Mehrachsiges Gelenkfahrgestell für Schienenfahrzeuge. Die Erfindung bezieht sich auf solche mehrachsige Gelenkfahrgestelle für Schienen fahrzeuge, bei denen in Deichselgestellen ge lagerte Achsen bei der Fahrt in den Kur ven zwangsweise mindestens annähernd ra dial eingestellt werden. Diese radiale Ein stellung wird bei bekannten Ausführungen von dreiachsigen Fahrgestellen zum Beispiel durch eine mittlere, in einem seitlich beweg lichen Lenkgestell gelagerte Achse oder bei zweiachsigen Fahrgestellen durch die rela tive Verdrehung des Fahrzeugkastens gegen über dem als Drehgestell ausgebildeten Fahr gestell gesteuert.
Die Verwendung solcher Fahrgestelle für Vollbahnbetrieb und hohe Fahrgeschwindigkeiten erfordert bei der Fahrt in der geraden Strecke Parallelstel lung aller Fahrgestellachsen, eine Einstel lung, wie sie bei in einem starren Rahmen gelagerten Achsen, zum Beispiel bei Loko motiven, als selbstverständlich vorgesehen wird. Diese Parallelstellung ist aber bei den in Frage kommenden Fahrgestellen mit ge- steuerten, radial einstellbaren Achsen bei gro ssen Fahrgeschwindigkeiten mit Schwierig keiten verbunden, da infolge ihrer Lagerung in zusammengelenkten Rahmenteilen und des zwischen Spurkranz und Schiene vorhande nen Spiels die Möglichkeit besteht, in Schlin gerbewegungen zu geraten oder sich spiess gängig zum Geleise einzustellen.
Bei zweiachsigen Gelenkfahrgestellen für Schienenfahrzeuge ist es bekannt geworden, die Deichselgestelle durch federnde Zug stangen gegeneinander zu ziehen und durch in den Deichselgestellen befindliche federnde Stützlager, die beidseits der Längsmittel- ebene des Fahrgestelles symmetrisch ange ordnet sind, gegeneinander zusätzlich zu ver spannen. Doch gewährleistet diese Anord nung nicht genau parallele Stellung der Achsen im geraden Geleise.
Bei dem Gelenkfahrgestell nach der Er findung werden die Schwierigkeiten dadurch überwunden, dass die symmetrisch zur Längs achse des Fahrgestelles an den Deichsel- gestellen angeordneten Stützlager als starre ungefederte Stützlager ausgebildet sind, und zwar derart, dass beim Anliegen der Stütz lagerteile aneinander bei der Fahrt im ge raden Geleise alle Achsen genau parallel zu einander gehalten sind, während bei der Kur venfahrt auf der gleichen Seite der Längs achse liegende Stützlagerteile als Drehpunkte für die mindestens angenähert radiale Ein stellung der Deichselgestelle dienen, wobei gleichzeitig sich die auf der andern Seite ge legenen Stützlagerteile voneinander abheben.
In der Zeichnung sind Ausführungsbei spiele des Erfindungsgegenstandes darge stellt, und zwar zeigt: Fig. 1 ein dreiachsiges Gelenkdrehgestell in Seitenansicht, Fig. 2 den Grundriss zu Fig. 1, Fig. 3 den Grundriss des Drehgestelles nach Fig. 1 und 2 beim Lauf durch eine Kurve, Fig. 4 in der linken Hälfte einen Schnitt des Drehgestelles nach der Linie a-a von Fig. 1, in der rechten Hälfte einen solchen nach der Linie b-b von Fig. 1, Fig. 5 den Grundriss eines Gelenkdreh gestelles mit nur zwei Laufachsen, Fig. 6 eine Einzelheit zu Fig. 5, Fig. 7 eine andere Form eines zwei achsigen Gelenkgestelles, Fig. 8 ein Detail zu Fig. 7.
Das Drehgestell nach Fig. 1 bis 4 weist zwei in den Deichselgestellen 1, 2 gelagerte Endachsen 3, 4 und eine im mittleren Lenk gestell 5 gelagerte Lenkachse 6 auf. Alle drei Achsen sind von Elektromotoren 7, 8 und 9 über Zahnräder 10, 11 angetrieben. Die Deichselgestelle 1, 2 sind in der Dreh gestellmitte dadurch in einem Raumgelenk verbunden, dass der an der Deichsel des Ge stelles 2 befestigte Zapfen 12 in einem kuge ligen Lager 13 des Deichselgestelles 1 ge führt ist. Am Lenkgestellrahmen 5 sind in Achshöhe zwei Paare von Stützzapfen 14 symmetrisch zur Längsachse dieses Gestelles vorgesehen, welche sich bei der Fahrt in der Geraden gegen die an den Traversen 15 der Deichselgestelle vorgesehenen Lagerschalen anlegen.
Die beiden Deichselgestelle werden durch eine Zugstange 16 zusammengezogen, die bei 17 am Deichselgestell 1 direkt aasge lenkt ist, am Deichselgestell 2 aber mittels zwischengeschalteter Federn 18 angreift und so die beiden Deichselgestelle gegen die Stützzapfen 14 andrückt.
Im gleichen Sinn wirkt die Lastübertra gung durch die schräggestellten Laschen 29 auf die Deichselgestelle ein, sowie beim nachlaufenden Deichselgestell die Zugkraft am Radumfang respektive beim vorlaufen den Deichselgestell die Bremskraft am Rad umfang. Werden die starr am Lenkgestell rahmen gelagerten Stützzapfen 14 nach die ser Anordnung werkstattmässig genau ausge führt, so kommen bei der Fahrt in der Gera den die drei Achsen 3, 4 und 6 genau par allel zueinander zu stehen, gerade wie wenn die drei Achsen in einem starren Rahmen gelagert wären.
Diese Anordnung erlaubt daher, einer Schlingerbewegung und einem spiessgängigen Lauf der einzelnen Deichsel gestelle in der Geraden wirksam entgegen zutreten und die entsprechende Spurkranz abnützung zu vermeiden. Durch die Anord nung der Stützzapfen 14 in Achshöhe wer den unerwünschte zusätzliche Drehmomente an den Gestellen 1, 2 und 5 um eine Quer achse derselben vermieden.
Der Fahrzeugkasten 20 ist mittels der Pendel 21 an den beiden Längsbalken 22 aufgehängt, deren Enden sich mittels Kugel stützen 23 auf die Federbunde 24 der Blatt federn 25 stützen, welche Blattfedern ihrer seits in den Ausgleiehbalken 26 und 27 auf gehängt sind. Die Anschläge 19 (Fig. 4) be grenzen das seitliche Spiel des Kastens gegen über dem Drehgestell. Die Ausgleiehbalken 26 und 27 bestehen aus je zwei Lamellen, zwischen denen die Federn 25 eingebaut sind. Sie greifen über der mittleren Achse über einander und sind daselbst abgestützt und gemeinsam mittels eines senkrechten Zapfens 28 am Lenkgestellrahmen 5 über den Achs ausschnitten aasgelenkt.
Die äussern Enden der Ausgleichbalken 26 und 27 sind mittels Laschen 29 in den Punkten 30 und 31 der Deichselgestellrahmen 1 und 2 aufgehängt. Durch die Schrägstellung dieser Laschen wer den die Deichselgestelle mit einer zusätz lichen Kraft gegen die Stützzapfen 14 des Mittelgestelles gedrückt, wie bereits erwähnt. Diese zusätzliche Kraft bestimmt sich aus der Neigung der Laschen und der durch diese Laschen zu tragenden Last.
Die Längsträger 22, in deren Mitte die die Pendel 21 tragenden Lappen<I>22a</I> vorge sehen sind, sind mit je zwei einwärts gerich teten Armen 33 versehen, deren Enden mit tels der Zapfen 34 an dem Lenkgestellrah men 5 angelenkt sind. Die Längsträger 22 können somit scharnierartige Bewegungen gegenüber dem Lenkgestellrahmen ausfüh ren, wobei sie stets parallel zueinander bleiben.
Der Lenkgestellrahmen 5 ist in Längs richtung mit dem Kasten 20 mittels eines Gestänges verbunden, das einen am Lokomo- tivkasten mittels eines Zapfens 35 drehbar gelagerten Balancier 36 und zwei Stangen 37 aufweist, die am Lenkgestell bei 38 an gehängt sind. Dieses Gestänge erlaubt so wohl seitliche Bewegungen des Kastens 20 gegenüber dem Gelenkfahrgestell als Ganzes, wie auch Drehungen dieser Teile gegenein ander um eine Vertikalachse.
Die Zugkraft (oder Bremskraft) des Lenkgestelles 5 geht direkt über das Ge stänge 36, 37 auf den Fahrzeugkasten über; die Zugkraft des Deichselgestelles 2 drückt bei Fahrt in Richtung des Pfeils F auf die beiden an diesem Deichselgestell anliegenden Zapfen 14 auf das Lenkgestell, während die Zugkraft des Deichselgestelles 1 eine Ab lösung der dort befindlichen Stützzapfen 14 bewirken würde, wenn nicht die Federn 18 der Zugstange 16 mit einer Vorspannung ein gebaut wären, die grösser als die maximale Zugkraft des Gestelles ist. Die Zugkraft des Gestelles 1 geht somit ebenfalls über jene Stützzapfen 14 des Lenkgestelles 5, die dem Deichselgestell 2 zugewendet sind.
Die dem Deichselgestell 1 zugekehrten Stützzapfen 14 sind dabei nur noch mit dem Überschuss der Federspannung der Federn 18 über die Zug- kraft des Gestelles 1 sowie mit der von den Laschen 29 herrührenden Kraft belastet.
In Fig. 3 ist die Einstellung der Fahr gestellteile des Fahrgestelles nach Fig. 1 und 2 und 4 bei der Fahrt durch eine Kurve dar gestellt. Da bei der Fahrt durch die Kurve der mittlere Radsatz 6 unter Mitnahme des Lenkgestelles gegenüber den Endradsätzen 3 und 4 seitlich ausgelenkt wird, wirken die auf der innern Seite der Kurve liegenden Stützzapfen 14a als Drehpunkte für die Deich selgestelle und die beiden Stützzapfen 14b heben sich von den zugehörigen Lagerscha len 14e vollständig ab. Die Endachsen 3 und 4 stellen sich dabei je nach der Anordnung der Punkte 14 mehr oder weniger genau, die Mittelachse genau radial ein.
Während der Kurvenfahrt ist eine gewisse Kraft erforder lich, um die aussen liegenden Stützzapfen und -lagerschalen voneinander abzuheben; eine entsprechende Kraft wird von den Schie nen auf den Mittelradsatz ausgeübt und über die Stützzapfen 14a und das Gelenk 12, 13 auf die Deichselgestelle übertragen. Da beim Kurvenlauf des Fahrgestelles der Abstand zwischen den Achslagermitten der Achsen 3 und 4 auf der Bogenaussenseite vergrössert, auf der Innenseite verkleinert wird, entsteht eine Verlagerung der von den Schräglaschen 29 herrührenden Zentrierkräfte an den Deich selgestellen auf die Kurvenaussenseite.
Sobald das Fahrgestell die Kurve verlässt, hören die Seitenkräfte an der Mittelachse zu wirken auf und das Kräftespiel der Zentrier kräfte wird von den zwei innenliegenden Stützzapfen 14a wieder auf alle vier Stütz zapfen 14a und 14b übertragen unter ge nauer Parallelstellung der drei Achsen, da jedes elastische Glied an den Druckübertra- gungsstützen 14 fehlt.
Dabei erscheint gün stig, dass die Wirkung der Zentrierkräfte, welche die drei Gestelle 1, 2 und 5 in Par allelstellung zu halten suchen, bei beginnen der Auslenk ung der Gestelle 1 und 2 am grössten ist und mit zunehmender Auslenkung abnimmt. Eine Verminderung des Seiten druckes am Spurkranz der Mittelachse bei maximaler Auslenkung ist die erwünschte Folge davon.
Die Pendel 21, an denen der Wagen kasten aufgehängt ist, erzeugen ihrerseits eine Rückstellkraft, welche das Drehgestell in die Mittellage zurückzustellen sucht.
Eine Verwindung der beiden Deichsel gestelle gegeneinander um eine horizontale Längsachse wird durch die kugelige Lage rung der Deichseln bei 12, 13 ermöglicht. Da sich hierbei die Lageveränderung der Deichselgestelle 1, 2 durch die Federung der Federn 25 reduziert auf die beiden Längs träger 22 überträgt, die durch ihre Anlen kung am Lenkgestell stets parallel zuein ander gehalten sind, müssen sich diese Bal ken 22 in einem gewissen Masse durch ela stische Formänderung dieser Lageänderung der Deichseln anpassen.
Beim Übergang in die Kurve verschie ben sich die Kugelstützen 23 in der Quer richtung um ein gewisses Mass relativ zu den Ausgleichbalken 26 und 27. Die dabei ent stehende Reibung wirkt dämpfend gegen all fällige Schlingerbewegung beim Lauf durch die Kurve.
Die auf die Deichselgestelle einwirkenden Reaktionsdrehmomente der Gehäuse der Elektromotoren 7, 8 heben sich im Gelenk 12, 13 gegenseitig auf, da beide Motoren innerhalb der Endachsen angeordnet sind. Das Reaktionsdrehmoment des die mittlere Achse antreibenden Motors 9 wird in den vier längs gerichteten Zapfen 34 aufgefan gen und über die Längsträger 22 auf die Ausgleichbalken 26 und 27 und auf die End- achsen übertragen.
Um den Ausbau der mittleren Achse nach unten zu erleichtern, sind der Zapfen 12 und der die Kugelschalen 13 tragende Teil lös bar an den Deichselgestellrahmen befestigt. Um beim Ausbau dieser Teile das Herab fallen der Deichseln zu verhüten, sind die selben mittels an dem Motor 9 angehängter Laschen 39 gesichert.
In Fig. 5 ist die Anwendung der Erfin dung auf ein Drehgestell mit nur zwei radial einstellbaren Achsen gezeigt. Die beiden Deichselgestelle 1 und 2, in denen die Achsen 3 und 4 gelagert sind, liegen direkt mittels zwei symmetrisch zur Längsachse am Ge stell 2 angeordneter Stützzapfen 14 und der zugehörigen, an der Traverse 15 des Deich selgestelles 1 befestigten Lagerschalen anein ander an. Die Zugstange 16 mit Federn 18 besorgt auch hier das Zusammenhalten bezw.
Zurückstellen der beiden Deichselgestelle in jene Lage, in welcher die beiden Achsen 3 und 4 genau parallel zueinander stehen: Diese Rückstellung wird durch die aus je zwei Lamellen 40, 40a bestehenden Längsbalken unterstützt, welche über Schräglaschen 29 an den Deichselgestellen aufgehängt sind, ähn lich den Balken 26, 27 der Fig. 1. Der Ka sten 20 stützt sich, um den Zentralzapfen 42 des strichpunktiert angegebenen Wiege balkens 44 drehbar, auf die seitlichen Gleit flächen 43 des Wiegebalkens 44 ab, der mit den Bunden der Längsblattfedern 45 fest verbunden ist (Fig. 6).
Die Federn 45 sind an ihren Enden 46 seitlich pendelnd in den Längsbalken 40, 40a aufgehängt. Die Wiege 44 ist mit den Längsbalken 40, 40a durch Lenker 52 verbunden. Die Schräglaschen 29 sind durch daran starr befestigte Hebel 53 und eine Stange 54 verbunden, wie Fig. 6 zeigt, so dass die Laschen 29 stets annähernd gleiche Neigung annehmen bezw. die Mitte 40a der Längsbalken stets ungefähr in die Mitte zwischen den Aufhängepunkten 30 der Laschen an den Deichselgestellen zu stehen kommt, so dass die Wiege 44 stets senkrecht zu den Längsbalken eingestellt bleibt.
Auch stehen dann die beiden Achsen 3, 4 stets wenigstens angenähert symmetrisch zur Wiege 44.
Um die Radialstellung der Deichsel gestelle bei Nurvenfahrt zu erzielen, ist am Lappen 41 der einen der innern Balkenlamel len 40a ein Winkelhebel 48 um einen Ver tikalzapfen 47 drehbar gelagert, wobei das eine Hebelende mittels der Stange 49 am Wagenkasten 20, bei 50; und das andere Ende mittels der Stange 51 am Deichsel gestell 1 beim Stützzapfenlager bei 51a an greift. Bei Verdrehung' des Wagenkastens gegenüber dem Drehgestell wird auf diese Weise das innere Ende der Deichseln quer zur Längsachse verschoben und können damit die Deichseln radial eingestellt werden.
Die Wirkungsweise der Einrichtung beim Drehgestell nach Fig. 5 bei der Fahrt durch die Kurve und in der Geraden entspricht im übrigen der beim Gestell nach Fig. 1 bis 4 beschriebenen Bauart, mit dem Unterschied, dass die beiden Deichselgestelle sich mittels Kippstützen 14 direkt gegeneinander abstüt zen, während beim ersten Beispiel das Lenk gestell 5 dazwischen geschaltet ist.
Vorteilhaft werden auch bei dieser An ordnung die Deichselrahmen in der Mitte des Fahrgestelles ähnlich Fig. 1, 2 mittels eines nicht gezeichneten Gelenks 12, 13 zusammen gelenkt und mittels einer gelenkigen Stange zum Beispiel an der Wiege 44 aufgehängt.
In den Deichselgestellen 1 und 2 können statt nur einer Achse zum Beispiel deren zwei eingebaut sein.
In Fig. 7 und 8 ist eine andere Form eines zweiachsigen Gelenkdrehgestelles dar gestellt. Sie unterscheidet sich von der Bau art nach Fig. 5 und 6 dadurch, dass die bei den Deichselgestelle 1 und 2 nicht aneinander nach innen, sondern nach aussen an einem ge meinsamen Rahmen 60 mittels Kippstützen 14 aasgelenkt sind. Zum Anpressen der Stütz zapfen 14 dieser Kippstützen an die Lager schalen der Traversen 15 der Deichselgestelle 1 und 2 sind Zugstangen 16 mit Federn 18 vorgesehen, in ähnlicher Weise wie bei den andern Beispielen. Die Deichselenden sind wie bei den andern Beispielen in der Dreh gestellmitte mittels Zapfen 12 und Kugel schalen 13 zusammengelenkt. Der Rahmen 60 ist mit einer Versteifung 61 versehen, wie in Strichpunkten angegeben.
Der nicht gezeichnete zentrale Drehzapfen des Fahr zeugkastens 20 ist auf dieser Traverse 61 ge lagert, während die letztere auf den Feder- bunden 62 der Längsfedern 45 gleitend auf liegt. Die Längsfedern sind mit ihren Enden 46 an den Längsträgern 63 und letztere mit tels Schräglaschen 29 bei 64 an den Deich selgestellrahmen 1 und 2 aufgehängt. Die Schräglaschen sind, wie Fig. 8 zeigt, so ge stellt, dass sie unter Einwirkung des Kasten gewichtes eine die Deichselgestelle vonein ander weg gegen die Stützzapfen 14 drük- kende horizontale Kraftkomponente ergeben.
Um bei Kurvenfahrt eine seitliche Aus lenkung des Gelenkes 12, 13 und damit kur venrechte Einstellung der Achsen 3 und 4 zu erzielen, ist ein an der Traverse 61 ge lagerter Winkelhebel 48 vorgesehen, dessen eines Ende mittels der Stange 49 am Fahr zeugkasten bei 50 und dessen anderes Ende mittels der Stange 51 am Deichselgestell 1 beim Raumgelenk 12, 13 aasgelenkt ist. Es ist leicht ersichtlich, dass auch bei dieser An ordnung bei der Fahrt in der Geraden die Achsen 3 und 4 parallel zueinander gehal ten werden, während sie bei der Fahrt durch eine Kurve mindestens annähernd radial ein gestellt werden können.