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