1 b) gezeigt, was praktisch auch als erzwungene Querbewegung des Wagenkastens 1 1 gegenüber dem Drehgestellrahmen 13 interpretiert werden kann. Fig. 3 zeigt die Querspielbegrenzungsvorrichtung 16 in einer ausgelenkten Lage, aber auf der anderen Seite des Fahrzeugs als in Fig. 2. Hier nähert sich der Drehgestelllängsträger bzw. Drehgestellrahmen 13 der Kulisse 1 1 b. Die Rolle 18 entfernt sich jedoch von der Kulisse 1 1 b. Diese hat in dieser Situation keine Wirkung. Fig. 4 zeigt schematisch ein komplettes Drehgestell 12 unter dem Wagenkasten 1 1 mit zwei erfindungsgemässe Querspielbegrenzungsvorrichtungen 16a und 16b für die passive Querspielbegrenzung zwischen dem Drehgestell 12 und dem Wa- genkasten 1 1 , und zwar in neutraler Lage, d.h. wenn das Fahrzeug sich im geraden Gleis befindet.
Die Querspielbegrenzungsvorrichtungen 16a und 16b befinden sich über dem nä- her zu Fahrzeugmitte gelegenen Radsatz, kurz gesagt: über dem inneren Radsatz 15a. Während der Fahrt im geraden Gleis und in Bögen mit grösseren und mittleren Radien haben die Rollen keine Wirkung, da das Querspiel gross genug ist. Das ist ein wichtiger Vorteil, weil die Laufeigenschaften unter diesen Bedingungen durch die Vorrichtung nicht negativ beeinflusst werden.
Fig. 5 zeigt dasselbe Fahrzeugfragment, wie in Fig. 4 gezeigt, allerdings bei der Fahrt im Bogen mit kleinerem Radius, wie das zum Beispiel bei den Wei- chenstrassen der Fall ist. Ein grösserer Ausdrehwinkel des Drehgestells hat zur Folge, dass eine Rolle (in der Querspielbegrenzungsvorrichtung 16b) die zugehö- rige Kulisse kontaktiert.
Fig. 6 zeigt schematisch ein komplettes Fahrzeug mit zwei Drehgestellen 12a und 12b, die mit den erfindungsgemässen Querspielbegrenzungsvorrichtungen 16a-d ausgestattet sind. Die Rollen auf der bogeninneren Fahrzeugseite kontaktieren mit den zugehörigen Kulissen und schränken so den relativen Querweg Wagenkasten 1 1 - Drehgestell 12a,b ein. Damit kann auch der Pufferquerversatz eingeschränkt werden.
Dank dieser Lösung können folgende Effekte erreicht werden:
- Einschränkung des Pufferversatzes,
- Reduktion der Querbeschleunigung im Wagenkasten,
- Reduktion der Maximalwerte der Führungskraft zwischen Rad und Schiene und / bzw.
- bessere Verteilung dieser Kräfte zwischen die beiden Radsätze eines vor- laufenden Drehgestells, was insbesondere beim Zug-Stoss-Betrieb unter bestimmten Bedingungen (Weichenstrassen) notwendig sein kann. - Es wird keine Steuerung benötigt, die passive Wirkung wird durch Ausdrehbewegung des Fahrwerks verursacht, also vor allem in Weichenstrassen. Die Kraftübertragung wird somit auf ein Minimum der Situationen reduziert (wo sie wirklich benötigt wird).
Bezugszeichenliste
10 Schienenfahrzeug
1 1 Wagenkasten
1 1 a Seitenwand (Wagenkasten)
1 1 b Kulisse (Wagenkasten)
12,12a,b Drehgestell
13 Drehgestellrahmen
14 Traverse
15,15a,b Radsatz
16,16a-d Querspielbegrenzungsvorrichtung
17 Hebelelement
18 Rolle
19 Stange
20a-d Bolzen
s Querspiel
w Ausdrehwinkel

Claims

Patentansprüche
1 . Schienenfahrzeug (10), umfassend einen Wagenkasten (1 1 ), welcher sich auf wenigstens einem Drehgestell (12, 12a,b) federnd abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass zur Begrenzung des Querspiels (s) bei engen Kurvenfahrten eine zwischen Wagenkasten (1 1 ) und Drehgestell (12, 12a,b) wirkende, über einen Hebelmechanismus (17, 18, 19, 20a-d) mechanisch gesteuerte Querspielbegrenzungsvorrichtung (16, 16a-d) vorgesehen ist, die das Querspiel (s) in Abhängigkeit vom Ausdrehwinkel (w) des Drehgestells begrenzt.
2. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Randbedingungen des Hebelmechanismus (17, 18, 19, 20a-d) durch die aus Schienenfahrzeug und Gleistrassierung resultierenden Parameter gegeben sind.
3. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Hebelmechanismus (17, 18, 19, 20a-d) ein Hebelelement (17) umfasst, das drehbeweglich am Drehgestell (12, 12a,b) angelenkt und über ein Abstandselement (19) mit dem Wagenkasten (1 1 ) verbunden ist, derart, dass es an einer Kontaktstelle zum Wagenkasten (1 1 ) den Abstand zum Wagenkasten (1 1 ) auf der einen Seite verringert, wenn das Drehgestell (12, 12a,b) eine Ausdrehbewegung zur anderen Seite ausführt.
4. Schienenfahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehgestell (12, 12a,b) einen Drehgestellrahmen (13) aufweist, und dass das Hebelelement (17) am Drehgestellrahmen (13) drehbeweglich angelenkt ist.
5. Schienenfahrzeug nach einem oder der Ansprüche 1 -4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wagenkasten (1 1 ) im Bereich des Drehgestells (12, 12a,b) eine Traverse (14) aufweist, und dass das Hebelelement (17) über das Abstandselement (19) mit der Traverse (14) verbunden ist.
6. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Hebelmechanismus ein Hebelelement umfasst, das drehbeweglich am Wagenkasten (1 1 ) angelenkt und über ein Abstandselement mit dem Drehgestell (12, 12a,b) verbunden ist, derart, dass es an einer Kontaktstelle den Abstand zum Drehgestell (12, 12a,b) auf der einen Seite verringert, wenn das Drehgestell (12, 12a,b) eine Ausdrehbewegung zur anderen Seite ausführt.
7. Schienenfahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehgestell (12, 12a,b) einen Drehgestellrahmen (13) aufweist, und dass das Hebelelement (17) über das Abstandselement mit dem Drehgestellrahmen (13) verbunden ist.
8. Schienenfahrzeug nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Wagenkasten (1 1 ) im Bereich des Drehgestells (12, 12a,b) eine Traverse (14) aufweist, und dass das Hebelelement (17) drehbeweglich an der Traverse (14) angelenkt ist.
9. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 2-8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstelle von zwei Elementen (1 1 b, 18) gebildet wird, die am Wagenkasten (1 1 ) bzw. am Hebelelement (17) angeordnet sind.
10. Schienenfahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei die Kontaktstelle bildenden Elemente als feststehende Elemente ausgebildet sind.
1 1 . Schienenfahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der zwei die Kontaktstelle bildenden Elemente als drehbewegliches Konstruktionsteil, insbesondere als Rolle (18) ausgebildet ist.
12. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass pro Drehgestell (12, 12a,b) wenigstens zwei gleichartige Querspielbegrenzungsvorrichtungen (16, 16a-d) quer zur Fahrtrichtung auf gegenüberliegenden Seiten vorgesehen sind.
13. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Querspielbegrenzungsvorrichtung (16, 16a-d) an einer geeigneten Stelle ein elastisches, ggf. auch dämpfendes Zwischenelement, insbesondere unter Einbeziehung von Gummi oder eines dämpfenden Materials, angeordnet ist.
14. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 -13, dadurch gekennzeichnet, dass die Querspielbegrenzungsvorrichtung (16, 16a-d) durch eine oder mehrere komplementäre, redundante oder gezielte Steuerungsfunktionen ergänzt ist.
15. Schienenfahrzeug nach Anspruch 14, dass die Steuerungsfunktion durch die aus Schienenfahrzeug und Gleistrassierung resultierenden Parameter vorgegeben ist.
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