DE1755733A1

DE1755733A1 - Drehgestell fuer schienenfahrzeuge

Info

Publication number: DE1755733A1
Application number: DE19681755733
Authority: DE
Inventors: Hilfing Karl Erik; Nils Artur Pettersson
Original assignee: Haegglund and Soener AB
Current assignee: Haegglund and Soener AB
Priority date: 1968-06-14
Filing date: 1968-06-14
Publication date: 1973-03-01

Description

Anmelderin; Firma Aktiebola^et Hägglund 4 Söner Titel: Drehgestell für Schienenfahrzeuge

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Drehgestell für Schienenfahrzeuge, zur Erhöhung der Fahrsicherheit, -geschwindigkeit und -behaglichkeit, bei welchem der Drehgestellrahmen aus zwei T-förmigen, aneinander elastisch befestigten Rahmenteilen besteht und der Wagenkasten über Luftfedern, in Reihe geschaltet mit Stahlschraubenfedern, gegen zwei Drehgestelle abgestützt ist.

Bei bekannten Drehgestellen dieser Art sind eine Reihe von Nachteilen vorhanden, die den Betrieb der Fahrzeuge erschweren. Einer dieser Nachteile besteht darin, daß bereits bei mittleren Geschwindigkeiten die Fahrbehaglichkeit für Passagiere nicht den neuzeitlichen Ansprüchen gerecht wird. Ein anderer Nachteil ist, daß dps schnelle Anfahren und Bremsen, bedingt durch hohe Fahrgeschwindigkeiten und kurze Aufenthaltspausen auf den Bahnhöfen, eine erhöhte Gefahr für Gleiten der Räder aijf den Schienen und dadurch bewirkte unregelmäßige Abnutzung der Räder mit sich bringt, nämlich deshalb, weil bei starker negativer oder positiver Beschleunigung die Achsdruckverteilung ungleichmäßig wird und das Gleiten bei denjenigen Rädern beginnt, die den geringsten Achsdruck aufweisen. Diese Nachteile setzen die Fahrsicherheit und -behaglichkeit in hohem Grad herab und haben somit zur Folge, daß die Fahrgeschwindigkeit nicht auf die gewünschte Höhe gebracht werden kann, um ein angestrebtes Ffhrplanprogramm mit hoher Reisegeschwindigkeit durchführen zu können.

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Die vorliegende Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, die oben geschilderten Nachteile weitgehend zu beseitigen^ und ein Drehgestell zu schaffen, das modernen Anforderungen entspricht. Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch die Kombination, daß die Luft- und Schraubenfedern mit ihren Übergangsstellen zwischen Luft- und Schraubenfederteil an den Außenenden eines U-förmigen Bügels starr befestigt sind, dessen Jochteil als über die gesamte Wagenbreite sich erstreckendes, torsionsbeanspruchtes Rohr ausgebildet und im Wagenkasten drehbar gelagert ist, sowie aus der Quermittenebene der Drehgestelle in Richtung auf das jewei*- lige Ende des Wagenkastens zu versetzt sind, daß die Seitenkräfte des Wagenkastens durch, einen an demselben starr befestigten ^ Zapfen und an dessen oberen Ende angeordneten; quer zur Fahrt-™ richtung gerichteten Kupplungsstangen auf das Drehgestell übertragen werden„ und daß die Beschleunigungskräfte zwischen Drehgestell und Wagenkasten vom unteren Ende des Zapfens über einen am Drehgestell angeordneten Angriffspunkt übertragen werden, dessen Höhe über der Schienenoberkante gleich der Freigangshöhe des Drehfahrgestells ist.

Die Zeichnung zeigt ein Λusführungsbeispiel der Erfindung, und zwar zeigt

Fig. 1 das Fahrgestell von oben gesehen, Fig. 2 das Fahrgestell von der Seite gesehen, Fig. 3 ein Perspektivbild des Fahrgestells, teilweise als Schnitt,

Fig. 4 ein Schema, das die Verteilung der statischen und dynamischen Kräfte darstellt.

Das Drehgestell hat einen Rahmen, der aus zwei im wesentlichen gleichen T-förmigen Rahmenteilen 10 und 10' mit je einem längs-.gehenden Balken 12, 12V und je einem, an letzterem starr befestigten quergehenden Balken 14, 14' besteht. Die quergehenden Balken 14, 14' sind am jeweiligen gegenüberliegenden Längsbalken 12, 12' gelenkig und elastisch mittels einer Hülse 16 bzw. 16' befestigt, die einen Zapfen 18, 18· umgibt, der am Längsbalken 12', 12 befestigt ist. Der Zwischenraum zwischen Hülse 16, 16' und Zapfen 18', 18 ist durch eine Gummibuchse 20, 20» ausgefüllt. Die Querbalken 14, 14' erhalten dadurch eine ela-

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stische Bewegungsmöglichkeit in Höhen- und Seitenrichtung gegenüber den Längsbalken 12', 12.

An ihren Enden sind die Längsbalken 12, 12' mit Lagern zur Aufnahme von Radachsen 22, 24 mit je einem Radpaar 26, 26¹ und 28, 28' versehen. Die Lager für die Radachsen 22, 24 sind elastisch angeordnet, sodaß die Radachsen eine gewisse Bewegungsfreiheit gegenüber den Längsbalken 12, 12' haben. Dadurch, daß die Rahmenteile 10, 10' T-förmig ausgeführt und elastisch miteinander verbunden und die Lager der Radachsen elastisch in den Rahmenteilen angeordnet sind, kann sich jedes Rad je nach Höhenlage des Anlagepunktes auf den Schienen individuell einstellen, so daß hierdurch der Druck auf die ^äder weitgehend ausgeglichen wird.

Der Wagenkasten 70 (Fig. 3) des Fahrzeugs ruht auf r,wei Federungseinrichtungen 30, 30'. Sie sind aus der Quermittenebene zwischen den Radachsen 22, 24 etwas versetzt, wozu zwei Schlitze 32, 32' in den Längsbalken 12, 12* angeordnet sind. Während die Schwerkräfte des Kastens 70 von den Federungen 30, 30' aufgenommen werden, ist zur Übertragung der Zug-, Beschleunigungsund Seitenkräfte zwischen Kasten und Drehgestell an letzterem ein Zapfen 36 starr befestigt, der in eine am Drehgestell befestigte Hülse 34 teleskopisch eingreift. Die Hülse 34 ist an ihrem oberen Ende mit einem Doppelarm 38 starr vereinigt, der sich in Längsrichtung des Drehgestells erstreckt und dessen beide Enden mit je einem Ring 40 bzw. 40' ausgebildet sind. In diese Ringe greifen quergerichtete Kupplungsstangen 42, 42' ein, die i mit ihrem anderen -^nde sich in Ringe 44, 44'hineinerstrecken, welche an den Längsbalken 12, 12' starr befestigt sind, wobei zwischen den Enden der Kupplungsstangen 42, 42^|; und der Innenwand der_ Ringe 40, 40', 44, 44' nicht gezeigte Gummibuchsen angeordnet sind, die eine elastische Verbindung herstellen. Der Doppelarm 38 und die Kupplungsstangen 42, 42' dienen dazu, die Seitenkräfte 8 des Kastens 70 auf das Fahrgestell zu übertragen. An ihrem unteren Ende ist die Hülse 34 mit einem zweiten quergerichteten Doppelarra 46 ausgebildet, dessen beide Enden mit je einem längngerifihteten Kupplungsglied AK, 48· elastisch verbunden :vind, die an Konsolen 68 (Fig. 3) angreifen, welche unterhalb dor üuor-

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balken 14, 14' an denselben befestigt sind. Der Angriffspunkt der Kupplungsglieder 48, 48' an den Konsolen 68 liegt nur wenig über der Oberkante der Schienen 116 und wird-so tief angeordnet, wie es die Freigangshöhe Y des Drehgestells erlaubt. Am Übergang zwischen dem Doppelarm 46 und den beiden Kupplungsgliedern 48, 48· sind Gummibuchsen 50, 50' vorgesehen, um eine elastische Verbindung herzustellen.

Die beiden Radachsen 22, 24 werden von je einem Motor 52, 54 angetrieben, die an den beiden Querbalken 14', 14 befestigt sind. Die Motoren sind mit Hilfe von elastischen Kupplungen 56, 58 und Getrieben 60, 62 mit der zugehörigen Radachse 22, 24 verbunden. Die Getriebe 60, 62 sind mit Gummifedern 64, 66 an den Querbalken 14', 14 angebracht.

Die Federungseinrichtung 30, 30· ist nach Fig. 2 wie folgt ausgeführt. Am Boden des Wagenkastens 70 ist ein Querbalken 74 befestigt, der an seinen beiden Enden mit Schalen 72 für Luftfederbälge 84 ausgeformt ist. In jede Schale 72 greift ein unteres Anschlußorgan in Form einer umgekehrten, glockenähnlichen kleineren Schale 78 ein, die am äußeren Ende eines Stabilisatorarmes 80 angebracht ist, dessen entgegengesetztes Ende an einem Torsionsrohr 82 starr befestigt ist. Das Torsi— onsrohr 82 ist an seinen beiden Enden mittels Zapfen 83 im Boden des Kastens 70 gelagert. Die Stabilisatorarme 80 und das Torsionsrohr 82 bilden zusammen einen U—förmigen Torsionsbügel, der die beiden Innenschalen 78 der Luftfedern miteinander verbindet, wie auch aus Fig. 3 hervorgeht. Die Luftfederbälge 84 zwischen der äußeren Schale 72 und der inneren Schale 78 sind bsp. als sogenannte Rollbälge ausgeführt, so daß der Hb'henab— stand zwischen den Schalen 72, 78 innerhalb verhältnismäßig weiter Grenzen verändert werden kann, wobei die innere Schale 78 mit dem Arm 80 um die Zapfen des Torsiorisrohrs 82 geschwenkt wird. Diese Schwenkungsbewegung wird von dem Torsionsrohr 82 nicht hindernd beeinflußt, vorausgesetzt, daß die Bewegung der beiden inneren Schalen 78 gleichartig und synchron erfolgt. Bei vorkommenden Abweichungen von dieser gleichförmigen Bewegung werden die beiden Schwenkarme 80 gegeneinander verdreht, wobei

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das Rohr 82 eine Torsionsbeanspruchung erfährt. Das Torsionsrohr 82 ist so bemessen, daß die Bewegung der beiden Arme 80 gegeneinander gering wird, wodurch die Bewegungen der beiden inneren Schalen 78 als im wesentlichen gleich oder synchron angesehen werden können. Die Aufgabe des Torsionfsrohrs 82 besteht darin, das Fahrzeug gegen Schlingern zu stabilisieren. Durch die Anordnung des Torsionsrohrs können die beiden Luftfedern in jedem Drehgestell miteinander kommunizieren, was eine günstige Druckverteilung auf die Räder und somit eine nur sehr geringe Entgleisungsgefahr mit sich bringt.

Um unabhängig von der Belastung des Wagenkastens 70 einen hauptsächlich konstanten Abstand zwischen diesem und dem Drehgestell 10 einhalten zu können, ist ein Niveauventil 86 vorge- | sehen, das an eine nicht gezeigte Druckluftquelle angeschlossen ist und den Luftdruck im Innenraum 76 der Luftfeder so regelt, daß der Abstand zwischen Kasten und Drehgestell gleichbleibt. Das Niveauventil 86 ist mit einer Verzögerungseinrichtung in Form eines Öldämpfers versehen, wodurch eine Verzögerung des Öffnens oder Schließens um etwa 3 s erreicht wird. Die Betätigung des Ventils 86 erfolgt durch einen Einstellarm 88, der über ein einstellbares Federglied 90 mit einer Konsole 92 an dem Querbalken 14' des Drehgestells verbunden ist.

Die Innenglocke 78 der Luftfeder ist über ein Kugelgelenk 94 auf eine Stahlschraubenfeder 96 abgestützt, die ihrerseits über ein Stützglied 98 und ein Gummielement 100 auf dem Boden des hohlen Längsbalkens 10" ruht. Innerhalb der Schraubenfeder 96 ist ein Stoßdämpfer 102 vorgesehen. Nach gewisser Zusammendrückung der Feder 96 wird eine weitere Feder 104 wirksam, die zwischen dem Stützglied 98 und einem Flansch 106 angeordnet ist, der an einer Hülse ausgebildet ist, die sich vom oberen Ende der Schraubenfeder 98 nach unten erstreckt.

Wie aus Fig. 4 hervorgeht, sind die Angriffspunkte der statischen und dynamischen Wagenkräfte an den Drehgestellen auf eine besondere Weise angeordnet. Die Achslinie der kombinierten Luftschraubenfedern 76, 77 ist um eine Strecke χ aus der Mittenebene 124 bzw. 126 des Drehgestells 10, 11 nach dem jewei-

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ligen Außenende 128, 130 des Wagenkastens 70 zu versetzt. Dies ist aus folgenden Gründen geschehen. Die Federn 76, 77 haben selbstverständlich nur die Aufgabe, die senkrechte Schwerkraft des Kastens 70 auf die Drehgestelle 10, 11 zu übertragen. Dahingegen werden die bei positiver und negativer Beschleunigung des Fahrzeugs auftretenden waagerechten dynamischen Kräfte vom Kasten 70 auf die Drehgestelle mittels der starr am Kasten 70 bzw. Querbalken 74 befestigten Zapfen 36, 37 übertragen, die über ihre Kupplungsglieder 48, 49 die Konsolen 68, 69 angreifen.

Wenn das Brems- oder Antriebsmoment an allen Radachsen gleich ist, wird die maximale Beschleunigungsgröße des Fahrzeugs von der mit dem geringsten Raddruckwert belasteten Radachse abhängig. Die Beschleunigung darf hierbei diesen bestimmten Höchstwert nicht überschreiten, da anderenfalls ein Gleiten des Rads auf der Schiene auftritt, wobei außerdem beim Bremsen, wenn das Rad blockiert ist, ein Abschleifen und eine dadurch entstehende Abflachung der Radlauffläche an der Berührungsstelle stattfindet, die im höchsten Grade unerwünscht ist und zu unregelmäßigem Lauf mit Stoßen führt. Es ist deshalb von großer Bedeutung, daß der geringste Achsdruck, der vorkommen darf, so groß wie möglich wird, d. h., daß die Achsdruckverteilung so gleichmäßig wie möglich wird.

Bei üblichen Drehgestellen, bei denen die Strecke χ gleich 0 und y bsp. 0,6 m ist, wird bei einer Fahrrichtung entsprechend dem Pfeil 144 und negativer Beschleunigung (Bremsen) der Achsdruck des Radpaars 25 am geringsten und der Achsdruck des Radpaars 26 am größten. Dies beruht teilweise darauf, daß der Druck auf das Drehgestell 10 sichibrhöht und der Druck auf das Drehgestell 11 sich verringert, sowie teilweise darauf, daß die Druckverteilung innerhalb der Drehgestelle 10, 11 eine Erhöhung des Drucks auf die vorderen Radpaare 26, 27 und eine Verminderung des Drucks auf die hinteren Radpaare 24, 25 bewirkt. Bei positiver Beschleunigung (Anfahren) und unveränderter Anordnung der Angriffspunkte entsteht ein umgekehrtes Verhältnis, d. h. größter Achsdruck am Radpaar 25 und geringster am Radpaar 26. Dadurch, daß jedoch gemäß der Erfindung

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die Schwerkraftangriffspunkte des Wagenkastens 70 auf den beiden Drehgestellen 10, 11 versetzt werden, u. ζ. beim vorderen Drehgestell 10'in Richtung auf das dortige Ende des Kastens zu und beim hinteren Drehgestell 11 nach dem hinteren Ende des Kastens hin, und gleichzeitig die Angriffspunkte der dynamischen Beschleunigungskräfte soweit an die Schiene.n 116 herangerückt werden, wie es unter Berücksichtigung der Freigangshö— he der Drehgestelle möglich ist, bsp, y = 20cm oberhalb der Schienenoberfläche, erzielt man eine bedeutende Verbesserung der Achsdruckverhältnisse, d. h,, die Verteilung der Achsdruckwerte wird wesentlich gleichmäßiger.

Dadurch, daß man optimale Werte für χ und y wählt, und zwar für die am meisten vorkommenden Werte bei positiver und negativer Beschleunigung und bei durchschnittlicher Wagenkastenbe— lastung, erhält man eine derartige Verbesserung gegenüber bekannten Einrichtungen dieser Art, daß die Geschwindigkeit des Wagens wesentlich erhöht werden kann, gleichzeitig sich die Unterhaltungskosten für das Fahrzeug merkbar vermindern und der Fährkomfort für die Passagiere im Fahrzeug durch größere Stabilität des Wagenkastens, weiche Abfederung durch die Luftfedern und geringen Fahrgeräuschpegel imVagen beträchtlich erhöht wird.

Claims

Patentanspruch

Drehgestell für Schienenfahrzeuge zur Erhöhung der Fahrsicher— heit, -geschwindigkeit und -behaglichkeit, bei welchem der Drehgestellrahmen aus zwei T-förmigen, aneinander elastisch befestigten Rahmenteilen besteht und der Wagenkasten über Luftfedern, in Reihe geschaltet mit Stahlschraubenfedern, gegen zwei Drehgestelle abgestützt ist, gekennzeichnet durch die Kombination, daß die Luft- und Schraubenfedern (76, 98) mit ihren Übergangsstellen (94) zwischen Luft- und Schraubenfederteil an den Außenenden eines U-förmigen Bügels (80, 82, 80) starr befestigt sind, dessen Jochteil (82) als über die gesamte Wagenbreite sich(erstrekkendes, torsionsbeanspruchtes Rohr ausgebildet und im Wagenkasten (70) drehbar gelagert ist, sowie aus der Quermittenebene (124, 126) der Drehgestelle in Richtung auf das jeweilige Ende (128, 130) des Wagenkastens zu versetzt sind, daß die Seitenkräfte (8) des Wagenkastens durch einen an demselben starr befestigten Zapfen (36) und an dessen oberen Ende angeordneten, quer zur Fahrtrichtung gerichteten Kupplungsstangen (42, 42') auf das Drehgestell übertragen werden, und daß die Beschleunigungskräfte (A) zwischen Drehgestell und Wagenkasten vom unteren Ende des Zapfens (36) über einen am Drehgestell angeordneten Angriffspunkt (68) übertragen werden, dessen Höhe (Y) über der Schienenoberkante (116) gleich der Freigangshöhe des Drehfahrgestells ist.

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