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Die
vorliegende Erfindung betrifft Schienenfahrzeug mit einem Wagenkasten
und einem ersten Fahrwerk, das wenigstens eine erste Radeinheit
mit zwei drehzahlgekoppelten Rädern aufweist, wobei der
Wagenkasten eine Längsachse, eine Querachse und eine Hochachse
aufweist und der Wagenkasten über eine Federstufe direkt
auf der ersten Radeinheit abgestützt ist.
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Bei
Schienenfahrzeugen, insbesondere der Lokomotiven, werden häufig
Fahrwerke in Form von Drehgestellen mit einer zweistufigen Federung
eingesetzt. Bei diesen Fahrwerken ist zunächst ein Drehgestellrahmen über
eine so genannte Primärfederstufe auf den Radeinheiten
abgestützt, während der Wagenkasten dann über
eine so genannte Sekundärfederstufe auf dem Drehgestellrahmen
abgestützt ist. Zwar kann hiermit ein gutes Ausdrehverhalten
des Fahrwerks bezüglich des Wagenkastens erzielt werden,
was beim Befahren von Gleisbögen von Vorteil ist. Die Gestaltung
des Fahrwerks als Drehgestell hat jedoch zum einen den Nachteil,
dass sie vergleichsweise aufwändig ist und vergleichsweise
viel Bauraum beansprucht. Zum anderen sind bei der Zugkraftübertragung
von den Rädern in den Wagenkasten vergleichsweise weite
Strecken zurückzulegen und die Bauteile im Kraftfluss entsprechend
zu dimensionieren.
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Weiterhin
sind gattungsgemäße Fahrzeuge in Niederflurbauart
mit einer einstufigen Federung bekannt bei denen sich der Wagenkasten
direkt über nur eine Federstufe auf den Radeinheiten des
Fahrwerks abstützt. Ein solches gattungsgemäßes
Fahrzeug ist beispielsweise die mit dem Namen "Citadis" bezeichnete
Straßenbahn der Firma Alstom, FR, bei der mit dem Namen
"Arpège" bezeichnete Fahrwerke zum Einsatz kommen. Bei
diesen gattungsgemäßen Fahrzeugen sind die Radlager
beiden Radeinheiten eines Fahrwerks in Längsrichtung bei
den Fahrwerksseiten jeweils über eine Längsträger
gelenkig verbunden, sodass die beiden Radeinheiten in Querrichtung
des Fahrzeugs relativ zueinander nach Art einer Parallelführung
geführt sind. Dies hat den Nachteil, dass die Radeinheiten
beim Befahren von Gleisbögen zwar dem jeweiligen Querversatz
bezüglich des Wagenkastens folgen können, dabei
aber vergleichsweise steile Anlaufwinkel der Radkränze an
den Schienen entstehen, welche mit entsprechenden Verschleiß von
Rad und Schiene und entsprechender Lärmentwicklung verbunden
sind.
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Schließlich
ist aus der
EP 0 177
460 A2 ein Schienenfahrzeug bekannt, bei dem ein Wagenkasten über
eine Federstufe direkt auf Radeinheiten mit jeweils unabhängig
voneinander drehbaren Rädern abgestützt ist. Die
Radeinheiten sind dabei jeweils über eine zweiarmige Kopplung
um eine vertikale Drehachse schwenkbar am Wagenkasten angelenkt. Hierbei
wird zwar beim Befahren von Gleisbögen eine Wendebewegung
des jeweiligen Radsatzes um eine Hochachse erzielt, welche den Anlaufwinkel
der Radkränze an den Schienen etwas reduziert, dennoch
sind auch hier die Anlaufwinkel noch vergleichsweise hoch.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Schienenfahrzeug
der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, welches
die oben genannten Nachteile nicht oder zumindest in deutlich geringerem
Maße aufweist und insbesondere bei einfacher und kostengünstiger
Herstellbarkeit beim Befahren von Gleisbögen ein günstigeres
Verschleißverhalten aufweist.
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Die
vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe ausgehend von
einem Schienenfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die technische Lehre zu Grunde, dass
man bei einem gattungsgemäßen Schienenfahrzeug
bei einfacher und kostengünstiger Herstellbarkeit beim
Befahren von Gleisbögen ein günstigeres Verschleißverhalten
erzielt, wenn die erste Radeinheit so am Wagenkasten angelenkt ist,
dass der ersten Radeinheit bei einer Verschiebung bezüglich
des Wagenkastens in Richtung der Querachse, wie sie beim Befahren
von Gleisbögen erfolgt, eine Wendebewegung um eine in Richtung
der Hochachse verlaufende Wendeachse aufgeprägt wird. Durch
diese Wendebewegung wird eine Verringerung des Anlaufwinkels erzielt,
welche in vorteilhafter Weise durch die Drehzahlkopplung der Räder
der ersten Radeinheit und das daraus resultierende, in dieselbe
Richtung wirkende Wendemoment an der Radeinheit weiter unterstützt
wird, sodass sich in Summe gegenüber den bekannten Schienenfahrzeugen
eine deutliche Reduktion des Anlaufwinkels und damit des Verschleißes
von Rad und Schiene sowie der Geräuschentwicklung resultiert.
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Gemäß einem
Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung daher ein Schienenfahrzeug
mit einem Wagenkasten und einem ersten Fahrwerk, das wenigstens
eine erste Radeinheit mit zwei drehzahlgekoppelten Rädern
aufweist, wobei der Wagenkasten eine Längsachse, eine Querachse
und eine Hochachse aufweist und der Wagenkasten über eine
Federstufe direkt auf der ersten Radeinheit abgestützt ist.
Die erste Radeinheit ist über eine Wendeeinrichtung an
dem Wagenkasten angelenkt, wobei die Wendeeinrichtung derart ausgebildet
ist, dass sie der ersten Radeinheit bei einer Auslenkung eines Rades der
ersten Radeinheit in Richtung der Längsachse des Wagenkastens
eine Wendebewegung um eine Hochachse aufprägt.
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Die
Drehzahlkopplung der Räder der ersten Radeinheit kann auf
beliebige geeignete Weise, beispielsweise über ein entsprechendes
Getriebe erfolgen. Besonders einfach und robust ist die Gestaltung jedoch,
wenn die erste Radeinheit als Radsatz, also als Radeinheit mit einer
die beiden Räder drehfest verbindenden Radsatzwelle ausgebildet
ist. Dies gilt natürlich auch für alle weiteren
im Folgenden erwähnten Radeinheiten.
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Die
Wendeeinrichtung kann an beliebiger geeigneter Stelle an der Radeinheit
angelenkt sein. So kann sie beispielsweise im Zwischenraum zwischen den
Rädern angreifen. Weiterhin kann sie an einer beliebigen
Komponente der Radeinheit angreifen, beispielsweise im Fall eines
Radsatzes über eine entsprechende Kopplung an der Radsatzwelle
angreifen. Bevorzugt ist die Wendeeinrichtung an den Radsatzlagern
der Radeinheit angelenkt, da hierbei eine besonders einfache Anlenkung
mit einer hohen Stützbreite möglich ist. Besonders
vorteilhaft ist es, wenn die erste Radeinheit außen liegende
Radlager aufweist und die Wendeeinrichtung an den Radlagern angelenkt
ist.
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Die
vorliegende Erfindung kann für Fahrwerke mit einer beliebigen
Anzahl von Radeinheiten eingesetzt werden. Besonders vorteilhaft
ist sie sich für Fahrwerke mit mehreren Radeinheiten einsetzen. Vorzugsweise
umfasst das erste Fahrwerk daher eine zweite Radeinheit mit zwei
drehzahlgekoppelten Rädern, insbesondere einen Radsatz,
auf welcher der Wagenkasten direkt über eine Federstufe
abgestützt ist. Die Wendeeinrichtung ist dann derart mit der
zweiten Radeinheit verbunden, dass sie der zweiten Radeinheit bei
einer Auslenkung eines Rades der zweiten Radeinheit in Richtung
der Längsachse des Wagenkastens ebenfalls eine Wendebewegung
um eine in Richtung der Hochachse verlaufende Wendeachse aufprägt.
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Die
Wendeeinrichtung kann so gestaltet sein, dass in beiden Radeinheiten
entgegengesetzt gerichtete Wendebewegungen aufgeprägt werden. Bei
besonders einfach gestalteten Varianten des erfindungsgemäßen
Schienenfahrzeugs ist die Wendeeinrichtung derart ausgebildet, dass
sie der ersten Radeinheit und der zweiten Radeinheit gleichläufige Wendebewegungen
aufprägt.
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Die
Wendeeinrichtung kann grundsätzlich auf beliebige geeignete
Weise gestaltet sein, um die gewünschte Wendebewegung bei
der Auslenkung eines Rades der Radeinheiten in Richtung der Längsachse
zu erzielen. Bei vorteilhaften, weil einfach gestalteten Varianten
des erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs weist
die Wendeeinrichtung wenigstens einen ersten Querträger
auf. Der erste Querträger erstreckt sich dabei in Querrichtung
des Wagenkastens und weist ein erstes Ende, ein zweites Ende und
einen zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende liegenden Mittenabschnitt
auf. Der erste Querträger ist in seinem Mittenabschnitt
um eine in Richtung der Hochachse verlaufende Schwenkachse schwenkbar
an dem Wagenkasten angelenkt, während er an seinem ersten
Ende und seinem zweiten Ende mit der ersten Radeinheit gekoppelt
ist. Hierbei kann insbesondere auf besonders kurzem Wege über
wenige Bauteile eine definierte Krafteinleitung von der ersten Radeinheit
in den Wagenkasten erzielt werden, wodurch sich die Gestaltung der
im Kraftfluss liegenden Bauteile und damit der Aufwand für
das Fahrwerk erheblich reduziert.
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Die
Anlenkung des ersten Querträgers an der ersten Radeinheit
kann grundsätzlich auf beliebige geeignete Weise erfolgen.
So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass eine einfache ein-
oder mehrachsige Gelenkverbindung zwischen dem ersten Querträger
und der ersten Radeinheit vorgesehen ist. Vorzugsweise ist der erste
Querträger an seinem ersten Ende und seinem zweiten Ende
mit der ersten Radeinheit über jeweils eine erste Lenkereinrichtung gekoppelt.
Hierbei werden vorzugsweise in hinlänglich bekannter Weise
gestaltete Lenker mit Gummilagerelementen verwendet, welche in der
Lage sind, Abstands- und/oder Winkelabweichungen auszugleichen.
Weiter vorzugsweise umfasst die jeweilige erste Lenkereinrichtung
einen ersten Längslenker, der im unbelasteten Zustand des
Fahrwerks in einer Ebene verläuft, die parallel zur Längsmittenebene
des Fahrzeugs verläuft, da hiermit eine besonders gute Krafteinleitung
von der Radeinheit in den Querträger und damit in den Wagenkasten
erzielt werden kann.
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Bei
vorteilhaften Varianten des erfindungsgemäßen
Schienenfahrzeugs ist eine weitere Radeinheit vorgesehen, welche
ebenfalls an dem ersten Querträger angelenkt ist und welcher
hierdurch eine entsprechende (in der Regel gleichlaufende) Wendebewegung
aufgeprägt ist. Demgemäß umfasst das erste
Fahrwerk eine zweite Radeinheit mit zwei drehzahlgekoppelten Rädern,
insbesondere ein Radsatz, wobei der Wagenkasten direkt über
eine Federstufe auf der zweiten Radeinheit abgestützt ist.
Der erste Querträger ist dann an seinem ersten Ende und
seinem zweiten Ende mit der zweiten Radeinheit gekoppelt.
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Auch
hier kann die Ankopplung des ersten Querträgers an die
zweite Radeinheit wieder in beliebiger geeigneter Weise erfolgen.
Bevorzugt ist doch hier der erste Querträger wiederum an
seinem ersten Ende und seinem zweiten Ende mit der zweiten Radeinheit über
jeweils eine zweite Lenkereinrichtung gekoppelt ist. Vorzugsweise
umfasst auch hier die jeweilige zweite Lenkereinrichtung einen zweiten Längslenker,
der im unbelasteten Zustand des Fahrwerks in einer Ebene verläuft,
die parallel zur Längsmittenebene des Fahrzeugs verläuft.
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Bei
anderen Varianten des erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs
kann aber auch ein separater zweiter Querträger der Wendeeinrichtung
vorgesehen sein, über welchen der zweiten Radeinheit eine
entsprechende Wendebewegung aufgeprägt wird. Dementsprechend
umfasst das erste Fahrwerk hierbei eine zweite Radeinheit mit zwei
drehzahlgekoppelten Rädern, insbesondere einen Radsatz,
auf welcher der Wagenkasten direkt über eine Federstufe
abgestützt ist. Die Wendeeinrichtung weist dann wenigstens
einen zweiten Querträger auf, der sich in Querrichtung
des Wagenkastens erstreckt und ein erstes Ende, ein zweites Ende
sowie einen zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende liegenden Mittenabschnitt
aufweist. Der zweite Querträger ist in seinem Mittenabschnitt
um eine in Richtung der Hochachse verlaufende Schwenkachse schwenkbar an
dem Wagenkasten angelenkt ist und an seinem ersten Ende und seinem
zweiten Ende mit der zweiten Radeinheit gekoppelt.
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Das
Vorsehen separater Querträger für die beiden Radeinheiten
hat den Vorteil, dass auf einfache Weise ein gewünschtes
Verhältnis zwischen der Wendebewegung der ersten Radeinheit
und der zweiten Radeinheit erzielt werden kann. Beispielsweise kann über
eine entsprechende Kopplung der beiden Querträger, beispielsweise
ein entsprechendes Getriebe, eine nahezu beliebig vorgebbare Übersetzung
zwischen den beiden Wendebewegungen erzielt werden.
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Auch
hier kann die Anlenkung des zweiten Querträgers an der
zweiten Radeinheit wieder auf beliebige geeignete Weise erfolgen.
Vorzugsweise ist auch hier wiederum vorgesehen, dass der zweite Querträger
an seinem ersten Ende und seinem zweiten Ende mit der zweiten Radeinheit über
jeweils eine Lenkereinrichtung gekoppelt ist. Bevorzugt umfasst auch
hier die jeweilige Lenkereinrichtung wegen der günstigen
Krafteinleitung wiederum einen Längslenker, der im unbelasteten
Zustand des ersten Fahrwerks in einer Ebene verläuft, die
parallel Längsmittenebene des Fahrzeugs verläuft.
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Der
erste Querträger und der zweite Querträger können
ohne gegenseitige mechanische Kopplung ausgestaltet sein, sodass
die Wendebewegungen der ersten Radeinheit und der zweiten Radeinheit
unabhängig voneinander sind. Vorzugsweise ist jedoch vorgesehen,
dass der erste Querträger und der zweite Querträger über
eine Koppeleinrichtung miteinander gekoppelt sind, um eine gewünschte günstige
Beziehung zwischen der Wendebewegung der ersten Radeinheit und der
zweiten Radeinheit zu erzielen.
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Bei
bevorzugten Varianten des erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs
weisen der erste Querträger und der zweite Querträger
im unbelasteten Zustand des ersten Fahrwerks eine Neutralstellung
auf. Die Koppeleinrichtung umfasst dann wenigstens eine Koppelfedereinrichtung,
die derart ausgebildet und/oder angeordnet ist, dass sie einer um
des ersten Querträgers und des zweiten Querträgers
aus der Neutralstellung eine elastische Rückstellkraft
entgegensetzt. Hierdurch ist beispielsweise beim Durchfahren von
Gleisbögen eine bogenradiale Einstellung der Radeinheiten
gegen die Rückstellkraft der Koppeleinrichtung möglich,
während die Koppeleinrichtung im geraden Gleisabschnitt
eine unter fahrdynamischen Gesichtspunkten vorteilhafte Rückstellung in
die Neutralstellung bewirkt. Es versteht sich, dass die Koppeleinrichtung
in diesem Fall zusätzlich eine mit den beiden Querträger
verbundene Dämpfereinrichtung umfassen kann, welche die
Relativbewegungen zwischen den beiden Querträgern bedämpft und
so zur Verbesserung der Laufeigenschaften im geraden Gleis beiträgt.
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Die
Koppeleinrichtung kann grundsätzlich an beliebiger geeigneter
Stelle an den beiden Querträgern angebunden sein. Dabei
kann sie ausschließlich mit den Querträger verbunden
sein. Bei vorteilhaften Varianten des erfindungsgemäßen
Schienenfahrzeugs erfolgt die schwenkbare Ankopplung wenigstens
eines der Querträger an dem Wagenkasten über die
Koppeleinrichtung, die dann entsprechend schwenkbar an dem Wagenkasten
angeordnet ist. Vorzugsweise ist daher die Koppeleinrichtung über einen
Drehzapfen um eine in Richtung der Hochachse verlaufende Schwenkachse
schwenkbar an dem Wagenkasten angelenkt.
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Um
bei diesen Varianten eine definierte Bewegung des betreffenden Querträgers
an dem Wagenkasten zu erzielen, ist vorzugsweise vorgesehen, dass
die Koppeleinrichtung zumindest um eine in Richtung der Hochachse
verlaufende Achse im Wesentlichen starr mit dem ersten Querträger
verbunden ist. Ein Ausgleich von Relativbewegungen zwischen dem
Wagenkasten und der betreffenden Radeinheit in Richtung der Hochachse,
wie sie beispielsweise beim Einfedern der Federstufe zwischen dem Wagenkasten
und der Radeinheit entstehen, kann beispielsweise über
eine entsprechende Gestaltung der jeweiligen Kopplung zwischen der
Koppeleinrichtung und dem ersten Querträger erfolgen. Beispielsweise
kann eine um eine in Querrichtung verlaufende Achse schwenkbare
Ankopplung vorgesehen sein. Insbesondere kann die Koppeleinrichtung
aber auch einstückig mit dem ersten Querträger
ausgebildet sein. Ein Ausgleich von Relativbewegungen zwischen dem
Wagenkasten und der betreffenden Radeinheit in Richtung der Hochachse
kann dann beispielsweise über eine entsprechende Gestaltung
des Drehzapfens erfolgen.
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Die
Verbindung zwischen dem zweiten Querträger und der Koppeleinrichtung
kann gegebenenfalls der Verbindung zwischen dem ersten Querträger unter
Koppeleinrichtung entsprechen. Bei anderen Varianten des erfindungsgemäßen
Schienenfahrzeugs ist vorgesehen, dass die Koppeleinrichtung um
eine in Richtung der Hochachse verlaufende Achse schwenkbar mit
dem zweiten Querträger verbunden ist. Hierdurch ist eine
gegenläufige Kopplung zwischen der Wendebewegung der ersten
Radeinheit und der Wendebewegung der zweiten Radeinheit möglich,
welche beispielsweise eine bogenradiale Einstellung der Radeinheiten
beim Durchfahren von Gleisbögen ermöglicht.
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Endlich
der Verbindung der Koppeleinrichtung mit dem ersten Querträger
kann auch hier die Koppeleinrichtung zumindest um eine in Richtung der
Hochachse verlaufende Achse im Wesentlichen starr mit dem zweiten
Querträger verbunden sein. Insbesondere kann auch hier
die Koppeleinrichtung einstückig mit dem zweiten Querträger
ausgebildet sein.
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Der
erste Querträger und/oder der zweite Querträger
können grundsätzlich in beliebiger geeigneter
Weise gestaltet sein. Vorzugsweise weist der erste Querträger
und/oder der zweite Querträger eine abgewinkelte Gestaltung
mit einem in Richtung der zugehörigen Radeinheit weisenden
ersten und zweiten Ende auf. Hierdurch kann ein günstiger
Kraftfluss im Querträger erzielt werden.
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Die
Erfindung lässt sich sowohl für angetriebene als
auch für nicht angetriebene Fahrwerke verwenden. Der Antrieb
kann dabei auf beliebige Weise gestaltet sein. Insbesondere kann
die Übertragung des Antriebsdrehmoments auf die Räder
der Radeinheit auf beliebige bekannte Weise erfolgen. So kann beispielsweise
vorgesehen sein, dass das Antriebsdrehmoment über ein entsprechendes
Getriebe von einem außerhalb des Fahrwerks angeordneten
Motor auf die Räder der Radeinheit übertragen
wird. Vorzugsweise ist ein fahrwerksinterner Antrieb vorgesehen.
Bevorzugt ist hierzu eine an der ersten Radeinheit, beispielsweise über
eine Tatzlagerung, abgestützte erste Antriebsmotoreinheit
vorgesehen. In diesem Fall ist der erste Querträger vorzugsweise im Wesentlichen
starr mit der ersten Antriebsmotoreinheit verbunden, sodass eine
kompakte und robuste Einheit entsteht. Weiter vorzugsweise ist vorgesehen,
dass der erste Querträger ein integraler Bestandteil der
ersten Antriebsmotoreinheit ist, beispielsweise von dem Gehäuse
der Antriebsmotoreinheit gebildet wird, um eine besonders Platz
sparende Konfiguration zu erzielen.
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Zur
Abstützung des Antriebsdrehmoments kann die erste Antriebsmotoreinheit über
eine erste Stützeinrichtung, insbesondere wenigstens eine
erste Drehmomentstütze, an dem Wagenkasten abgestützt
sein. Vorzugsweise ist die erste Stützeinrichtung dann
insbesondere auf der der ersten Antriebsmotoreinheit abgewandten
Seite des ersten Querträgers angeordnet. Hierdurch ergibt
sich eine große Stützlänge und demgemäß eine
geringere Stützkraft an der Drehmomentstütze,
wodurch zum einen die an der Abstützung beteiligten Komponenten
entsprechend einfacher gestaltet sein können. Weiterhin
ist dies auch im Hinblick auf eine geringere (sich bei einer bestimmten
Drehrichtung des Antriebs ergebenden) Reduktion der Radaufstandskräfte
an der Radeinheit von Vorteil. Demgemäß kann stets
eine hohe Traktionsleistung auf die Schienen übertragen
werden.
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Analog
zum Antrieb der ersten Radeinheit kann auch für die zweite
Radeinheit ein entsprechender Antrieb vorgesehen sein. Vorzugsweise
ist auch hier wiederum eine an der zweiten Radeinheit abgestützte
zweite Antriebsmotoreinheit vorgesehen, wobei der zweite Querträger
im Wesentlichen starr mit der zweiten Antriebsmotoreinheit verbunden
ist, insbesondere ein integraler Bestandteil der zweiten Antriebsmotoreinheit
ist. Ebenso kann die zweite Antriebsmotoreinheit wiederum über
eine zweite Stützeinrichtung, insbesondere wenigstens eine
zweite Drehmomentstütze, an dem Wagenkasten abgestützt
sein, wobei die zweite Stützeinrichtung insbesondere auf
der der zweiten Antriebsmotoreinheit abgewandten Seite des zweiten
Querträgers angeordnet ist.
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Bei
weiteren bevorzugten Varianten des erfindungsgemäßen
Schienenfahrzeugs umfasst die Wendeeinrichtung eine erste Wendeeinheit
und eine zweite Wendeeinheit, wobei die erste Wendeeinheit und die
zweite Wendeeinheit bezüglich der Längsmittenebene
des Wagenkastens auf unterschiedlichen Seiten des Wagenkastens am
Wagenkasten und an der ersten Radeinheit angelenkt sind. Die erste
Wendeeinheit und die zweite Wendeeinheit sind über eine Koppeleinheit
derart mechanisch miteinander gekoppelt, dass sie der ersten Radeinheit
bei einer Auslenkung eines Rades der ersten Radeinheit in Richtung der
Längsachse des Wagenkastens eine Wendebewegung um eine
Hochachse aufprägen.
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Die
erste Wendeeinheit und die zweite Wendeeinheit sowie die Koppeleinheit
können auf beliebige geeignete Weise ausgebildet sein.
So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Wendeeinheiten
durch jeweils einen einerseits am Wagenkasten und andererseits an
der Radeinheit angelenkten Hydraulikzylinder gebildet sind, dessen
Arbeitsräume über eine oder mehrere Hydraulikleitungen
als Koppeleinheit gegenläufig gekoppelt sind, um die gewünschte
Wendebewegung zu bewirken. Ebenso können beliebige geeignete
mechanische Getriebe vorgesehen sein, welche die gewünschte
Wendebewegung erzeugen. Es versteht sich, dass natürlich auch
beliebige Kombinationen hydraulischer und mechanischer Getriebe
möglich sind. So kann beispielsweise die Koppeleinheit
als hydraulische Komponente ausgebildet sein, während die
Wendeeinheiten als rein mechanische Komponenten sind.
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Vorzugsweise
umfasst die erste Wendeeinheit einen ersten Winkelhebel mit einem
ersten freien Hebelende und einem zweiten freien Hebelende, während
die zweite Wendeeinheit einen zweiten Winkelhebel mit einem dritten
freien Hebelende und einem vierten freien Hebelende umfasst. Der
jeweilige Winkelhebel ist um eine quer zur Längsachse verlaufende
Schwenkachse schwenkbar am Wagenkasten angelenkt. Das erste Hebelende
des ersten Winkelhebels ist, insbesondere über einen ersten
Verbindungslenker, an der ersten Radeinheit angelenkt, während
das dritte Hebelende des zweiten Winkelhebels, insbesondere über
einen zweiten Verbindungslenker, an der ersten Radeinheit angelenkt
ist. Das zweite Hebelende des ersten Winkelhebels und das vierte
Hebelende des zweiten Winkelhebels sind wiederum über die
Koppeleinheit miteinander verbunden. Hierdurch wird eine besonders
einfache, kleine bauende Gestaltung mit wenigen, robusten Komponenten
erzielt.
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Die
Koppeleinheit kann auf beliebige geeignete Weise gestaltet sein.
Beispielsweise kann eine hydraulische Kopplung vorgesehen sein,
indem das zweite Hebelende und das vierte Hebelende jeweils auf
Hydraulikzylinder wirken, deren Arbeitsräume entsprechend
gekoppelt sind. Ebenso kann eine rein mechanische Kopplung über
eine einfache, sich in Querrichtung des Wagenkastens erstreckende
Koppelstange oder dergleichen erfolgen. Vorzugsweise umfasst das
erste Fahrwerk eine zweite Radeinheit mit zwei Rädern,
insbesondere einen zweiten Radsatz, auf welcher der Wagenkasten
direkt über eine Federstufe abgestützt ist und
welche die Koppeleinheit bildet. Hierdurch kann in vorteilhafter
Weise zum einen auf ein zusätzliches Bauteil zur Kopplung
der Winkelhebel verzichtet werden. Zum anderen können die
Winkelhebel die Querführung der zweiten Radeinheit übernehmen.
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Bei
weiteren bevorzugten Varianten des erfindungsgemäßen
Schienenfahrzeugs weist die Wendeeinrichtung wenigstens eine Wendeeinheit
mit einer ersten Koppelwelle, einem ersten Koppelhebel und einem
zweiten Koppelhebel auf. Die Koppelwelle weist dabei eine Längsachse
auf, die sich in Richtung der Querachse des Wagenkastens erstreckt
und um eine zur Querachse des Wagenkastens parallele Drehachse drehbar
am Wagenkasten gelagert ist. Der erste Koppelhebel ist an einem
ersten Ende der Koppelwelle angeordnet und an der ersten Radeinheit,
insbesondere über einen ersten Koppellenker, angelenkt.
Der zweite Koppelhebel ist an einem zweiten Ende der Koppelwelle
angeordnet und an der ersten Radeinheit, insbesondere über
einen zweiten Koppellenker, angelenkt. Der erste Koppelhebel und der
zweite Koppelhebel sind bezüglich der Längsachse
der Koppelwelle derart zueinander verdreht angeordnet, dass der
ersten Radeinheit bei einer Auslenkung eines Rades der ersten Radeinheit
in Richtung der Längsachse des Wagenkastens die Wendebewegung
um die Hochachse aufgeprägt wird. Durch die Nutzung einer
solchen Torsionswelle kann eine besonders Platz sparende Konfiguration erzielt
werden, da sich die Torsionswelle nur um ihre Längsachse
drehen können muss, sodass für die Durchführung
der Torsionswelle von der einen Fahrzeugseite zur anderen Fahrzeugseite
nur wenig Bauraum erforderlich ist.
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Der
erste Koppelhebel und der zweite Koppelhebel können grundsätzlich
um einen beliebigen geeigneten Winkel zueinander verdreht sein,
solange sichergestellt ist, dass der ersten Radeinheit bei einer Drehung
der Koppelwelle noch eine entsprechende Wendebewegung aufgeprägt
wird. Bevorzugt sind der erste Koppelhebel und der zweite Koppelhebel bezüglich
der Längsachse der Koppelwelle um wenigstens 60°,
vorzugsweise wenigstens 120°, weiter vorzugsweise 180°,
zueinander verdreht angeordnet. Bei einer von 180° abweichenden
Anordnung der Hebel kann über sich daraus gegebenenfalls
ergebenden Unterschiede in der Bewegung der beiden Radeinheiten
ein günstiger Einfluss auf die Fahrdynamik und/oder das
Verschleißverhalten genommen werden.
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Die
Wendeeinheit mit der Koppelwelle mit den Koppelhebeln kann für
einzelne Radeinheiten verwendet werden. Besonders vorteilhaft lässt
sie sich jedoch bei Fahrwerken mit mehreren Radeinheiten einsetzen,
da sie in einfacher Weise eine nahezu frei wählbare Übersetzung
zwischen der Wendebewegung in der ersten Radeinheit und einer benachbarten
zweiten Radeinheit ermöglicht. Demgemäß ist bevorzugt
vorgesehen, dass das erste Fahrwerk eine zweite Radeinheit mit zwei
drehzahlgekoppelten Rädern, insbesondere einen Radsatz,
umfasst, auf welcher der Wagenkasten direkt über eine Federstufe abgestützt
ist, und die Wendeeinheit mit der zweiten Radeinheit gekoppelt ist.
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Die
Kopplung der Wendeeinheit mit der zweiten Radeinheit kann über
weitere Koppelhebel erfolgen. Vorzugsweise ist jedoch vorgesehen,
dass die erste Radeinheit über einen ersten Koppellenker
mit dem ersten Koppelhebel und über einen zweiten Koppellenker
mit den zweiten Koppelhebel verbunden ist und die zweite Radeinheit über
einen dritten Koppellenker mit dem ersten Koppelhebel und über einen
vierten Koppellenker mit dem zweiten Koppellenker verbunden ist.
Der radiale Abstand der Anlenkpunkte der Koppellenker an dem ersten
Koppelhebel und dem zweiten Koppelhebel zur Längsachse der
Koppelwelle ist dann derart gewählt, dass sich eine vorgebbare Übersetzung
zwischen der Wendebewegung der ersten Radeinheit und der Wendebewegung
der zweite Radeinheit ergibt.
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Diese
Kopplung lässt sich an beliebiger Stelle am Fahrzeug anwenden.
Besonders vorteilhaft ist sie im Bereich eines Endfahrwerks des
Fahrzeugs, da hiermit beispielsweise eine stärkere Wendebewegung
der näher am Fahrzeugende gelegenen Radeinheit erzielt
werden kann als bei der weiter vom Fahrzeugende entfernten Radeinheit.
Dies führt letztlich beim Durchfahren von Gleisbögen
zumindest zu einer Annäherung an eine vorteilhafte bogenradiale Einstellung
der Radeinheiten. So ist die erste Radeinheit vorzugsweise eine
einem Ende des Fahrzeugs nächstgelegene Radeinheit. Zur
Erzielung einer Untersetzung zwischen der ersten Wendebewegung und
der zweiten Wendebewegung ist der radiale Abstand der Anlenkpunkte
des ersten Koppellenkers und des zweiten Koppellenkers an dem ersten
Koppelhebel und den zweiten Koppelhebel dann größer ist
als der radiale Abstand der Anlenkpunkte des dritten Koppellenkers
und des vierten Koppellenkers an dem ersten Koppelhebel und dem
zweiten Koppelhebel.
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Die
Koppellenker können wiederum in beliebiger Weise angeordnet
sein. Vorzugsweise verlaufen auch sie wieder im unbelasteten Zustand
des Fahrwerks jeweils in einer Ebene verlaufen, die parallel Längsmittenebene
des Fahrzeugs verläuft, um eine günstige Krafteinleitung
zu erzielen.
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Die
vorliegende Erfindung kann bei einer beliebigen Anzahl von Fahrwerken
eines Schienenfahrzeugs zum Einsatz kommen. So ist es möglich,
lediglich eines der Fahrwerke des Schienenfahrzeugs in der oben
beschriebenen Weise am Wagenkasten anzubinden. Vorzugsweise sind
jedoch mehrere Fahrwerke in der oben beschriebenen Weise am Wagenkasten
angebunden. Bei vorteilhaften Varianten des erfindungsgemäßen
Schienenfahrzeugs ist ein zweites Fahrwerk vorgesehen, welches bezüglich
einer zur Längsachse des Wagenkastens senkrechten Querebene
des Wagenkastens im Wesentlichen symmetrisch zum ersten Fahrwerk
ausgebildet und angeordnet ist. Die Radeinheiten der beiden Fahrwerke
sind dann gegebenenfalls ebenfalls in zu der Querebene symmetrischer
Weise über entsprechende Wendeeinrichtungen miteinander
gekoppelt, sodass insbesondere bei Bogenfahrt unabhängig
von der Fahrtrichtung des Fahrzeugs eine entsprechend günstige
Einstellung der Radeinheiten erfolgt.
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Die
Federstufen, über welche der Wagenkasten direkt auf der
jeweiligen Radeinheit abgestützt ist, können in
beliebiger geeigneter Weise gestaltet und am Wagenkasten angebunden
sein. Vorzugsweise ist wenigstens eine der Federstufen, über welche
Wagenkasten direkt auf einer Radeinheit abgestützt ist, über
eine Kippschiene mit dem Wagenkasten verbunden, wodurch das Ausdrehen
der Radeinheit gegenüber dem Wagenkasten erleichtert wird.
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Die
vorliegende Erfindung lässt sich für beliebige
Schienenfahrzeuge einsetzen. Von besonderem Vorteil ist die im Zusammenhang
mit Lokomotiven einzusetzen. Vorzugsweise ist das erfindungsgemäßen
Schienenfahrzeugs demgemäß nach Art einer Lokomotive
ausgebildet.
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Weitere
bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen
bzw. der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele,
welche auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt. Es
zeigt:
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1 eine
schematische Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs;
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2 einen
schematischen Schnitt entlang Linie II-II aus 1;
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3 einen
schematischen Schnitt durch eine weitere bevorzugte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs;
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4 einen
schematischen Schnitt durch eine weitere bevorzugte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs;
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5 einen
schematischen Schnitt durch eine weitere bevorzugte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs;
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6 einen
schematischen Schnitt durch eine weitere bevorzugte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs;
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7 einen
schematischen Schnitt durch eine weitere bevorzugte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs;
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8 einen
schematischen Schnitt durch eine weitere bevorzugte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs;
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9 eine
schematische Seitenansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs;
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10 einen
schematischen Schnitt entlang Linie X-X aus 9.
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Erstes Ausführungsbeispiel
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Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 ein
erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Schienenfahrzeugs beschrieben. Die 1 und 2 zeigen schematische
Darstellungen eines Teils eines erfindungsgemäßen
Schienenfahrzeugs in Form einer Lokomotive 101. Das Fahrzeug 101 umfasst
einen Wagenkasten 102, der auf mehreren Fahrwerken, unter
anderem auf einem ersten Fahrwerk 103 abgestützt
ist.
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Der
Wagenkasten 102 umfasst eine Längsachse 102.1,
eine Querachse 102.2 und eine Hochachse 102.3,
die in der in den 1 und 2 dargestellten
Ruhelage des Fahrzeugs 101 im geraden horizontalen Gleis
parallel zu den dargestellten Koordinatenachsen x, y, z verlaufen.
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Der
Wagenkasten 102 ist über eine einstufige Federung
auf den Fahrwerken abgestützt, d. h. er stützt
sich über eine einzige Federstufe 104 auf einer ersten
Radeinheit in Form eines ersten Radsatzes 105 und über
eine einzige Federstufe 106 auf einer zweiten Radeinheit
in Form eines zweiten Radsatzes 107 ab. Die Federstufe 104 umfasst
dabei eine erste Federeinheit 104.1, über die
der Wagenkasten 102 direkt auf dem ersten Radsatzlager 105.1 des
ersten Radsatzes 105 abgestützt ist, und eine
zweite Federeinheit 104.2, über die der Wagenkasten 102 direkt auf
dem zweiten Radsatzlager 105.2 des ersten Radsatzes 105 abgestützt
ist. Analog umfasst die Federstufe 106 eine dritte Federeinheit 106.1, über
die der Wagenkasten 102 direkt auf dem dritten Radsatzlager 107.1 des
zweiten Radsatzes 107 abgestützt ist, und eine
vierte Federeinheit 106.2, über die der Wagenkasten 102 direkt
auf dem vierten Radsatzlager 107.2 des zweiten Radsatzes 107 abgestützt
ist.
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Zwischen
den Federeinheiten 104.1, 104.2, 106.1, 106.2 und
dem Wagenkasten ist jeweils eine hinlänglich bekannte Kippschiene 104.3 bzw. 106.3 vorgesehen,
wodurch das Ausdrehen des jeweiligen Radsatzes 105, 106 gegenüber
dem Wagenkasten 102 erleichtert wird.
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Der
erste Radsatz 105 und der zweite Radsatz 108 sind
weiterhin über eine Wendeeinrichtung 108 mit dem
Wagenkasten 102 verbunden. Die Wendeeinrichtung 108 ist
im Zwischenraum zwischen dem ersten Radsatz 105 und dem
zweiten Radsatz 106 angeordnet.
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Die
Wendeeinrichtung umfasst einen ersten Querträger 108.1,
der in seinem Mittenbereich um eine zur Hochachse 102.3 des
Wagenkastens 102 parallele Schwenkachse schwenkbar auf
einem am Wagenkasten 102 befestigten Drehzapfen 108.2 sitzt.
Der erste Querträger 108.1 erstreckt sich dabei in
Richtung der Querachse 102.2 des Wagenkastens von der einen
Fahrzeuglängsseite zur anderen Fahrzeuglängsseite.
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An
seinem ersten Ende ist der erste Querträger 108.1 zum
einen über eine erste Längslenkereinrichtung in
Form eines ersten Längslenkers 108.3 mit dem ersten
Radlager 105.1 des ersten Radsatzes 105 gekoppelt.
Zum anderen ist der erste Querträger 108.1 an
seinem ersten Ende über eine zweite Längslenkereinrichtung
in Form eines zweiten Längslenkers 108.4 mit dem
dritten Radlager 107.1 des zweiten Radsatzes 107 gekoppelt.
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An
seinem zweiten Ende ist der erste Querträger 108.1 zum
einen über eine weitere erste Längslenkereinrichtung
in Form eines weiteren ersten Längslenkers 108.5 mit
dem zweiten Radlager 105.2 des ersten Radsatzes 105 gekoppelt.
Zum anderen ist der erste Querträger 108.1 an
seinem zweiten Ende über eine weitere zweite Längslenkereinrichtung
in Form eines zweiten Längslenkers 108.6 mit dem
vierten Radlager 107.2 des zweiten Radsatzes 107 gekoppelt.
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Die
Längslenker 108.3 bis 108.6 sind jeweils in
hinlänglich bekannter Weise über elastische Elemente
an dem ersten Querträger 108.1 bzw. dem betreffenden
Radsatz 105, 107 angebunden. Dabei kann die Elastizität
dieser Elemente in vorteilhafter Weise an die gewünschten
Fahreigenschaften, insbesondere die gewünschten dynamischen
Eigenschaften, angepasst werden. So kann beispielsweise über
eine hohe Drehsteifigkeit der Elemente um die Hochachse eine gute
Laufstabiltät bei höheren Geschwindigkeiten erreicht
werden, während über eine geringere Steifigkeit
in Rictung der Längsachse eine bogenradiale Einstellung
der Radsätze 105, 107 beim Befahren von
Gleisbögen begünstigt wird.
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Die
Längslenker 108.3 bis 108.6 sind weiterhin
jeweils in einer Ebene angeordnet, die (im dargestellten Ruhezustand)
parallel zur Längsmittenebene des Wagenkastens 102,
mithin also senkrecht zur Querachse 108.2 des Wagenkastens
verläuft. Daher erlauben sie unter anderem sowohl eine
Relativbewegung des betreffenden Radsatzes 105, 107 bezüglich
des Wagenkastens 102 in Richtung der Querachse 102.2 und
der Hochachse 102.3 des Wagenkastens 102.
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Die
Wendeeinrichtung 108 bewirkt zum einen, dass dem jeweiligen
Radsatz 105, 107 bei einer Auslenkung eines der
Räder eines der Radsätze 105, 107 in
Richtung der Längsachse 102.1 eine definierte Wendebewegung
um eine (im dargestellten Ruhezustand) zur Hochachse 102.3 des
Wagenkastens parallele Wendeachse aufgeprägt wird, was
beim Durchfahren von Gleisbögen im Hinblick auf die Reduktion des
Anlaufwinkels der Radkränze an der Schiene und damit den
Verschleiß von Rad und Schiene sowie die Geräuschentwicklung
von Vorteil ist.
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Zum
anderen wird über die Wendeeinrichtung über wenige
Bauteile auf kurzer Strecke eine definierte Krafteinleitung von
den Radsätzen 105, 107 in den Wagenkasten 102 erzielt.
Dies ist insofern günstig als eine besonders kompakte Konstruktion mit
wenigen, einfach gestalteten Bauteilen erzielt wird, welche im Fahrwerk 103 ausreichend
Raum für weitere Komponenten, wie beispielsweise Antriebsmotoreinheiten 109 hoher
Leistung, Bremsen (aus Gründen der Übersichtlichkeit
in den Figuren nicht dargestellt) etc. zur Verfügung stellt.
Insbesondere bei Lokomotiven, bei denen eine hohe Antriebsleistung
erforderlich ist, ist dies von besonderem Vorteil. Es versteht sich
jedoch, dass diese Gestaltung natürlich auch bei einem
Fahrwerk ohne fahrwerksinterne Antriebsmotoren zum Einsatz kommen
kann.
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Wie
den 1 und 2 zu entnehmen ist, wird den
beiden Radsätzen 105, 107 durch die Wendeeinrichtung 108 eine
gleichläufige Wendebewegung um die Wendeachse aufgeprägt.
Diese Wendebewegung der Radsätze 105, 107 weist
im vorliegenden Beispiel dieselbe Größe auf, da
die Anlenkpunkte der Längslenker 108.3 bis 108.6 identischen
Abstand Entfernung von der Drehachse des Drehzapfens 108.2 aufweisen.
Es versteht sich jedoch, dass beispielsweise über einen
zwischen den ersten Längslenkern 108.3 und 108.5 und
dem zweiten Längslenkern 108.4 und 108.6 abweichenden
Abstand dieser Anlenkpunkte am ersten Querträger eine entsprechende Übersetzung
bzw. Untersetzung zwischen der Wendebewegung des ersten Radsatzes 105 und
des zweiten Radsatzes 107 erzielt werden kann. So kann
beispielsweise über einen verringerten Abstand der Anlenkpunkte
der ersten Längslenker 108.3 und 108.5 am
ersten Querträger 108.1 (siehe gestrichelte Kontur 108.10 in 2)
und damit eine zur Längsachse 102.1 geneigte Anordnung
der ersten Längslenker 108.3 und 108.5 erreicht
werden, dass die Wendebewegung des ersten Radsatzes von der Wendebewegung
des zweiten Radsatzes 107 abweicht. Hierdurch kann beispielsweise
im Gleisbogen bei vorlaufendem ersten Radsatz 105 zumindest eine
Annäherung an eine bogenradiale Ausrichtung der Radsätze 105, 107 erzielt
werden. Ebenso können natürlich auch zusätzlich
oder alternativ die zweiten Längslenkern 108.4 und 108.6 eine
zur Längsachse 102.1 geneigte Anordnung aufweisen.
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Die
Antriebsmotoreinheiten 109 sind einerseits jeweils in hinlänglich
bekannter Weise über eine Tatzlagerung auf der Radsatzwelle
des jeweiligen Radsatzes 105, 107 abgestützt.
Andererseits sind die Antriebsmotoreinheiten 109 jeweils über
einen Stützhebel 109.1 und ein Motorpendel 109.2 als Drehmomentstütze
an dem Wagenkasten 102 abgestützt. Der Stützhebel 109.1 erstreckt
sich dabei so weit in Richtung der Längsachse 102.1 des
Wagenkastens 102, dass das Motorpendel 109.2 auf
der der Antriebsmotoreinheit 109 abgewandten Seite des ersten
Querträgers 108.1 angeordnet ist. Hieraus resultiert
eine große Stützlänge und demgemäß eine geringere
vertikale Stützkraft an der Drehmomentstütze 109.2:
Hiermit ergibt sich zum einen eine entsprechend einfache Gestaltung
des Stützhebels 109.1 und des Motorpendels 109.2.
Wie bereits vorstehend erläutert wurde, ist diese Gestaltung
zum anderen unter dem Gesichtspunkt der übertragbaren Traktionsleistung
von Vorteil. Aus der vergleichsweise geringen vertikalen Stützkraft
an der Drehmomentstütze 109.2 ergibt sich (bei
einer bestimmten Drehrichtung des jeweiligen Antriebs 109)
im vertikalen Kräftegleichgewicht eine geringere Reduktion
der Radaufstandskräfte an einem der Radsätze 105, 107.
Demgemäß kann in vorteilhafter Weise stets eine
hohe Traktionsleistung auf die Schienen übertragen werden.
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Es
versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch
auf der der Antriebsmotoreinheit 109 zugewandten Seite
des ersten Querträgers 108.1 eine solche Drehmomentstütze
angeordnet sein kann. In 1 wäre in diesem Fall
also die rechte Drehmomentstütze 109.2 dem (verkürzten)
Stützhebel des Antriebs 109 am rechten, ersten Radsatz 105 und
die die linke Drehmomentstütze 109.2 dem (verkürzten)
Stützhebel des Antriebs 109 am linken, zweiten
Radsatz 107 zugeordnet (siehe gestrichelte Kontur 109.4 in 2).
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Zweites Ausführungsbeispiel
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Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 3 ein zweites
bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Schienenfahrzeugs in Form einer Lokomotive 201 beschrieben.
Die 3 zeigt die Lokomotive 201 dabei in einer
der 2 ähnlichen, schematischen Ansicht. Die
Lokomotive 201 entspricht in ihrer grundsätzlichen
Gestaltung und Funktionsweise weit gehend der Lokomotive 101 aus
den 1 und 2, sodass hier weit gehend auf
die obigen Ausführungen verwiesen wird und lediglich auf
die Unterschiede eingegangen werden soll. Insbesondere sind identische
oder ähnliche Komponenten mit um den Wert 100 erhöhten
Bezugszeichen versehen.
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Der
Wagenkasten (nicht dargestellt) ist auch bei der Lokomotive 201 über
eine einstufige Federung direkt auf einem ersten Fahrwerk 203 abgestützt,
d. h. er stützt sich über eine einzige Federstufe 204 auf
den Radlagern 205 und über eine einzige Federstufe 206 auf
den Radlagern eines zweiten Radsatzes 207 ab.
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Wie
der 3 zu entnehmen ist, besteht ein wesentlicher Unterschied
zu der Ausführung aus 1 darin,
dass die mit den Radsätzen 205, 207 und
dem Wagenkasten verbundene, zwischen den Radsätzen 205, 207 angeordnete
Wendeeinrichtung 208 neben einem ersten Querträger 208.1 einen zweiten
Querträger 208.7 umfasst.
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Während
der erste Querträger 208.1 in seinem Mittenbereich
um eine zur Hochachse 202.3 des Wagenkastens 202 parallele
Schwenkachse schwenkbar auf einem am Wagenkasten befestigten ersten
Drehzapfen 208.2 sitzt, sitzt der zweite Querträger 208.7 in
seinem Mittenbereich um eine zur Hochachse (z-Achse) des Wagenkastens
parallele Schwenkachse schwenkbar auf einem am Wagenkasten befestigten
zweiten Drehzapfen 208.8. Die Querträger 208.1, 208.7 erstrecken
sich dabei jeweils in Richtung der Querachse 202.2 des
Wagenkastens von der einen Fahrzeuglängsseite zur anderen
Fahrzeuglängsseite.
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Die
Querträger 208.1, 208.7 weisen jeweils abgewinkelte
Endbereich auf, in deren Bereich sie mit dem jeweils zugehörigen
Radsatz 205, 207 verbunden sind. So ist der erste
Querträger 208.1 an seinem ersten Ende über
einen ersten Längslenker 208.3 mit dem ersten
Radlager 205.1 des ersten Radsatzes 205 gekoppelt,
während der zweite Querträger 208.7 an
seinem ersten Ende über einen zweiten Längslenker 208.4 mit
dem dritten Radlager 207.1 des zweiten Radsatzes 207 gekoppelt
ist. An seinem zweiten Ende ist der erste Querträger 208.1 über
einen weiteren ersten Längslenker 208.5 mit dem zweiten
Radlager 205.2 des ersten Radsatzes 205 gekoppelt,
während der zweite Querträger 208.7 an
seinem zweiten Ende über einen weiteren zweiten Längslenker 208.6 mit
dem vierten Radlager 207.2 des zweiten Radsatzes 207 gekoppelt
ist.
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Die
Längslenker 208.3 bis 208.6 sind jeweils in
hinlänglich bekannter Weise über elastische Elemente
an dem ersten Querträger 208.1 bzw. dem betreffenden
Radsatz 205, 207 angebunden. Die Längslenker 208.3 bis 208.6 sind
weiterhin jeweils in einer Ebene angeordnet, die (im dargestellten
Ruhezustand) parallel zur Längsmittenebene des Wagenkastens 202,
mithin also senkrecht zur Querachse 208.2 des Wagenkastens
verläuft. Daher erlauben sie unter anderem sowohl eine
Relativbewegung des betreffenden Radsatzes 205, 207 bezüglich
des Wagenkastens 202 in Richtung der Querachse 202.2 und
der Hochachse 202.3 des Wagenkastens 202.
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Es
versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch
vorgesehen sein kann, dass die Längslenker 208.3 bis 208.6 fehlen
und der erste Querträger 208.1 direkt mit den
Radlagern 205.1, 205.2 des ersten Radsatzes 205 verbunden ist,
während der zweite Querträger 208.7 direkt
mit den Radlagern 207.1, 207.2 des zweiten Radsatzes 207 verbunden
ist. Die Verbindung zwischen dem jeweiligen Querträger 208.1, 208.7 und
dem zugehörigen Radsatz 205, 207 kann
gelenkig ausgebildet sein. Insbesondere kann sie hierbei unter Verwendung
von elastischen Elementen (Elastomerelemente, Schichtgummifedern
etc.) erfolgen. Vorzugsweise ist die Verbindung zwischen dem jeweiligen
Querträger 208.1, 208.7 und dem zugehörigen
Radsatz 205, 207 im Wesentlichen starr ausgebildet,
da hiermit eine besonders einfache Konfiguration erzielt werden kann.
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Die
Querbeweglichkeit (in Richtung der Querachse 202.2) und/oder
Nickbeweglichkeit (um die Querachse 202.2) der Anordnung
aus dem jeweiligen Querträger 208.1, 208.7 und
dem zugehörigen Radsatz 205, 207 kann
durch eine entsprechende Gestaltung der Drehzapfenanordnung mit
dem jeweiligen Drehzapfen 208.2, 208.8 erzielt
werden, beispielsweise eine entsprechende Elastizität der
Drehzapfenanordnung und/oder ein entsprechendes Spiel innerhalb
der Drehzapfenanordnung (z. B. in einem Langloch im Querträger
geführter Drehzapfen).
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Die
Wendeeinrichtung 208 bewirkt zum einen, dass dem jeweiligen
Radsatz 205, 207 bei einer Auslenkung eines der
Räder eines der Radsätze 205, 207 in
Richtung der Längsachse 202.1 eine definierte Wendebewegung
um eine (im dargestellten Ruhezustand) zur Hochachse des Wagenkastens
parallele Wendeachse aufgeprägt wird, was beim Durchfahren von
Gleisbögen im Hinblick auf die Reduktion des Anlaufwinkels
der Radkränze an der Schiene und damit den Verschleiß von
Rad und Schiene sowie die Geräuschentwicklung von Vorteil
ist.
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Zum
anderen wird über die Wendeeinrichtung über wenige
Bauteile auf kurzer Strecke eine definierte Krafteinleitung von
den Radsätzen 205, 207 in den Wagenkasten 202 erzielt.
Dies ist insofern günstig als eine besonders kompakte Konstruktion mit
wenigen, einfach gestalteten Bauteilen erzielt wird, welche im Fahrwerk 203 ausreichend
Raum für weitere Komponenten, wie beispielsweise Antriebsmotoreinheiten
hoher Leistung (wie sie in 3 durch
die gestrichelte Kontur 209 angedeutet sind), Bremsen (aus
Gründen der Übersichtlichkeit in 3 nicht
dargestellt) etc. zur Verfügung stellt. Insbesondere bei
Lokomotiven, bei denen eine hohe Antriebsleistung erforderlich ist,
ist dies von besonderem Vorteil. Es versteht sich jedoch, dass diese
Gestaltung natürlich auch bei einem Fahrwerk ohne fahrwerksinterne
Antriebsmotoren zum Einsatz kommen kann.
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Die
beiden Querträger 208.1 und 208.7 sind über
eine Koppeleinrichtung 210 miteinander gekoppelt. Die Koppeleinrichtung 210 umfasst
hierzu eine Koppelfedereinrichtung in Form einer Koppelfeder 210.1,
welche einerseits mit dem ersten Querträger 208.1 und
andererseits mit dem zweiten Querträger 208.7 verbunden
ist. Weiterhin umfasst die Koppeleinrichtung 210 einen
Dämpfer 210.2, der ebenfalls einerseits mit dem
ersten Querträger 208.1 und andererseits mit dem
zweiten Querträger 208.7 verbunden ist.
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Die
Koppelfeder 210.1 setzt einer gegenseitigen Auslenkung
des ersten Querträgers 208.1 und des zweiten Querträgers 208.7 aus
der in 3 dargestellten Neutralstellung eine elastische
Rückstellkraft entgegen. Hierdurch ist beispielsweise beim Durchfahren
von Gleisbögen eine zumindest annähernd bogenradiale
Einstellung der Radsätze 205, 207 gegen
die Rückstellkraft der Koppelfeder 210.1 möglich,
während die Koppelfeder 210.1 im geraden Gleisabschnitt
eine unter fahrdynamischen Gesichtspunkten vorteilhafte Rückstellung
der Radsätze 205, 207 in die Neutralstellung
bewirkt. Der Dämpfer 210.2 bedämpft dabei
die Relativbewegungen zwischen den beiden Querträgern 208.1, 208.7 und
trägt so in vorteilhafter Weise zur Verbesserung der Laufeigenschaften
im geraden Gleis bei. Es versteht sich jedoch, dass die Koppelfeder 210.1 und/oder
der Dämpfer 210.2 bei anderen erfindungsgemäßen Fahrzeugen,
insbesondere Fahrzeugen, die für geringere Fahrgeschwindigkeiten
gedacht sind, auch fehlen kann.
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Drittes Ausführungsbeispiel
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Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 4 ein drittes
bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Schienenfahrzeugs in Form einer Lokomotive 301 beschrieben.
Die 4 zeigt die Lokomotive 301 dabei in einer
der 2 ähnlichen, schematischen Ansicht. Die
Lokomotive 301 entspricht in ihrer grundsätzlichen
Gestaltung und Funktionsweise weit gehend der Lokomotive 201 aus 3,
sodass hier weit gehend auf die obigen Ausführungen verwiesen
wird und lediglich auf die Unterschiede eingegangen werden soll.
Insbesondere sind identische oder ähnliche Komponenten
mit um den Wert 100 erhöhten Bezugszeichen versehen.
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Der
Wagenkasten (nicht dargestellt) ist auch bei der Lokomotive 301 über
eine einstufige Federung direkt auf einem ersten Fahrwerk 303 abgestützt,
d. h. er stützt sich über eine einzige Federstufe 304 auf
den Radlagern 305 und über eine einzige Federstufe 306 auf
den Radlagern eines zweiten Radsatzes 307 ab.
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Wie
der 4 zu entnehmen ist, besteht ein wesentlicher Unterschied
zu der Ausführung aus 3 darin,
dass die Funktion des ersten und zweiten Querträgers der
Wendeeinrichtung 308 von der jeweiligen Antriebsmotoreinheit 309.1 übernommen wird,
mithin also der erste und zweite Querträger in der Wendeeinrichtung 308 integraler
Bestandteil der jeweiligen Antriebsmotoreinheit 309.1 ist.
Hierdurch entsteht eine besonders kompakte Anordnung mit wenigen
Bauteilen.
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Die
Antriebsmotoreinheiten 309 sind dabei in bekannter Weise
einerseits über eine Tatzlagerung auf dem zugehörigen
Radsatz 305, 307 abgestützt. Andererseits
sind sie über einen Stützhebel 309.1 jeweils
um eine zur Hochachse (z-Achse) des Wagenkastens parallele Schwenkachse
schwenkbar an einem am Wagenkasten befestigten ersten Drehzapfen 308.2 bzw.
zweiten Drehzapfen 308.8 angelenkt.
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Der
jeweilige Stützhebel 309.1 der Antriebsmotoreinheiten 309 weist
dabei ein Gelenk auf, welches unter anderem eine Schwenkachse 309.3 aufweist,
die zur Querachse 302.2 des Wagenkastens (in der dargestellten
Neutralstellung) parallel ist, während es um die Hochachse
des Wagenkastens im Wesentlichen starr ist. Hierdurch wird beispielsweise ein
Einfedern der jeweiligen Federstufe 304, 306 ermöglicht,
während die definierte Wendebewegung des jeweiligen Radsatzes 305, 307 sichergestellt
ist. Sitzt der jeweilige Drehzapfen beispielsweise in einem (in
der dargestellten Neutralstellung) in Richtung der Querachse 302.2 verlaufenden
Langloch im Stützhebel 309.1 sind auch Verschiebungen des
jeweiligen Radsatzes 305, 307 in Richtung der
Querachse möglich. Ebenso können solche Querbewegungen
aber auch durch entsprechende Elastizitäten der jeweiligen
Drehzapfenanordnung mit dem jeweiligen Drehzapfen 308.2, 308.8 aufgenommen
werden.
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Der
jeweilige Stützhebel 309.1 ist weiterhin über
ein im Bereich der Schwenkachse 309.3 angeordnetes Motorpendel 309.2 als
Drehmomentstütze an dem Wagenkasten abgestützt.
Dies hat den Vorteil, dass es beim Einfedern der jeweiligen Federstufe 304, 306 nicht
zu Verspannungen kommt.
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Es
versteht sich jedoch, dass das Gelenk mit der Schwenkachse 309.3 bei
anderen bevorzugten (weil sehr einfach gestalteten) Varianten der
Erfindung auch fehlen kann und die Nickbewegung beim Einfedern der
jeweiligen Federstufe 304, 306 durch entsprechende
Elastizitäten der Drehzapfenanordnung mit dem jeweiligen
Drehzapfen 308.2, 308.8 aufgenommen werden kann.
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Die
in die Antriebsmotoreinheiten 309 integrierte Wendeeinrichtung 308 bewirkt
zum einen, dass dem jeweiligen Radsatz 305, 307 bei
einer Auslenkung eines der Räder eines der Radsätze 305, 307 in
Richtung der Längsachse 302.1 eine definierte Wendebewegung
um eine (im dargestellten Ruhezustand) zur Hochachse des Wagenkastens
parallele Wendeachse aufgeprägt wird, was beim Durchfahren von
Gleisbögen im Hinblick auf die Reduktion des Anlaufwinkels
der Radkränze an der Schiene und damit den Verschleiß von
Rad und Schiene sowie die Geräuschentwicklung von Vorteil
ist.
-
Zum
anderen wird über die Wendeeinrichtung über wenige
Bauteile auf kurzer Strecke eine definierte Krafteinleitung von
den Radsätzen 305, 307 in den Wagenkasten 302 erzielt.
Dies ist insofern günstig als eine besonders kompakte Konstruktion mit
wenigen, einfach gestalteten Bauteilen erzielt wird, welche im Fahrwerk 303 ausreichend
Raum für weitere Komponenten, wie beispielsweise Bremsen (aus
Gründen der Übersichtlichkeit in 4 nicht dargestellt)
etc. zur Verfügung stellt. Insbesondere bei Lokomotiven,
bei denen eine hohe Antriebsleistung erforderlich ist, ist dies
von besonderem Vorteil.
-
Die
beiden Antriebsmotoreinheiten 309 sind wiederum über
eine Koppeleinrichtung 310 miteinander gekoppelt. Die Koppeleinrichtung 310 umfasst hierzu
eine Koppelfedereinrichtung in Form einer Koppelfeder 310.1,
welche mit den beiden Antriebsmotoreinheiten 309 verbunden
ist. Weiterhin umfasst die Koppeleinrichtung 310 einen
Dämpfer 310.2, der ebenfalls mit den beiden Antriebsmotoreinheiten 309 verbunden
ist.
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Die
Koppelfeder 310.1 setzt einer gegenseitigen Auslenkung
der Antriebsmotoreinheiten 309 aus der in 4 dargestellten
Neutralstellung eine elastische Rückstellkraft entgegen.
Hierdurch ist beispielsweise beim Durchfahren von Gleisbögen
eine zumindest annähernd bogenradiale Einstellung der Radsätze 305, 307 gegen
die Rückstellkraft der Koppelfeder 310.1 möglich,
während die Koppelfeder 310.1 im geraden Gleisabschnitt
eine unter fahrdynamischen Gesichtspunkten vorteilhafte Rückstellung der
Radsätze 305, 307 in die Neutralstellung
bewirkt. Der Dämpfer 310.2 bedämpft dabei
die Relativbewegungen zwischen den beiden Antriebsmotoreinheiten 309 und
trägt so in vorteilhafter Weise zur Verbesserung der Laufeigenschaften
im geraden Gleis bei. Es versteht sich jedoch, dass die Koppelfeder 310.1 und/oder
der Dämpfer 310.2 bei anderen erfindungsgemäßen
Fahrzeugen, insbesondere Fahrzeugen, die für geringere
Fahrgeschwindigkeiten gedacht sind, auch fehlen kann.
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Viertes Ausführungsbeispiel
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Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 5 ein viertes
bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Schienenfahrzeugs in Form einer Lokomotive 401 beschrieben.
Die 5 zeigt die Lokomotive 401 dabei in einer
der 2 ähnlichen, schematischen Ansicht. Die
Lokomotive 401 entspricht in ihrer grundsätzlichen
Gestaltung und Funktionsweise weit gehend der Lokomotive 201 aus 3,
sodass hier weit gehend auf die obigen Ausführungen verwiesen
wird und lediglich auf die Unterschiede eingegangen werden soll.
Insbesondere sind identische oder ähnliche Komponenten
mit um den Wert 200 erhöhten Bezugszeichen versehen.
-
Der
Wagenkasten (nicht dargestellt) ist auch bei der Lokomotive 401 über
eine einstufige Federung direkt auf einem ersten Fahrwerk 403 abgestützt,
d. h. er stützt sich über eine einzige Federstufe 404 auf
den Radlagern 405 und über eine einzige Federstufe 406 auf
den Radlagern eines zweiten Radsatzes 407 ab.
-
Wie
der 4 zu entnehmen ist, besteht der Unterschied zu
der Ausführung aus 3 darin,
dass die um die Hochachse (z-Achse) schwenkbare Anlenkung des ersten
Querträgers 408.1 und des zweiten Querträgers 408.7 am
Wagenkasten über die Koppeleinrichtung 410 erfolgt,
welche den ersten Querträger 408.1 und den zweiten
Querträger 408.7 miteinander koppelt.
-
Hierzu
sitzt ein Koppelelement 410.3 um die Hochachse (z-Achse)
schwenkbar auf einem am Wagenkasten befestigten Drehzapfen 408.2.
Das Koppelelement 410.3 ist einerseits mit dem ersten Querträger 408.1 und
andererseits mit dem zweiten Querträger 408.7 verbunden.
Da die beiden Querträger 408.1, 408.7 wiederum über
Längslenker 408.3 bis 408.6 mit den beiden
Radsätzen 405, 407 verbunden sind, kann
das Koppelelement 410.3 starr mit den beiden Querträgern
verbunden sein, sodass den beiden Radsätzen eine gleichläufige
Wendebewegung aufgeprägt wird.
-
Im
gezeigten Beispiel ist das Koppelelement 410.3 jedoch über
ein erstes Koppelgelenk 410.4 um die Hochachse (z-Achse)
schwenkbar mit dem ersten Querträger 408.1 verbunden.
Hierdurch ist es möglich, dass die beiden Querträger 408.1, 408.7 gegenläufige
oder zumindest unterschiedliche Wendebewegungen ausführen.
Es versteht sicher bei, dass bei anderen Varianten der Erfindung
auch vorgesehen sein kann, dass das erste Koppelgelenk 410.4 mit
dem Drehzapfen 408.2 zusammenfällt, mithin also
beide Querträger 408.1, 408.7 schwenkbar
an dem Drehzapfen 408.2 angelenkt sind.
-
Eine
Koppelfeder 410.1 der Koppeleinrichtung 410 setzt
wiederum einer gegenseitigen Auslenkung der Querträger 408.1 und 408.7 aus
der in 5 dargestellten Neutralstellung eine elastische Rückstellkraft
entgegen. Hierdurch ist beispielsweise beim Durchfahren von Gleisbögen
eine zumindest annähernd bogenradiale Einstellung der Radsätze 405, 407 gegen
die Rückstellkraft der Koppelfeder 410.1 möglich,
während die Koppelfeder 410.1 im geraden Gleisabschnitt
eine unter fahrdynamischen Gesichtspunkten vorteilhafte Rückstellung
der Radsätze 405, 407 in die Neutralstellung
bewirkt. Der Dämpfer 410.2 bedämpft dabei
die Relativbewegungen zwischen den beiden Querträger 408.1 und 408.7 und
trägt so in vorteilhafter Weise zur Verbesserung der Laufeigenschaften
im geraden Gleis bei. Es versteht sich jedoch, dass die Koppelfeder 410.1 und/oder
der Dämpfer 410.2 bei anderen erfindungsgemäßen
Fahrzeugen, insbesondere Fahrzeugen, die für geringere
Fahrgeschwindigkeiten gedacht sind, auch fehlen kann.
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Weiterhin
versteht es sich, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch
vorgesehen sein kann, dass die beiden Querträger nicht über
die Längslenker 408.2 bis 408.6 sondern
(wie schon oben im Zusammenhang mit dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben)
direkt, insbesondere im Wesentlichen starr, an den Radsätzen 405, 407 angebunden
sein können. In diesem Fall kann neben dem ersten Koppelgelenk 410.4 ein
zweites Koppelgelenk vorgesehen sein (in 5 durch
die gestrichelte Kontur 410.5 angedeutet), über
das das Koppelelement 410.3 mit dem zweiten Querträger 408.7 verbunden ist.
In diesem Fall sind das erste und zweite Koppelgelenk 410.4, 410.5 so
gestaltet, dass sie ein Einfedern der Federstufen 404, 406 ermöglichen.
Hierzu kann das zweite Koppelgelenk 410.5 beispielsweise (wie
in 5 dargestellt) eine Schwenkachse aufweisen, die
(in der dargestellten Neutralstellung) parallel zur Querachse 402.2 verläuft.
Ebenso kann auch vorgesehen sein, dass das erste Koppelgelenk 410.4 und
das zweite Koppelgelenk 410.5 identisch ausgebildet sind.
Mithin kann also zu beiden Seiten des Drehzapfens 408.2 jeweils
ein Koppelgelenk nach Art des ersten Koppelgelenks 410.4 oder
jemals ein Koppelgelenk nach Art des zweiten Koppelgelenk 410.5 vorgesehen
sein.
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Hierbei
versteht es sich, dass die jeweiligen Schwenkachsen der Koppelgelenke 410.4, 410.5 natürlich
nicht über physische Schwenkachsen zur Verfügung
gestellt sein müssen. Vielmehr können die Schwenkachsen
wiederum durch eine entsprechende Elastizität des betreffenden
Gelenkkörpers (Elastomerelement, Gummischichtfeder etc.)
realisiert sein.
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Eine
Querbeweglichkeit (in Richtung der Querachse 402.2) und/oder
Nickbeweglichkeit (um die Querachse 402.2) der gesamten
Anordnung aus den Querträgern 408.1, 408.7 und
den zugehörigen Radsätzen 405, 407 kann
im Übrigen durch eine entsprechende Gestaltung der Drehzapfenanordnung mit
dem Drehzapfen 408.2 erzielt werden, beispielsweise eine
entsprechende Elastizität der Drehzapfenanordnung und/oder
ein entsprechendes Spiel innerhalb der Drehzapfenanordnung (z. B.
in einem Langloch im geführter Drehzapfen).
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Die
Wendeeinrichtung 408 bewirkt zum einen, dass dem jeweiligen
Radsatz 405, 407 bei einer Auslenkung eines der
Räder eines der Radsätze 405, 407 in
Richtung der Längsachse 402.1 eine definierte Wendebewegung
um eine (im dargestellten Ruhezustand) zur Hochachse des Wagenkastens
parallele Wendeachse aufgeprägt wird, was beim Durchfahren von
Gleisbögen im Hinblick auf die Reduktion des Anlaufwinkels
der Radkränze an der Schiene und damit den Verschleiß von
Rad und Schiene sowie die Geräuschentwicklung von Vorteil
ist.
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Wie
in 5 durch die gestrichelten Konturen 409 angedeutet,
können in das Fahrwerk 403 wiederum Antriebsmotoreinheiten
integriert sein. Insbesondere können diese mit dem zugehörigen
Querträger 408.1, 408.7 gekoppelt sein,
wobei bei einer starren Kopplung zwischen der Antriebsmotoreinheit 409 und
dem jeweiligen Querträger 408.1, 408.7 dann
natürlich eine im Wesentlichen starre Kopplung zwischen
den Querträger 408.1, 408.7 und dem zugehörigen
Radsatz 405, 407 vorliegt und vorzugsweise eine
der oben für diesen Fall geschilderten Gestaltungsvarianten
der Koppeleinrichtung 410 gewählt wird. In diesem
Fall ist weiterhin bevorzugt vorgesehen, dass der jeweilige Querträger 408.1, 408.7 über eine
Drehmomentstütze in Form eines Motorpendels 409.2 an
dem Wagenkasten abgestützt ist.
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Fünftes Ausführungsbeispiel
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Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 6 bis 8 ein
fünftes bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Schienenfahrzeugs in Form einer Lokomotive 501 beschrieben. Die 6 zeigt
die Lokomotive 501 dabei in einer der 2 ähnlichen,
schematischen Ansicht. Die Lokomotive 501 entspricht in
ihrer grundsätzlichen Gestaltung und Funktionsweise weit
gehend der Lokomotive 101 aus den 1 und 2,
sodass hier weit gehend auf die obigen Ausführungen verwiesen
wird und lediglich auf die Unterschiede eingegangen werden soll.
Insbesondere sind identische oder ähnliche Komponenten
mit um den Wert 300 erhöhten Bezugszeichen versehen.
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Der
Wagenkasten (nicht dargestellt) ist auch bei der Lokomotive 501 über
eine einstufige Federung direkt auf einem ersten Fahrwerk 503 abgestützt,
d. h. er stützt sich über eine einzige Federstufe 504 auf
den Radlagern 505 und über eine einzige Federstufe 506 auf
den Radlagern eines zweiten Radsatzes 507 ab.
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Wie
der 6 zu entnehmen ist, besteht ein wesentlicher Unterschied
zu der Ausführung aus 1 darin,
dass die mit den Radsätzen 505, 507 und
dem Wagenkasten verbundene, zwischen den Radsätzen 505, 507 angeordnete
Wendeeinrichtung 508 lediglich zwei Wendeeinheiten 508.9, 508.10 umfasst,
die auf beiden Seiten des Fahrwerks 503 angeordnet sind
und über den zweiten Radsatz 507 als Koppeleinheit
gekoppelt sind.
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Die
erste Wendeeinheit 508.9 umfasst einen ersten Winkelhebel 508.11 mit
einem ersten freien Hebelende und einem zweiten freien Hebelende, während
die zweite Wendeeinheit 508.10 einen zweiten Winkelhebel 508.12 mit
einem dritten freien Hebelende und einem vierten freien Hebelende
umfasst. Der jeweilige Winkelhebel 508.11, 508.12 ist zwischen
seinen freien Hebelenden um eine quer zur Längsachse 502.1 verlaufende
Schwenkachse schwenkbar am Wagenkasten angelenkt. Im vorliegenden
Beispiel verläuft diese Schwenkachse (in der dargestellten
Neutralstellung) jeweils parallel zur Hochachse (z-Achse).
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Das
erste Hebelende des ersten Winkelhebels 508.11 ist über
den ersten Längslenker bzw. Verbindungslenker 508.3 an
den ersten Radsatz 505 angelenkt, während das
dritte Hebelende des zweiten Winkelhebels 508.12 über
den zweiten Längslenker bzw. Verbindungslenker 508.5 an
dem ersten Radsatz 505 angelenkt ist. Das zweite Hebelende
des ersten Winkelhebels 508.11 und das vierte Hebelende
des zweiten Winkelhebels 508.12 sind an dem zweiten Radsatz 507 angelenkt,
mithin also über den zweiten Radsatz 507 als Koppeleinheit
miteinander verbunden. Hierdurch wird eine besonders einfache, kleine
bauende Gestaltung mit wenigen, robusten Komponenten erzielt.
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Die
Längslenker 508.3 und 508.5 sind jeweils
in hinlänglich bekannter Weise über elastische Elemente
an dem jeweiligen Winkelhebel 508.11, 508.12 bzw.
dem ersten Radsatz 505 angebunden. Die Längslenker 508.3 bis 508.6 sind
weiterhin jeweils in einer Ebene angeordnet, die (im dargestellten
Ruhezustand) parallel zur Längsmittenebene des Wagenkastens 502,
mithin also senkrecht zur Querachse 508.2 des Wagenkastens
verläuft. Daher erlauben sie unter anderem sowohl eine
Relativbewegung des ersten Radsatzes 505 bezüglich
des Wagenkastens in Richtung der Querachse 502.2 und der Hochachse 502.3 des
Wagenkastens.
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Weiterhin
liegen der Schwenkpunkt des jeweiligen Winkelhebels 508.11, 508.12 und
sein Anlenkpunkt an dem zweiten Radsatz 507 im dargestellten
Ruhezustand bzw. der dargestellten Neutralstellung in einer zur
Querachse 508.2 des Wagenkastens senkrechten Ebene. Demgemäß bilden
die beiden Winkelhebel 508.11, 508.12 eine Querführung des
zweiten Radsatzes 507, welche eine Relativbewegung des
zweiten Radsatzes 507 bezüglich des Wagenkastens 502 in
Richtung der Querachse 502.2 und der Hochachse 502.3 des
Wagenkastens 502.
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Die
Wendeeinrichtung 508 bewirkt zum einen, dass dem ersten
Radsatz 505 bei einer Auslenkung eines seiner Räder
in Richtung der Längsachse 502.1 eine definierte
Wendebewegung um eine (im dargestellten Ruhezustand) zur Hochachse
des Wagenkastens parallele Wendeachse aufgeprägt wird. Der
zweite Radsatz 507 wird dabei in Richtung der Querachse 502.2 verschoben.
Beides ist beim Durchfahren von Gleisbögen im Hinblick
auf die Reduktion des Anlaufwinkels der Radkränze an der Schiene
und damit den Verschleiß von Rad und Schiene sowie die
Geräuschentwicklung von Vorteil.
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Hierbei
versteht es sich, dass durch eine Neigung der Ebene, in welcher
der Schwenkpunkt des jeweiligen Winkelhebels 508.11, 508.12 und
sein Anlenkpunkt an dem zweiten Radsatz 507 liegen, (in
der Neutralstellung) zur Querachse 508.2 des Wagenkastens
erreicht werden kann, dass der zweite Radsatz ebenfalls eine Wendebewegung
um eine Hochachse ausführt. Werden beispielsweise, wie
in 6 durch die gestrichelte Kontur 508.13 angedeutet,
die Schwenkpunkte der Winkelhebel 508.11, 508.12 bezüglich
des Anlenkpunkts an dem zweiten Radsatz 507 weiter nach
innen in Richtung der Längsmittenebene versetzt, führen
die beiden Radsätze 505, 507 (mit einer
gewissen durch den Versatz beeinflussbaren Übersetzung)
eine gleichlaufende Wendebewegung aus.
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Werden
die Schwenkpunkte der Winkelhebel 508.11, 508.12 jedoch
weiter nach außen versetzt, kommt es zu einer gegenläufigen
Wendebewegung der Radsätze 505, 507 Zum
anderen wird über die Wendeeinrichtung über wenige
Bauteile auf kurzer Strecke eine definierte Krafteinleitung von
den Radsätzen 505, 507 in den Wagenkasten 502 erzielt. Dies
ist insofern günstig als eine besonders kompakte Konstruktion
mit wenigen, einfach gestalteten Bauteilen erzielt wird, welche
im Fahrwerk 503 ausreichend Raum für weitere Komponenten,
wie beispielsweise Antriebsmotoreinheiten hoher Leistung (wie sie
in 6 durch die gestrichelte Kontur 509 angedeutet
sind), Bremsen (aus Gründen der Übersichtlichkeit
in 6 nicht dargestellt) etc. zur Verfügung
stellt. Insbesondere durch die Nutzung des zweiten Radsatzes 507 als
Koppeleinheit zwischen den beiden Wendeeinheiten 508.9 und 508.10 ergibt sich
eine weitere Bauraumeinsparung. Insbesondere bei Lokomotiven, bei
denen eine hohe Antriebsleistung erforderlich ist, ist dies von
besonderem Vorteil. Es versteht sich jedoch, dass diese Gestaltung
natürlich auch bei einem Fahrwerk ohne fahrwerksinterne Antriebsmotoren
zum Einsatz kommen kann.
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Die 7 zeigt
Alternativen der Koppeleinheit zwischen den beiden Wendeeinheiten 508.9, 508.10.
So kann zum einen eine separate Koppelstange vorgesehen sein, wie
dies in 7 durch die gestrichelte Kontur 508.14 angedeutet
ist. Ebenso kann aber auch eine hydraulische Koppeleinheit 508.15 vorgesehen
sein, bei der ein freies Hebelende der jeweiligen Hebels 508.11, 508.12 (der
dann, wie 7 zu entnehmen ist, nicht notwendigerweise
ein Winkelhebel sein muss) auf einen Hydraulikzylinder 508.16, 508.17 wirkt,
deren Arbeitsräume entsprechend hydraulisch gekoppelt sind.
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Hierbei
versteht es sich weiterhin, dass bei anderen Varianten der Erfindung
die Längslenker 508.3, 508.5 und die
Hebel 508.11, 508.12 auch fehlen können
und die hydraulisch gekoppelten Hydraulikzylinder 508.16, 508.17 (wie
in 7 durch die gestrichelte Kontur 508.22 angedeutet)
einerseits direkt am Wagenkasten und andererseits direkt an dem
zugehörigen Radsatzlager 505.1, 505.2 angreifen
können. Hierdurch kann eine besonders kompakte Gestaltung
erzielt werden.
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Die 8 zeigt
die vierachsige Lokomotive 501, deren Wagenkasten 502 auf
zwei identischen Fahrwerken 503 abgestützt ist,
wie sie in 6 dargestellt sind. Die beiden
Fahrwerke 503 sind (in der dargestellten Neutralstellung)
symmetrisch zu einer zur Längsachse 502.1 senkrechten
Quermittenebene des Wagenkastens 502 angeordnet. Beim Durchfahren
von Gleisbögen erfahren die beiden äußeren, den
Fahrzeugenden nächstgelegenen Radsätze jeweils
eine Wendebewegung, während die beiden mittleren Radsätze
lediglich eine Verschiebung in Richtung der Querachse 502.2 erfahren.
Dies im Hinblick auf die Reduktion des Anlaufwinkels der Radkränze
an der Schiene und damit den Verschleiß von Rad und Schiene
sowie die Geräuschentwicklung von Vorteil.
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Sechstes Ausführungsbeispiel
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Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 9 und 10 ein
sechstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Schienenfahrzeugs in Form einer Lokomotive 601 beschrieben.
Die 9 bzw. 10 zeigen
die Lokomotive 601 dabei in einer der 1 bzw. 2 ähnlichen, schematischen
Ansicht. Die Lokomotive 601 entspricht in ihrer grundsätzlichen
Gestaltung und Funktionsweise weit gehend der Lokomotive 101 aus
den 1 und 2, sodass hier weit gehend auf
die obigen Ausführungen verwiesen wird und lediglich auf
die Unterschiede eingegangen werden soll. Insbesondere sind identische
oder ähnliche Komponenten mit um den Wert 500 erhöhten
Bezugszeichen versehen.
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Der
Wagenkasten 602 ist auch bei der Lokomotive 601 über
eine einstufige Federung direkt auf einem ersten Fahrwerk 603 abgestützt,
d. h. er stützt sich über eine einzige Federstufe 604 auf
den Radlagern 605 und über eine einzige Federstufe 606 auf den
Radlagern eines zweiten Radsatzes 607 ab.
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Wie
der 9 und 10 zu entnehmen ist, besteht
ein wesentlicher Unterschied zu der Ausführung aus 1 darin,
dass die mit den Radsätzen 605, 607 und
dem Wagenkasten verbundene, zwischen den Radsätzen 605, 607 angeordnete
Wendeeinrichtung 608 eine Wendeeinheit 608.18 mit
einer Koppelwelle 608.19, einem ersten Koppelhebel 608.20 und
einem zweiten Koppelhebel 608.21 auf.
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Die
Koppelwelle 608.19 weist eine Längsachse auf,
die sich in Richtung der Querachse 602.2 des Wagenkastens 602 erstreckt.
Die Koppelwelle 608.19 ist um eine zur Querachse 602.2 des
Wagenkastens 602 parallele Drehachse drehbar am Wagenkasten 602 gelagert.
Der erste Koppelhebel 608.20 ist drehfest auf einem ersten
Ende der Koppelwelle 608.19 angeordnet und an dem ersten
Radsatz 605 über einen Längslenker bzw.
Koppellenker 608.3 angelenkt sowie an dem zweiten Radsatz 607 über
einen Längslenker bzw. Koppellenker 608.4 angelenkt.
Der zweite Koppelhebel 608.21 ist drehfest auf dem anderen,
zweiten Ende der Koppelwelle 608.19 angeordnet und an den
ersten Radsatz 605 einen Längslenker bzw. Koppellenker 608.5 angelenkt
sowie an dem zweiten Radsatz 607 über einen Längslenker
bzw. Koppellenker 608.6 angelenkt.
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Der
erste Koppelhebel 608.20 und der zweite Koppelhebel 608.21 sind
bezüglich der Längsachse der Koppelwelle 608.19 um
180° zueinander verdreht angeordnet, wobei der erste Koppelhebel 608.20 in der
gezeigten Neutralstellung nach in Richtung der Hochachse 602.3 des
Wagenkastens nach oben weist. Hierdurch wird erreicht, dass dem
ersten Radsatz 605 und dem zweiten Radsatz 607 bei
einer Auslenkung eines ihrer Räder in Richtung der Längsachse 602.1 des
Wagenkastens 602 eine (im vorliegenden Beispiel gleichläufige)
Wendebewegung um eine in Richtung der Hochachse 602.3 verlaufende Wendeachse
aufgeprägt wird. Durch die Nutzung der eine Torsionswelle
darstellenden Koppelwelle 608.19 kann eine besonders Platz
sparende Konfiguration erzielt werden, da sich die Koppelwelle 608.19 nur um
ihre Längsachse drehen können muss, sodass für
die Durchführung der Koppelwelle 608.19 von der einen
Fahrzeugseite zur anderen Fahrzeugseite nur wenig Bauraum erforderlich
ist.
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Der
erste Koppelhebel 608.20 und der zweite Koppelhebel 608.21 können
grundsätzlich um einen beliebigen geeigneten Winkel zueinander
verdreht sein, solange sichergestellt ist, dass den Radsätzen 605, 607 bei
einer Drehung der Koppelwelle 608.19 noch eine entsprechende
Wendebewegung aufgeprägt wird.
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Über
den jeweiligen Abstand zwischen der Drehachse der Koppelwelle 608.19 und
den der Anlenkpunkten der Koppellenker 608.3, 608.5 zum
ersten Radsatz 605 bzw. der Koppellenker 608.4, 608.6 zum
zweiten Radsatz 607 ist in einfacher Weise eine nahezu
frei wählbare Übersetzung zwischen der Wendebewegung
des ersten Radsatzes 605 und des zweiten Radsatzes 607 möglich.
Insbesondere ist es auch möglich, sofern die Anlenkpunkte
der Koppellenker 608.3, 608.5 zum ersten Radsatz 605 und
die Anlenkpunkte der Koppellenker 608.4, 608.6 zum zweiten
Radsatz 607 auf unterschiedlichen Seiten bezüglich
der Drehachse der Koppelwelle 698 angeordnet sind, eine
gegenläufige Wendebewegung der beiden Radsätze 605, 607 zu
erzielen.
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Die
Koppellenker 608.3 bis 608.6 sind jeweils in hinlänglich
bekannter Weise über elastische Elemente an dem jeweiligen
Koppelhebel 608.20, 608.21 bzw. dem betreffenden
Radsatz 605, 607 angebunden. Die Längslenker 608.3 bis 608.6 sind
weiterhin jeweils in einer Ebene angeordnet, die (im dargestellten
Ruhezustand) parallel zur Längsmittenebene des Wagenkastens 602,
mithin also senkrecht zur Querachse 608.2 des Wagenkastens
verläuft. Daher erlauben sie unter anderem sowohl eine
Relativbewegung der Radsätze 605, 607 bezüglich
des Wagenkastens in Richtung der Querachse 602.2 und der
Hochachse 602.3 des Wagenkastens.
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Die
Wendeeinrichtung 608 bewirkt wie erwähnt zum einen,
dass den Radsätzen 605, 607 bei einer
Auslenkung eines ihrer Räder in Richtung der Längsachse 602.1 eine
definierte Wendebewegung um eine (im dargestellten Ruhezustand)
zur Hochachse des Wagenkastens parallele Wendeachse aufgeprägt
wird. Dies ist beim Durchfahren von Gleisbögen im Hinblick
auf die Reduktion des Anlaufwinkels der Radkränze an der
Schiene und damit den Verschleiß von Rad und Schiene sowie
die Geräuschentwicklung von Vorteil.
-
Zum
anderen wird über die Wendeeinrichtung über wenige
Bauteile auf kurzer Strecke eine definierte Krafteinleitung von
den Radsätzen 605, 607 in den Wagenkasten 602 erzielt.
Dies ist insofern günstig als eine besonders kompakte Konstruktion mit
wenigen, einfach gestalteten Bauteilen erzielt wird, welche im Fahrwerk 603 ausreichend
Raum für weitere Komponenten, wie beispielsweise Antriebsmotoreinheiten 609 hoher
Leistung, Bremsen (aus Gründen der Übersichtlichkeit
in 6 nicht dargestellt) etc. zur Verfügung
stellt. Insbesondere bei Lokomotiven, bei denen eine hohe Antriebsleistung
erforderlich ist, ist dies von besonderem Vorteil. Es versteht sich
jedoch, dass diese Gestaltung natürlich auch bei einem
Fahrwerk ohne fahrwerksinterne Antriebsmotoren zum Einsatz kommen
kann.
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Die
vorliegende Erfindung wurde vorstehend ausschließlich anhand
von Beispielen einer Lokomotive beschrieben. Es versteht sich jedoch,
dass die Erfindung jedoch auch bei beliebigen anderen Schienenfahrzeugen
zur Anwendung kommen kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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