DE19844707A1 - Triebfahrzeug, insbesondere Eisenbahn-Hochgeschwindigkeits-Triebfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Triebfahrzeug, insbesondere Eisen­ bahn-Hochgeschwindigkeits-Triebfahrzeug, mit zumindest einem, auf Radachsen federnd gelagertem Drehgestellrahmen und einem auf die­ sem federnd gelagerten Wagenkasten, wobei an dem Drehgestellrah­ men eine Motoreinheit in Nähe eines Radsatzes aufgehängt und über eine Kupplung mit dem Radsatz antriebsverbunden ist.

Ein Triebfahrzeug dieser Art geht beispielsweise aus der EP 0 589 864 B1 der Anmelderin hervor. Bei dieser bekannten Kon­ struktion ist eine Motor-Getriebe-Einheit innerhalb eines geschlossenen Rahmens angeordnet. Dabei ist die Motoreinheit in einem Punkt an ei­ nen Mittel-Querträger um eine Horizontalachse verschwenkbar ange­ lenkt und an einem Kopf-Querträger mit Hilfe von zwei im wesentlichen vertikal verlaufenden Blattfedern an zwei weiteren Punkten aufgehängt. Die Blattebene einer Feder verläuft dabei im wesentlichen parallel zur Fahrtrichtung, die Blattebene der zweiten Feder hingegen schräg zur Fahrtrichtung. Ein hydraulischer Dämpfer ist zwischen der Motoreinheit und dem Kopf-Querträger vorgesehen. Die Motor-Getriebe-Einheit wirkt dabei auch als Tilger für Schwingungen des Drehgestellrahmens um dessen Hochachse. Verschiedene Varianten dieses Konzepts hinsicht­ lich der Anordnung und Lage des Dämpfers und der Federn sind in der EP 0 589 866 B1 der Anmelderin gezeigt.

Die Federung von Eisenbahnfahrzeugen, insbesondere Triebfahrzeugen, erfolgt bekanntlich zweistufig, wobei eine erste Federung (= Primärfe­ derstufe) zwischen Radsatz und Drehgestellrahmen und eine zweite Federung (= Sekundärfederstufe) zwischen Drehgestellrahmen und Wagenkasten erfolgt. Es ist bekannt, daß bei Hochgeschwindigkeitszü­ gen die Abstimmung der Primärfederstufe besonders kritisch ist, wenngleich die erreichbare Grenzgeschwindigkeit natürlich von der Ge­ samtheit Primär- und Sekundärfederstufe abhängt. Generell ist man bemüht, das Trägheitsmoment des Drehgestellrahmens um seine Hochachse so weit als möglich zu verringern. Wenn man versucht, die geschlossene Rahmenbauweise des Drehgestells mit Kopfträgern, die beispielsweise in dem oben genannten Dokument beschrieben ist, zu verlassen, um das Trägheitsmoment zu verringern, - ergeben sich Pro­ bleme mit der Aufhängung der Motoreinheit, die sich bis zu gewissen Geschwindigkeiten, z. B. bis 200 km/h, gegebenenfalls starr mit dem Drehgestellrahmen verbinden läßt, die jedoch bei noch höheren Ge­ schwindigkeiten elastisch und gedämpft an dem Drehgestellrahmen befestigt sein muß. Da sonst ein zu großes, nicht mehr beherrschbares Trägheitsmoment vorliegt. Dies wird verständlich, wenn man bedenkt, daß die Anregungsenergie für Schwingungen des Drehgestells mit dem Quadrat der Fahrgeschwindigkeit steigt.

Eine Dreipunktaufhängung der Motoreinheit geht auch aus der DE 28 22 992 C2 als bekannt hervor, wobei elektromechanisch oder hydraulisch umschaltbare Kupplungselemente zwischen Fahrzeugrah­ men und Drehgestellrahmen bzw. zwischen Drehgestellrahmen und Motoreinheit vorgesehen sind, die abhängig davon geschaltet werden, ob das Fahrzeug auf geradem oder gebogenem Gleis fährt. Die Lösung ist entsprechend aufwendig und benötigt zusätzliche, entsprechend verläßliche Steuergeräte.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Triebfahrzeug zu schaffen, bei welchem die Aufhängung der Motoreinheit eine optimale Abfederung auch bei offenem Rahmen und bei hohen Geschwindigkeiten ermög­ licht.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von einem Triebfahrzeug der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß die Motoreinheit ausschließlich an Blattfedern aufgehängt ist und zumindest drei Blatt­ federn vorgesehen sind, deren Blattebenen im wesentlichen senkrecht, parallel zur Fahrtrichtung und parallel zueinander verlaufen.

Dank der Erfindung ergibt sich eine sehr einfache und doch wirkungs­ volle Konstruktion, die eine gefederte Aufhängung der auch als Schwingungstilger dienenden Motoreinheit ermöglicht. Die Konstrukti­ on nach der Erfindung ist überdies praktisch wartungsfrei und kann nicht zu Fehlfunktionen führen, da keine externen Steuerungen not­ wendig sind.

Bei einer besonders für offene Rahmen geeigneten Variante sind alle Blattfedern an einer Seite der Motoreinheit, nämlich bezüglich der Fahrtrichtung davor oder dahinter angeordnet.

Eine den Verhältnissen der üblichen Drehgestellrahmen sehr gut ange­ paßte Ausbildung zeichnet sich dadurch aus, daß je zwei übereinander angeordnete Blattfedern links und rechts der Motoreinheit vorgesehen sind.

In Hinblick auf ökonomische Herstellbarkeit kann mit Vorteil jede Blatt­ feder im wesentlichen rechteckförmig sein.

Um einfacher eine kleinere Quersteifigkeit zu erreichen, ist es zweck­ mäßig, wenn jede Blattfeder aus Federlamellen besteht. Dabei emp­ fiehlt es sich, wenn die Federlamellen aneinander liegen, wobei sie eine das Gleiten erleichternde Beschichtung besitzen oder wenn die Feder­ lamellen in Abstand voneinander gehalten sind. In letzterem Fall sind zweckmäßigerweise an den Enden jeder Blattfeder Abstandshalter zwi­ schen den Federlamellen angeordnet. Eine andere, Schmutzablagerun­ gen vermeidende Variante sieht vor, daß der Raum zwischen den Fe­ derlamellen mit einem Elastomer gefüllt ist.

Für die Kinematik der Bewegungen der Motoreinheit ist es zweckmä­ ßig, wenn die Blattfedern an ihren Enden fest eingespannt und mit dem Drehgestellrahmen bzw. der Motoreinheit starr verbunden sind.

Zweckmäßig ist es, wenn zwischen Motoreinheit und Drehgestellrah­ men zumindest ein Dämpfungsglied angeordnet ist, da sich über ein solches Dämpfungsglied die Abstimmung der Dämpfung eindeutig vor­ geben läßt. Dabei ist es in Hinblick auf eine wirksame Dämpfung im allgemeinen vorzuziehen, wenn das Dämpfungsglied zur Dämpfung von Bewegungen der Motoreinheit quer zur Fahrtrichtung eingerichtet ist. Insbesondere kann dann das Dämpfungsglied als hydraulischer, quer zur Fahrtrichtung angeordneter Stoßdämpfer ausgebildet sein.

Falls zumindest ein Anschlag für die Bewegung der Motoreinheit quer zur Fahrtrichtung vorgesehen ist, wird in einfacher Weise den unter­ schiedlichen Anforderungen zwischen Fahrten auf geraden Gleisen mit hoher Geschwindigkeit und Fahrten auf gebogenen Gleisen mit ent­ sprechend geringerer Geschwindigkeit entsprochen. Dabei ergibt sich eine konstruktiv einfache Lösung, falls in dem Dämpfungsglied zumin­ dest ein Anschlag integriert ist.

Zweckmäßige Ausgestaltungen zeichnen sich weiters dadurch aus, daß die Motoreinheit neben einer Radachse angeordnet ist oder die Mo­ toreinheit koaxial zur Radachse, diese umgebend, angeordnet ist.

In Hinblick auf ein möglichst geringes Trägheitsmoment um die Hoch­ achse ist es empfehlenswert, falls der Drehgestellrahmen als nach vor­ ne und/oder hinten offener Rahmen mit zumindest einem Querträger ausgebildet ist, und die Motoreinheit an diesem Querträger mittels der Blattfedern aufgehängt ist. Eine zusätzliche Massenverringerung kann man hier erreichen, wenn der Querträger als Rohrträger ausgebildet ist.

Im Sinne einer besonders kompakten Bauart ist es ratsam, wenn die Blattfedern von ihren Befestigungen an dem Drehgestellrahmen zu ih­ ren Befestigungen an der Motoreinheit schräg von oben nach unten verlaufen.

Die Erfindung samt weiteren Vorteilen ist im folgenden an Hand einer beispielsweisen Ausführungsform näher erläutert, die in der Zeichnung veranschaulicht ist. In dieser zeigen

Fig. 1 in teilweiser schematischer Seitenansicht einen Drehgestellrah­ men nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Ausführung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht einer bei der Erfindung verwendbaren Blattfe­ der und

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-VI der Fig. 3.

Bezugnehmend auf Fig. 1 und 2 erkennt man einen Teil eines Drehte­ stellrahmens 1, dessen Rahmen zwei seitliche Längsträger 2, 3 auf­ weist, welche über einen Querträger 4 miteinander verbunden sind. Der Querträger 4 ist als gekröpfter Rohrträger ausgebildet.

Antriebsräder 5, 6 sind mit ihrer Radachse 7 an den Längsträgern 2, 3 gelagert. Bei dieser Ausführungsform wird ein achsreitendes Getriebe 8 verwendet, das über eine Kupplung 9 mit einer Motoreinheit 10 auf Antrieb verbunden ist.

Von dem Mittelabschnitt des Querträgers 4 stehen insgesamt vier Kon­ solen 11, 12, 13 und 14 ab, von welchen die Konsolen 11 und 12 in Fig. 1 und die Konsolen 11 und 13 in Fig. 2 ersichtlich sind. Die Konsole 14 ist in Fig. 1 durch die Konsole 12 und in Fig. 2 durch die Konsole 13 verdeckt. Die Bezugszeichen der jeweils verdeckten Konsolen sind in der Zeichnung in Klammern gesetzt. Die Motoreinheit 10 ist über vier Blattfedern 15, 16, 17 und 18 und über die genannten Konsolen 11 bis 14 an dem Querträger 4 aufgehängt. In Fig. 1 sind die Blattfedern 17 und 18, in Fig. 2 die Blattfedern 16 und 18 durch jeweils davor bzw. darüber liegende Blattfedern verdeckt und ihre Bezugszeichen sind dementsprechend in Klammern gesetzt.

Die Ebenen aller vier Blattfedern 15 bis 18 verlaufen im wesentlichen senkrecht, parallel zur Fahrtrichtung und parallel zueinander. Bei der dargestellten Ausführungsform verlaufen weiters sämtliche vier Blatt­ federn von ihren Befestigungen an dem Drehgestellrahmen 1 schräg von oben nach unten zu ihren Befestigungen an der Motoreinheit 10.

Wie aus Fig. 3 und 4 im Detail hervorgeht, sind alle vier Blattfedern, hier die Blattfeder 15, unter Zuhilfenahme von Klemmstücken 19, 20 und Schraubbolzen 21 an ihren Enden fest eingespannt bzw. mit den Konsolen 11 bis 14 bzw. der Motoreinheit 10 verspannt. Dabei besteht jede Blattfeder 15 aus einzelnen Federlamellen 22, die an ihren Enden durch zwischenliegende Abstandshalter 23 in Abstand voneinander gehalten sind. Auf diese Weise kann man eine geringere Quersteifigkeit bei sonst genügender Festigkeit erreichen, ohne daß die Auslenkung quer zur Fahrtrichtung im Sinne eines sogenannten S-Schlages beein­ trächtigt wäre. Um Verschmutzungen zu vermeiden, kann der Raum zwischen den Federlamellen mit einem Elastomer gefüllt sein. Alterna­ tiv kann ein solches aus einzelnen Federlamellen gebildetes Federpaket auch ohne Abstandshalter realisiert werden, falls man bei aneinander liegenden Federlamellen diese mit einer das Gleiten aneinander erleich­ ternden Beschichtung, z. B. aus PTFE versieht.

Es ist insbesondere aus Fig. 2 einleuchtend, daß die Motoreinheit 10 auf Grund der besonderen Aufhängung quer zur Fahrtrichtung bereits durch relativ geringe Kräfte leicht versetzbar ist, wogegen sie in Fahrt­ richtung und vertikal relativ steif aufgehängt ist. Die hier im Sinne einer Schwingungstilgung für den Drehgestellrahmen durchaus erwünschten Querschwingungen der Motoreinheit 10 werden durch ein oder mehre­ re Dämpfungsglieder bedämpft. Die dargestellte Ausführung weist hier­ zu einen hydraulischen Stoßdämpfer 24 (Fig. 2) auf, der mit seinem ei­ nen Ende an einem Flansch 25 des Querträgers 4 und mit seinem an­ deren Ende an einem Flansch 26 der Motoreinheit 10 angelenkt ist.

In Kurvenfahrten muß die Fahrgeschwindigkeit naturgemäß stark her­ abgesetzt werden. Dennoch sind die auf die Motoreinheit 10 wirken­ den Fliehkräfte so stark, daß die daraus resultierende Versetzung der Motoreinheit 10 durch eigene Anschläge definiert begrenzt werden soll. Solche Anschläge 27, die aus Fig. 2 ersichtlich sind, hemmen na­ türlich die Querschwingungen der Motoreinheit 10, doch ist dies ohne Bedeutung, da die genannten Querschwingungen nur bei hohen Ge­ schwindigkeiten auftreten und bedämpft werden sollen. Die genannten Anschläge können auch vorteilhafterweise in dem Dämpfungsglied 24 integriert sein. Mit "28" ist in Fig. 1 der schematisch gezeigte Wagen­ kasten bezeichnet.

Bei der gezeigte Ausführungsform besteht die Motoreinheit 10 nur aus dem Motor, getrennt durch die Kupplung 9 von dem achsfesten Ge­ triebe 8. Die Erfindung umfaßt jedoch auch Ausführungen, bei welchen das Getriebe mit dem Motor eine starre Einheit bildet, so daß der Begriff "Motoreinheit" im Sinne der vorliegenden Erfindung auch den Begriff "Motor-Getriebe-Einheit" umfassen soll. Weiters sollen auch Ausfüh­ rungen erfaßt sein, bei welchen die Motoreinheit 10 an anderer Stelle angeordnet ist, z. B. koaxial zur Achse 7, diese umgebend und auch ohne eigenes Getriebe.

Die gezeigte Ausführungsform weist zur Aufhängung der Motoreinheit 10 vier Blattfedern auf, doch sollte es klar sein, daß die Aufhängung auch an drei Blattfedern erfolgen könnte, z. B. an zwei seitlichen und einer oberhalb der Motoreinheit 10 angeordneten Blattfeder. Anderer­ seits könnten auch mehr als vier Blattfedern verwendet werden. Lage und Anzahl der Blattfedern werden vor allem von dem jeweiligen kon­ struktiven Aufbau, insbesondere des Drehgestellrahmens, abhängen.

Claims (20)

1. Triebfahrzeug, insbesondere Eisenbahn-Hochgeschwindigkeits- Triebfahrzeug, mit zumindest einem, auf Radachsen (7) federnd gelagertem Drehgestellrahmen (1) und einem auf diesem federnd gelagerten Wagenkasten (28), wobei an dem Drehgestellrahmen eine Motoreinheit (10) in Nähe eines Radsatzes (5-6-7) aufge­ hängt und über eine Kupplung (9) mit dem Radsatz antriebsver­ bunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Motoreinheit (10) ausschließlich an Blattfedern (15 bis 18) aufgehängt ist und zu­ mindest drei Blattfedern vorgesehen sind, deren Blattebenen im wesentlichen senkrecht, parallel zur Fahrtrichtung und parallel zueinander verlaufen.

2. Triebfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Blattfedern (15 bis 18) an einer Seite der Motoreinheit (10), nämlich bezüglich der Fahrtrichtung, davor oder dahinter ange­ ordnet sind.

3. Triebfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei übereinander angeordnete Blattfedern (15, 16; 17, 18) links und rechts der Motoreinheit (10) vorgesehen sind.

4. Triebfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jede Blattfeder (15 bis 18) im wesentlichen rechteckförmig ist.

5. Triebfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jede Blattfeder (15) aus Federlamellen (22) besteht.

6. Triebfahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Federlamellen (22) aneinander liegen, wobei sie eine das Gleiten erleichternde Beschichtung besitzen.

7. Triebfahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Federlamellen (22) in Abstand voneinander gehalten sind.

8. Triebfahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an den Enden jeder Blattfeder (15) Abstandshalter (23) zwischen den Federlamellen (22) angeordnet sind.

9. Triebfahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen den Federlamellen mit einem Elastomer ge­ füllt ist.

10. Triebfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Blattfedern (15 bis 18) an ihren Enden fest eingespannt und mit dem Drehgestellrahmen (1) bzw. der Mo­ toreinheit (10) starr verbunden sind.

11. Triebfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen Motoreinheit (10) und Drehgestell­ rahmen (1) zumindest ein Dämpfungsglied (24) angeordnet ist.

12. Triebfahrzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsglied (24) zur Dämpfung von Bewegungen der Motoreinheit (10) quer zur Fahrtrichtung eingerichtet ist.

13. Triebfahrzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsglied als hydraulischer, im wesentlichen quer zur Fahrtrichtung angeordneter Stoßdämpfer (24) ausgebildet ist.

14. Triebfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zumindest ein Anschlag (27) für die Bewe­ gung der Motoreinheit (10) quer zur Fahrtrichtung vorgesehen ist.

15. Triebfahrzeug nach einem der Ansprüche 11 bis 13 und An­ spruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Dämpfungsglied (14) zumindest ein Anschlag (27) integriert ist.

16. Triebfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Motoreinheit (10) neben einer Radachse (7) angeordnet ist.

17. Triebfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Motoreinheit koaxial zur Radachse, diese umgebend, angeordnet ist.

18. Triebfahrzeug nach Anspruch 1 und 2 und einem der Ansprüche 3 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehgestellrahmen als nach vorne und/oder hinten offener Rahmen mit zumindest einem Querträger (4) ausgebildet ist, und die Motoreinheit (10) an diesem Querträger mittels der Blattfedern (15 bis 18) aufge­ hängt ist.

19. Triebfahrzeug nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Querträger (4) als Rohrträger ausgebildet ist.

20. Triebfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Blattfedern (15 bis 18) von ihren Befesti­ gungen an dem Drehgestellrahmen (1) zu ihren Befestigungen an der Motoreinheit (10) schräg von oben nach unten verlaufen.