DE2001282B2 - Wiegendrehgestell für Schienenfahrzeuge, insbesondere für Schnellzugwagen - Google Patents
Wiegendrehgestell für Schienenfahrzeuge, insbesondere für SchnellzugwagenInfo
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Description
für Schienenfahrzeuge, insbesondere für Schnellzugwagen, mit einem Rahmen, bestehend aus im Querabstand
angeordneten Seitenwangen und sich zwischen den Seitenwangen erstreckenden Querholmen, mit wenigstens zwei Radachsen und mit einer Wiegenanordnung,
die ein oberes und ein unteres Wiegenteil aufweist zur verdrehbaren und kippbaren Aufnahme des Wagenkastens (DE-PS 10 10 551).
Seit langem besteht die Forderung bei Schienenfahrzeugen, insbesondere bei Personenwagen, höhere
Geschwindigkeiten zu erreichen, dabei aber das Reisen trotzdem sicher und komfortabel zu machen. Es ist
selbstverständlich, daß kürzere Reisezeiten erreichbar sind, wenn die Durchschnittsgeschwindigkeit so nahe
wie möglich am Maximum selbst in den Kurven
gehalten werden kann. Bei normalen Personenwagen
hat sich gezeigt, daß selbst dann, wenn die Schienen die maximal mögliche Überhöhung haben, beträchtliche
seitliche Beschleunigungskräfte auf die Passagiere einwirken. Infolgedessen hat man bereits eine Vielzahl
so von Vorschlägen gemacht, um die Personenwagen um
eine Längsachse zu verkippen und dabei die auf die
zeuge ist der Wagenaufbau auf Querschwingen über Dämpfungselemente gelagert, welche Querschwingen
sich über einen zentralen Lagerzapfen dreh- und verkippbar auf einem Lagerblock abstützen, wobei der
Lagerblock seinerseits schwenkbar am Fahrgestellrah-
eo men gelagert ist Hierbei ist bei Auftreten von starken seitlichen Beschleunigungskräften, z. B. in nicht ausreichend überhöhten Kurven eine seitliche Verschiebung
des Wagenschwerpunktes sowie eine Einwirkung von unangenehmen seitlichen Kräften auf die Passagiere
unvermeidbar. Auch bei einer anderen bekannten Ausführung (US-PS 26 33 811) sind die geschilderten,
störenden Einflüsse nicht zu vermeiden, da auch bei dieser Konstruktion, bei der der Wagenaur"bau auf
beidseitig des Rahmens angeordneten Luftfedern ruht,
eine beträchtliche, durch die seitlichen Beschleunigungskräfte hervorgerufene Verschiebung des Watienschwerpunktes in Kauf zu nehmen ist
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wiegendrehgestell der eingangs genannten Art so
auszugestalten, daß auch bei Auftreten von starken seitlichen Kipp- und Beschleunigungskräften die
Schwerpunkte des Wagenaufbaus weitgehend stabil bleibt und ein gezieltes Kippen des Wicgengestells
zuläßt
Die Aufgabe wird gelöst durch die Kombination der Merkmale nach Anspruch 1 oder Anspruch 2.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Praxis hat gezeigt, daß mit einer solchen Konstruktion eine sorgfältige Lokalisierung der Kippachse relativ zum Schwerpunkt erhalten wird und daß
hierbei der Schwerpunkt so niedrig liegen kann, daß
man verhältnismäßig große, gezielte Kippwinkel in den Kurven erreichen kann, während die Resultierende der
Zentrifugal- und Querkräfte noch innerhalb des mittleren Drittels der Gleisbreite oder Spurbreite liegt
Von Vorteil ist hierbei weiterhin der Umstand, daß die bei der beanspruchten Konstruktion verwendeten Teile
den üblicherweise bei derartigen Schienenfahrzeugen verwendeten Teilen gleich oder sehr ähnlich sind, so daß
die Wartung und Unterhaltung mit üblichen Eisenbahnfahrzeugausrüstungen unter Verwendung der vorhandenen Erfahrung und des vorhandenen Personais
durchgeführt werden können. Durch das erfindungsgemäß ausgebildete Wiegendrehgestell wird schließlich
erreicht, daß mittels der Einrichtungen zum Kippen des
Wagenaufbaues und der Dämpfungselemente seitliche Beschleunigungskräfte beim Durchfahren von Kurven
extrem herabgesetzt bzw. völlig vermieden werden.
In vorteilhafter Weise wird die Motoreinheit, die
zwischen den durch Lenker verbundenen Gliedern wirksam ist durch Kommandos von einer geeigneten
Vorrichtung, beispielsweise einem Beschleunigungs- to messer gesteuert der vom oberen Wiegenteil getragen
wird, oder durch eine Trägheitssteuerung, die am Fahrzeug angeordnet ist oder vom vorhergehenden
Fahrzeug oder durch die das Fahrzeug ziehenden Lokomotive. Vorzugsweise arbeitet die Motoreinheit
zwischen dem Fahrzeugrahmen und dem Rahmendrehglied ebenfalls unter der Steuerung dieser Vorrichtungen.
Bei der besonders für Schnellzugpersonenwagen geeigneten Ausführungsform umfaßt die hierbei verwendete Kippsteuerung die Verwendung eines Beschleunigungsmessers, der von einer Konsole 4uf dem
oberen Wiegenteil getragen wird und auf der Längsmittelachse des Wagens positioniert wird; so wird keine der
federnden Querlageeinrichtungen zwischen diesen und den Fahrzeugaufbau zwischengeschaltet Besonders
günstig ist es, den Beschleunigungsmesser in der Kippachse zu lagern. Als Kompromiß ist eine
Anbringung möglichst nahe an der Unterseite des Fahrzeugbodens möglich. lOas Beschleunigungsmeßgerät mißt die Querbeschleum^ung des Fahrzeugaufbaus;
sein Ausgang wird an einen nullsuchenden Kreis gegeben, wodurch wiederum die Antriebseinheiten in
Gang gesetzt werden, bis im Beschleunigermeßgerätausgang ein Null oder Minimum auftritt.
Besonders bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der schematischen Zeichnungen
im einzelnen erläutert Dabei zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform, wobei das Wiegendrehgestell in
vertikaler Richtung vom Fahrzeugrahmen zur besseren Darstellung nach oben verschoben ist
Fig.2 eine ähnliche Darstellung des Wiegendrehgesteücs allein mit teilweise abgebrochenen Teilen zur
Verdeutlichung der Konstruktion,
F i g. 3 und 4 Schnitte längs der Linie 3-3 der F i g. I,
wobei das Wiegendrehgestell in F i g. 3 im allgemeinen horizontal und in F i g. 4 geneigt steht,
F i g. 5 eine schematische Darstellung des Steuerkreises für die automatisch betätigte, das Wiegendrehgestell
zentrierenden Vorrichtungen gemäß dieser Ausführungsform,
F i g. 6 eine schematische Darstellung eines Steuersystems zur Steuerung der Verkippung der Wagenaufbauten eines Personenwagens relativ zu den entsprechenden Schienen, wenn der Zug eine Kurve durchfährt
Fig.7 eine perspektivische Explosionsansicht einer
zweiten Ausführungsform in einer der F i g. 1 ähnlichen Darstellung,
Fig.8 eine perspektivische Explosionsdarstellung
einer kleinen Einzelheit der zweiten Ausführungsform,
F i g. 9 und 10 Schnitte längs der Linie 9-9 der F i g. 7,
wobei das Wiegendrehgestell nach F i g. 9 in seiner im allgemeinen horizontalen Stellung und in Fig. 10 in
einer gekippten Stellung steht und einige Teile zur besseren Verdeutlichung weggelassen sind.
Die Ausführungsform nach den F i g. 1 bis 4 stellt ein zweiachsiges Drehgestell für Schnellzugwagen mit
einem Rahmen dar, welcher ein einstückiges Stahlgußstück ist um eine maximale Steifigkeit zu erzielen. Der
Rahmen enthält zwei parallele Seitenträger 10 und 11,
deren Mittelteile 10a bzw. 11a bis zum größtmöglichen
Ausmaß nach unten gezogen sind. Diese Seitenträger sind miteinander zwischen ihren Enden durch zwei
einen Längsabstand aufweisende Querholme 12 und 13 verbunden. Das Drehgestell läuft auf Radsatz-Anordnungen, die jeweils durch eine entsprechende Radachse
14 und ein Laufräderpaar 15 gebildet sind, welche an federnden Aufhängungen 19 gelagert sind.
Der auf dem Drehgestell abzustützende Wagenkasten ist schematisch in den Fig.3 und 4 als flacher
Wagenaufbau 20 angedeutet an dem zwei nach unten verlaufende Konsolen 21 an der Unterseite in der Nähe
jedes Laufwerks befestigt sind. Die Wiege zur Abstützung des Wagenkastens besteht aus einem
unteren Wiegenteil 22 und einem oberen Wiegenteil 23, wobei der untere Wiegenteil 22 von den Seitenträgern
10 und U getragen wird und zwischen den Querholmen 12 und 13 schwenkbar an den Seitentrftgern angeschlossen ist, während der obere Wiegenteil 23 vom unteren
Wiegenteil getragen wird und selbst wiederum den Wagenaufbau 20 trägt
Die Einrichtungen zur Auflagerung des unteren Wiegenteils 22 auf dem Rahmen bestehen aus vier
federnden Abnützungen 24, die an den vier Ecken eines Rechteckes angeordnet sind, wobei ihre Längsdruckachsen im allgemeinen vertikal stehen, und aus Zapfen
25 an dem unteren Wiegenteil, die in die obere Platte der entsprechenden Abstützung 24 passen. Jede
fedeii.de Abstützung 24 ist zwischen dem heruntergedrückten Teil des entsprechenden Seitenträgers und
einem nach oben gekrümmten Teil der Wiege montiert wobei diese Anordnung die Verwendung verhältnismäßig langer Einheiten ermöglicht während der untere
Wiegenteil so tief wie möglich im Fahrzeug verbleibt um den Schwerpunkt des gesamten Fahrzeuges so tief
wie möglich zu halten. Der Mittelteil des unteren Wiegenteils ist so stark wie möglich zusammengedrückt
und mit einem nach unten vorstehenden Zapfen 26 versehen, der frei drehbar ohne Spiel in einer Bohrung
27 in einem Drehlager 28 steckt
Das Drehlager 28 ist zwischen den beiden Querholmen 12 und 13 über zwei entgegengesetzte, im
Längsabstand angeordnete federnde Aufhängungen 29 montiert und außerdem Über einen Motor, bestehend
aus zwei entgegengesetzten Motoreinheiten, die später noch näher beschrieben werden sollen. Die Motoreinheiten sind an das Drehlager 28 über entsprechende
Aufhängungen 30 angeschlossen, jede Aufhängung 29 ist zwischen einer flachen Fläche des entsprechenden
Querholms und einer entsprechenden flachen Fläche des Drehiagers 28 angeordnet wobei die Längsdruckachsen zusammenfallen und sich in Längsrichtung des
Fahrzeuges erstrecken, während sich jede Aufhängung 30 zwischen einer flachen Oberfläche des Drehlagers
und dem benachbarten Ende eines Kolbens 31 einer entsprechenden Motoreinheit 32 erstreckt die innerhalb des entsprechenden heruntergedrückten Mittelrahmenteils montiert ist
Das obere Wiegenteil 23 hat die allgemeine Form eines offenen Rahmens und enthält bei der wiedergegebenen Ausführungsform zwei parallele Querglieder 33,
die starr durch zwei Endglieder 34 und ein Mittelglied 35 miteinander verbunden sind. Die beiden Endglieder 34
tragen entsprechend massive, in seitlichem Abstand angeordnete Luftfedem 36, die mit ihren Druckachsen
senkrecht montiert sind und über welche der Wagenaufbau 20 auf der Wiege abgestützt ist Die Federn werden
in üblicher Weise mit Betriebsdruckluft von der Zugdruckluftleitung versorgt Die Endteile des unteren
Wiegenteils 22 erstrecken sich nach oben in die entsprechenden Offnungen in dem oberen Wiegenteil,
um derart das Gesamtgewicht des zusammengesetzten Wiegendrehgestells so weit als möglich zu reduzieren.
Jedes Ende des oberen Wiegenteils 23 ist mit dem entsprechenden Endglied 34 des unteren Wiegenteils 22
durch ein gelenkiges Gestänge verbunden, das aus einem im allgemeinen Y-förmigen Lenker 37 besteht
der als Winkelhebel arbeitet und mit dem Wiegenteil 22 um die Kniehebelschwenkachse durch eine Achse 38
gelenkig verbunden ist Das Ende des einen Hebelarmes des Lenkers 37 ist durch einen Drehstab 39 mit den
benachbarten Enden der beiden im Abstand angeordneten parallelen Lenker 40 verbunden, deren anderes
Ende durch einen Drehstab 41 mit dem Endglied 34 in Verbindung steht Die Enden der anderen Kurbelarme
der Y-Lenker 37 sind durch Drehstäbe 42 an den entsprechenden Enden eines Verbindungslenkers 43
angeschlossen, der sich durch öffnungen 44 im Wiegenteil 22 erstreckt wobei der Verbindungslenker
43 nach oben gebogen ist, um den heruntergedrückten Mittelteil des Wiegenteiles 22 über den gesamten
Bewegungsbereich freizugeben.
Das Lenkergestänge wird mit Hilfe eines herunterhängenden Lenkers 45 vervollständigt der an seinem
oberen Ende starr am Mittelglied 35 befestigt und an seinem unteren Ende durch einen Stab 46 an einem
Ende eines kurzen Querlenkers 47 drehbar angeschlossen ist der im allgemeinen parallel zum Verbindungslenker 43 verläuft und in einer Aussparung in demselben
angeordnet ist Das andere Ende des Querlenkers 47 ist an dem Verbindungslenker 43 durch einen Drehstab 48
angeschlossen.
Wiegenteile zueinander wird unter der Steuerung einer Vorrichtung bewirkt, die im nachfolgenden im einzelnen
beschrieben werden soll. Diese Vorrichtung steuert die Verstelleinrichtung (50), bestehend aus doppelt wirkenden hydraulischen Einheiten, von denen jeweils eine auf
jeder Seite der Wiege angeordnet ist Jede Einrichtung 50 enthält einen Zylinder 51, der bei 52 am unteren
Wiegenteil 22 gelenkig angeschlossen ist und einen Kolben 53, der bei 54 am oberen Wiegenteil 23 gelenkig
angeschlossen ist Natürlich kann die Anlenkung der Einrichtung 50 auch umgekehrt erfolgen.
Diagonal verlaufende Lenker 55 (F i g. 1) sind durch Kugelgummibüchsen mit dem unteren Wiegenteii 22
und Konsolen 56 verbunden, die am Wagenboden
annähernd in dessen Mitte befestigt sind, so daß sie die
seitlichen Längsträger nicht beeinträcmigen, wenn der
Wagenaufbau relativ dazu verkippt Seitlich sich erstreckende Lenker 57 (Fig.3 und 4) sind durch
ähnliche Büchsen mit dem oberen Wiegenteil und den
Konsolen 21 des Wagenbodens verbunden. Diese
Lenker 55 und 57 stellen sicher, daß es keine wesentliche Quer- und/oder Längsbewegung zwischen der Wiege
und dem Wagenaufbau gibt und die Federn 36 sind erforderlich, um nur eine vertikale Verschiebung
aufzunehmen und nur eine vertikale Federung vorzusehen.
Die Wirkung des Verbindungsgestänges läßt sich aus dem Vergleich der F i g. 3 und 4 entnehmen, welche den
oberen Wiegenteil entsprechend in seiner horizontalen
Stellung und in einer seiner extremen gekippten
Stellungen zeigt Es ist wichtig darauf hinzuweisen, daß eine Wirkung des Gestänges darin besteht die
Kippachse 59 annähernd stationär in der wiedergegebenen Lage während der Yerkippung des Wiegendrehge-
stells zu halten, wodurch die großen seitlichen Bewegungen vermieden werden, auf die man beispielsweise bei einer Aufhängung trifft die aus zwei im
Abstand befindlichen einzelnen Lenkern besteht Die in Fig.4 wiedergegebene Kippwirkung wird durch eine
Längenvergrößerung der Verstelleinrichtung 50 erzeugt welche den oberen Wiegenteil 23 nach links (vgl.
Fig.4) relativ zum unteren Wiegenteil 22 drücken.
Diese Bewegung des oberen Wiegenteils 23 führt zu einer entsprechenden Bewegung der Lenker 37 im
Uhrzeigersinn um die Drehstäbe 38 über die Verbindung, die durch die Endglieder 34 und die Lenker 40
gebildet wird. Diese seitliche Bewegung des Wiegenteiles 23 hat eine entsprechende seitliche Bewegung des
Verbindungslenkers 43 über die Lenker 45 und 47 zur
so Folge, was zu einer zusätzlichen Drehung der Kurbelhebellenker 37 im Uhrzeigersinn führt Bei
Fehlen der Lenker 43, 45 und 47 und ihrer beschriebenen Wirkung auf die Lenker 37 würde eine
seitliche Verschiebung des oberen Wiegenteils zu einer
Verkippung desselben um eine sich seitlich verschiebende Achse annähernd mittig zwischen den Achsen 38,
d. h. unterhalb der Ebene des Wagenaufbaues 20. Die Wirkung dieser zusätzlichen Lenker besteht also darin,
die Höhe der Kippachse 58 anzuheben, und durch
sorgfältige Wahl der Längen der einzelnen Lenker des
Lenkergestänges läßt sie sich tatsächlich in der gewünschten Lage vorsehen.
Bei dieser besonderen Ausführungsform steht von den unmittelbar benachbarten Enden der beiden
es Wiegenteile das untere Wiegenteilende oberhalb des entsprechenden oberen Wiegenteilendes, so daß der
obere Wiegenteil durch das Lenkergestänge am unteren Wiegenteil aufgehängt ist Es können aber auch die
beiden Wiegenteile aneinander durch irgendwelche anderen Einrichtungen aufgehängt werden, wobei das
Verbindungsgestänge sicherstellt, daß die erforderliche Relativbewegung zwischen diesen bei Betätigung der
Verstelleinrichtung 50 platzgreift. r>
Bei einem Passagierfahrzeug ist die bevorzugte Höhe der Kippachse 58 oberhalb des Wagenbodens derart,
daß sie annähernd in der Ebene eines Ellbogens eines normal sitzenden Durchschnittspassagiers liegt. Die
eigentliche Bestimmung der Längen der Lenker zur ι ο Erzielung dieses Ergebnisses für eine besondere
Wagenkonstruktion erfolgt durch eines der bekannten Verfahren, beispielsweise durch ein graphisches Verfahren.
Nach Fig, 5 wird jede Motoreinheit 32 mit einem i>
Betriebsdruckmittel, gewöhnlich einem geeigneten Öl gespeist. Diese Flüssigkeit wird von einem Behälter 60
mit Hilfe einer Pumpe 61 abgezogen und einem Druckbehälter 62 zugeführt, wobei die Pumpe in
bekannter Weise durch nicht gezeichnete Mittel 2»
gesteuert wird, um die Flüssigkeit im Behälter 62 zwischen vorbestimmten Druckgrenzen zu halten.
Flüssigkeit aus dem Behälter wird über Leitungen 63 zwei Servoventilen 64 zugeführt, welche über Leitungen
65 von einem Hilfswandler 66 gesteuert sind. Der r> Wandler 66 wird wiederum elektrisch durch einen
Fliehkraftdetektor gesteuert, dessen Kasten bei 67 angedeutet ist. Er wird später noch näher beschrieben
werden.
Die Servoventile 64 speisen Flüssigkeit über entspre- t<
> chende Leitungen 68 und Luft enthaltende Behälter 69 in die entsprechenden Motoreinheiten 32. Läuft der
Wagen gerade, dann halten die Servoventile 64 nahezu gleich großen Druck in ihren Motoreinheiten 32
aufrecht, wobei sie das Drehlager 28 zentrieren, und )ί
überschüssiges Öl in den Behälter 60 über Leitungen 70
zurückkehrt. Die üblichen Gleisquerkräfte auf das Drehlager 28 werden durch die Behälter 69 absorbiert,
wobei die in diesen Behältern enthaltene Luft als Luftfeder wirkt. au
Durchfährt das Fahrzeug eine Kurve, dann werden entsprechend große seitlich wirkende Zentrifugalkräfte
auf den unteren Wiegenteil aufgebracht und damit auf den Drehzapfen 26 und das Drehlager 28, so daß
letzteres gezwungen wird, sich ausmittig zu bewegen. 4-,
Der Fliehkraftdetektor 67 gibt ein entsprechendes Steuersignal auf den Hilfswandler 66. der wiederum ein
oder beide Servoventile 64 betätigt, um den auf eine Motoreinheit wirkenden Druck wirksam zu vergrößern
und den auf die andere Motoreinheit wirkenden Druck *>
zu verringern, so daß eine entsprechende Kraft auf das Drehlager 28 durch die Einheiten aufgebracht wird, die
den Zentrifugalkräften entgegenwirkt und das Drehlager 28 zwingt, in seine Mittellage zurückzukehren.
Eine solche Steuerung kann so angeordnet sein, daß «
das Drehlager 28 zu allen Zeiten mittig oder nahezu mittig bleibt mit dem Ergebnis, daß die auf die
Abstützung 24 und die Aufhängung 29 aufgebrachten Scherkräfte sehr beträchtlich reduziert werden, so daß"
elastischere Einheiten benutzt werden können, als wenn tu diese Einheiten der Wirkung dieser seitlichen Kräfte
unterliegen würden. Diese elastischeren Einheiten führen natürlich zu einer weicheren und ruhigeren
Aufhängung.
Bei einer anderen Ausführungsform, die nicht im f>5
Detail dargestellt ist, wird das Zentrieren des Drchlagers 28 durch einen Bewegungsdetektor im Zapfen 26
gesteuert, der durch einen Lenker an einen der Seitenrahmen angeschlossen ist. Der Detektor ist
mechanisch an ein Hilfsventil angeschlossen, das unter Steuerung durch den Detektor zusätzliches Drucköl der
entsprechenden Motoreinheit 32 aufgibt, bis sich der Zapfenblock zurück in seine Mittelstellung bewegt hat.
Ein solches Zentriersystem arbeitet vollständig automatisch unter Steuerung des Detektors und unabhängig
vom Kippsteuersystem. Bei dieser Ausführungsform wird das von der Pumpe 61 und dem Druckbehälter 62
zugeführte öl auch der Verstelleinrichtung 50 über Leitungen 71 und ein Hilfsventil 72 zugeführt.
Da die Lenker 55 und 57 zwischen dem oberen Wiegenteil 23 und dem Wagenaufbau 20 relative Seiten-
und Drehbewegungen verhindern, brauchen senkrechte Bewegungen nur durch die Luftfedern 36 aufgenommen
zu werden. Diese Federn brauchen also nicht den großen Querbewegungen zu widerstehen und/oder sie
aufzunehmen, die bei einem schnellfahrenden Zug auf sie wirken wurden. Die Verbindung zwischen dem
oberen und unteren Wiegenteil, nämlich das Lenkergestänge und die Verstelleinrichtung 50, erlauben nur eine
relative Seitenbewegung unter Steuerung der Verstelleinrichtung 50, die tatsächlich eine Drehbewegung um
die Kippachse 58 ist. Das Gewicht des Wagenaufbaus und der Wiege wird vom Drehgestellrahmen durch die
Abstützungen 24 aufgenommen, die grundsätzlich so ausgelegt sind, daß sie die Drehung des Fahrzeugaufbaus
auf dem Drehgestell beim Durchfahren einer Kurve aufzunehmen vermögen. Die Radaufhängung 19
erlaubt eine senkrechte Bewegung der Achse 14 und eine begrenzte seitliche Bewegung der Räder 15 relativ
zum Rahmen, um die üblichen Unregelmäßigkeiten des Schienenstranges aufzunehmen.
Man erkennt, daß die Wagenkasten-Abstützung auf dem Drehgestell in drei Gruppen getrennt ist. Die erste
Gruppe umfaßt den oberen Wiegenteil 23 und die zugeordneten Luftfedern 36, die eine senkrechte
Sekundärfederung ohne seitliche Bewegung bewirken. Die zweite Gruppe umfaßt die Befestigung des oberen
Wiegenteils am unteren Wiegenteil, wodurch die beiden Wiegenteile als einzige Einheit zwischen Drehgestellrahmen
und Wagenaufbau zur eigentlichen Abstützung des letzteren wirken, jedoch relativ zueinander beweglich
sind und damit die seitliche Verkippung des Wagenaufbaus ermöglichen. Die dritte Gruppe umfaßt
die besondere Drehaufhängung, welche frei die Drehbewegung der Wiege relativ zum Fahrzeugrahmen
ermöglicht, seitliche Verschiebungen der Wiege relativ zum Fahrzeugrahmen aufnimmt und es der Wiegenkonstruktion
ermöglicht, zentriert zu bleiben trotz hoher seitlicher Zentrifugalkräfte, die durch Fehler in der
Schienenüberhöhung erzeugt werden.
In Fig.6 ist schematisch ein Steuersystem für den
Betrieb der Verstelleinrichtungen 50 eines ganzen Zuges wiedergegeben, welcher aus einer Lokomotive 74
und Wagen 75 besteht, die alle auf Schienen 76 laufen.
Eine erste Kreisel- oder Trägheitsvorrichtung 77, die mit dem oben erwähnten Fliehkraftdetektor 67
vergleichbar ist, ist auf dem vorderen Fahrgestell der lokomotive montiert und stellt das Ausmaß der
Abweichung des Drehgestellrahmens von der Horizontalen fest Eine zweite Kreisel- oder Trägheitsvorrichtung
78 ist auf dem Lokomotivkörper montiert und bestimmt das Ausmaß der Richtungsänderung von einer
geradlinigen Bahn, wobei die Vorrichtung tatsächlich dazu Verwendung findet, um den Radius der Kurve zu
messen, weichen die Lokomotive durchfährt Die Ausgangsspannungen dieser beiden Vorrichtungen
werden zusammen mit derjenigen eines Geschwindigkeitsmessers 79, falls letzteres erforderlich oder
erwünscht ist, einer Steuervorrichtung 73 eingegeben, welche eine Spannung entsprechend dem Ausmaß der
Neigung oder Kippung liefert, die für den Wagenaufbau erforderlich ist, damit die seitlichen Kräfte, die auf die
Passagiere wirken, mit Sicherheit unterhalb eines gewünschten Wertes bleiben. Dieser Wert hängt
hauptsächlich vom Krümmungsradius der Schienen, vom Ausmaß der bereits an den Schienen in der Kurve
vorgesehenen Überhöhung und der Zuggeschwindigkeit ab. Diese Ausgangsspannung wird dem Hilfsventil
72 eingegeben, welches, wiederum auf die Verstelleinrichtungen 50 einwirkt.
Bei einer anderen Ausführungsform kann die
Steuervorrichtung 73 des vorderen Wagens oder der Lokomotive 74 ein Signal auf die Steuervorrichtung 73
des unmittelbar folgenden Wagens über eine Verbindungsleitung 80 aufgeben, so daß die unvermeidliche
Verzögerung im Betrieb der Verstelleinrichtung 50 wenigstens bis zu einem gewissen Ausmaß kompensiert
werden kann. Bei einem anderen System speist die Steuervorrichtung 73 des vorderen Wagens oder der
Lokomotive ein Signal auf eine Rechen- und Zeitvorrichtung 81 über eine Leitung 82, wobei die Vorrichtung
81 durch eine Mehrfachleitung 83 an die Vorrichtung 73 der nachfolgenden Wagen angeschlossen ist und das
entsprechende Signal im richtigen Zeitpunkt jeder Steuervorrichtung 73 aufgibt, so daß es die Hilfsventil
72 und die dem entsprechenden Wagen zugeordneten Verstelleinrichtungen 50 für jeden Wagenaufbau betätigt,
um die gewünschte Kippung relativ zu den Fahrgestellen zu erreichen, wenn der Wagen die vom
ersten Wagen oder der Lokomotive 74 in dem Zeitpunkt eingenommene Stellung erreicht, in dem die
entsprechende Messung durchgeführt worden ist. Somit wird das Signal anfänglich unmittelbar auf die
Lokomotive oder den Zugwagen aufgegeben, so daß sich dessen Wagenaufbau neigt, während das auf das
Hilfsventil des ersten Wagens 75 aufgegebene Signal um ein entsprechendes Zeitmaß verzögert wird,
abhängig von der Fahrgeschwindigkeit des Zuges, wie durch den Geschwindigkeitsmesser 79 bestimmt, usw.,
so daß alle Wagen die Kurve mit der entsprechenden Neigung zum jeweiligen Zeitpunkt durchfahren. Falls
eine Lokomotive zum Einsatz kommt, dann ist es mitunter vorzuziehen, daß sich deren Aufbau nicht neigt.
Bei der in den Fig.7 bis 10 wiedergegebenen
Ausführungsform verbinden die Lenker, die die gewünschte Kippung des Wagenaufbaus um die
Längskippachse erlauben und aus einem Lenkergestänge (Positionen 37 bis 45) bestehen, der untere
Wiegenteil 22 mit dem Fahrzeugrahmen, wobei jede Achse 38 mit ihrem Ende an einem entsprechenden Paar
von parallelen Quervorsprüngen 86 montiert, die vom Fahrzeugrahmen hochstehen. Die gesamte Wiege
bewegt sich deshalb in der gewünschten Roll- oder Kippbewegung relativ zum Fahrzeugrahmen unter der
Wirkung der Verstelleinrichtungen 50, die zwischen dem Rahmen und dem unteren Wiegenteil 22 eingesetzt
sind.
Unterer und oberer Wiegenteil werden für eine Schwenkbewegung relativ zueinander gelagert, um eine
entsprechende Schwenkbewegung des Fahrzeuges relativ zum Fahrzeugaufbau durch die vier federnden
Abstützungen 24 zu ermöglichen, wobei sich das
ι» Drehlager 28 niich oben vom unteren Wiegenteil zum
Eingriff mit den beiden Aufhängungen 29 erstreckt. Elastische Puffer 87 federn die kleinen Querbewegungen
ab, die dem Drehlager 28 relativ zum oberen Wiegenteil möglich sind.
! 5 Die Einrichtungen zur Befestigung des Wagenaufbaus
20 an der Wiege sind die gleichen wie bei der Ausführungsform nach den F i g. 1 bis 4, wobei die
Lenker 55 und 57 relative seitliche und Drehbewegungen verhindern, so daß die Luftfedern 36 nur
entsprechende senkrechte Bewegungen aufzunehmen brauchen. Zusätzliche Dämpfer 88 siizen zwischen dem
oberen Wiegenteil und dem Wagenboden. Die Primärradaufhängungen 19 erlauben senkrechte Verschiebung
der entsprechenden Laufräder 15 usw., wie bei der ersten Ausführungsform. Das Gewicht des Wagenaufbaus
und des oberen Wiegenteiles wird vom Fahrzeugrahmen und dem unteren Wiegenteil durch die
federnden Abstützungen 24 aufgenommen, wobei zusätzliche Dämpfer zwischen die Wiegenteile eingeschaltet
sind. Die Lenkerverbindung zwischen dem unteren Wiegenteil und dem Fahrzeugrahmen ergibt die
gewünschte relative Seitenbewegung durch die Verstelleinrichtungen 50. Wie bei der ersten Ausführungsform sind die erforderlichen Feder- und Montagefunk-
K tionen in drei bestimmte Gruppen unterteilt, so daß die
gleichen üblichen Bauteile zum Einsatz kommen können.
Die Ausführungsform nach den Fig.7 bis 10 eignet
sich insbesondere für die Anwendung auf Personenwagen und erfordert keine automatische Schwenkzentrieranordnung,
da die Seitenbewegung der beiden Wiegenteile, die durch die Abstützungen 24 erlaubt ist, geringer
ist als diejenige, die durch das Lenkergestänge möglich ist. Die Ausführungsform nach den F i g. 1 bis 4 mit einer
ί·> automatischen Zentrieranordnung eignet sich insbesondere
für Lokomotiven mit motorisiertem Fahrgestell. Eine Variante der Kippsteuerung, die sich insbesondere
für die Ausführungsform nach den Fi g. 7 bis 10 eignet, umfaßt die Verwendung eines Beschleunigungsmessers
■so 89, der von einer Konsole 90 auf dem oberen Wiegenteil
23 getragen wird und auf der Längsmittelachse des Wagens angeordnet ist. Das Beschleunigungsmeßgerät
mißt die Querbeschleunigung, der der Wagenaufbau beim Durchfahren einer Kurve ausgesetzt ist Das
gewonnene elektrische Signal dient nach entsprechender Auswertung dann zur Ansteuerung der Verstelleinrichtungen
50.
Hierzu 6 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentansprüche:1. Wiegendrehgestell for Schienenfahrzeuge, insbesondere for Schneflzugwagen, mit einem Rahmen, bestehend aus im Querabstand angeordneten Seitenwangen und sich zwischen den Seitenwangen erstreckenden Querholmen, mit wenigstens zwei Radachsen und mit einer Wiegenanordnung, die ein oberes und ein unteres Wiegenteil aufweist, zur verdrehbaren und kippbaren Aufnahme des Wagenkastens, gekennzeichnet durch die Kombination der teilweise bekannten Merkmale, daß:a) Lagerelemente (Abstützung 24, Drehlager 28, Aufhingung 29) das untere Wiegenteil (22) mit dem Rahmen(Seitenwangen 10 und 11) um eine im allgemeinen senkrechte Drehachse drehbar gelagert verbinden;b) ein Lenkeraufbau (Positionen 37 bis 38) den oberen und unteren Wiegenteil (23 bzw. 22) für eine seitliche Kippbewegung um eine in Wagenlängsrichtung sich erstreckende Kippachse (58) verbindet;c) eine zwischen den durch Lenker verbundenen Wiegenteilen angeordnete durch eine Steuervorrichtung (Fliehkraftdetektor 67) betätigte Verstelleinrichtung (50) zur Erzeugung der seitlichen Kippbewegung; undd) eine Federanordnung (Luftfeder 36) am oberen Wiegenteil (23) zur Abstützung des Wagenaufbausvorgesehen sind (F i g. 1).2. Wiegendrehgestell nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, gekennzeichnet durch die Kombination der teilweise bekannten Merkmale, daßa) Lagerelemente (Abstützung 24, Drehlager 28, Aufhängung 29) zwischen dem unteren und dem oberen Wiegenteil (22 bzw. 23) angeordnet sind;b) ein Lenkeraufbau (Positionen 37 ins 48) den unteren Wiegenteil (22) mit dem Drehgestellrahmen (Seitenwangen 10 und 11) für eine seitliche Kippbewegung um eine in Wagenlängsrichtung sich erstreckende Kippachse (58) verbindet;c) eine durch eine Steuervorrichtung (Beschleunigungsmesser 89) betätigte Verstelleinrichtung (50) zur Erzeugung der seitlichen Kippbewegung zwischen dem unteren Wiegenteil (22) und dem Drehgestellrahmen; undd) eine Federanordnung (Luftfeder 36) am oberen Wiegenteil (23) zur Abstützung des Wagenkastensvorgesehen sind (F i g. 7).3. Wiegendrengestell nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lenkeraufbau (Positionen 37 bis 48) zwei im seitlichen Abstand angeordnete Lenker (37) aufweist, die beidseitig der Kippachse (58) angeordnet sind und die jeweils an einer seitlichen Begrenzung des Wiegenteils schwenkbar angekoppelt sind, daß Verbindungslenker (43) an die im seitlichen Abstand angeordneten Lenker (37) angeschlossen sind und diese bei einer Kippbewegung um die Achse (38) fesseln und daß zusätzliche Lenkerelemente (Teile 45 bis 48) vorgesehen sind, die die Verbindungslenker (43) und das entsprechende Wiegenteil (22 bzw. 23) verbinden.4. WiegendrehgesteÜ nach Anspruch 3, dadurchgekennzeichnet, daß jeder der im seitlichen Abstand angeordnete Lenker (37) aus einem Kurbelhebel besteht der schwenkbar um seine Achse (38) am Fahrzeugrahmen oder dem unteren Wiegenteil befestigt ist5. WiegendrehgesteÜ nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Wiegenteil (22) mit TeHen sich oberhalb entsprechender Teile des oberen Wiegenteils erstreckt und der obere Wiegenteil durch die im seitlichen Abstand angeordneten Lenker am unteren Wiegenteil aufgehängt ist.6. WiegendrehgesteÜ nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Lenkerelemente (Teile 45 bis 48) einen herabhängenden Lenker (45) und einen sich seitlich erstreckenden Querlenker (47), der schwenkbar am herabhängenden Lenker (45) und am Verbindungslenker (43) angeschlossen ist, aufweisen.7. WiegendrehgesteÜ nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung (Motoreinheit32) zum Zentrieren des Drehlagers in Abhängigkeit von Signalen des Fliehkraftdetektors (67) vorgesehen ist
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