DE2422226B2 - Drehgestell mit verwindungsweichem, ecksteifem Rahmen für Hochgeschwindigkeits-SchienenfaJirzeuge - Google Patents
Drehgestell mit verwindungsweichem, ecksteifem Rahmen für Hochgeschwindigkeits-SchienenfaJirzeugeInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Drehgestell mit verwindungsweichem, ecksteifem Rahmen für Hochgeschwindigkeits-Schienenfahrzeuge
mit zwei Langträgern, von denen der eine Langträger in der Quernnittelebene
mit einem Querträger fest, und der andere Langträger gleichfalls in der Quermittelebene
über ein Gelenk mit dem Querträger in vertikaler Richtung schwenkbar, jedoch um seine Längsachse
kippsicher verbunden ist.
Es ist ein Drehgestell bekannt, bei dem die beiden Langträger mittels Querbalken und Drehzapfen gelenkig
miteinander verbunden sind. Der Drehzapfen ermöglicht vertikale Ausdrehbewegungen, verhindert
aber das Kippen der Langträger um ihre zur Mittellängsebene des Drehgestells parallel liegende Längsachse.
Eine ecksteife Verbindung der beiden Langträüser ist nicht erkennbar, es sei denn, die Ecksteifigkeit
wird durch die Achslager hergestellt. Im Bereich zwischen den Radsätzen und dem Querbalken, welcher
die beiden Langträger verbindet, ist jeweils ein Quergestänge angebracht, welches aber nur dem Anbringen
der Scheibenbremsen dient und nichts zur Ecksteifigkeit beitragen kann, da die Verbindung des
Quergestänges mit den Langträgern über Gelenke erfolgt. Diese Maßnahmen sind aber für ein schnellauffähiges
Drehgestell nicht ausreichend und geben Anlaß zu erhöhtem Verschleiß der Achslager oder
gegebenenfalls sogar zu Heißläufern, die bei einem Hochgeschwindigkeits-Schienenfahrzeug ein hohes
Risiko darstellen (CH-PS 515 140).
Außerdem ist ein Drehgestell mit zwei jeweils auf den Radsätzen ruhenden, ausschließlich in zur Drehgestellängsachse
parallelen Ebenen beweglichen Langträgern bekannt, die mittels vier in den Ecken
eines breiten Querträgers angeordneter Gummihülsen zu einem Drehgestellrahmen verbunden sind.
Dieses Drehgestell gestattet nicht den Einbau der für Schnellfahrt unerläßlichen genügend weichen ersten
Federung bei den Achslagergehäusen. Ferner ist es nicht im erforderlichen Maße eckensteif (DE-AS
1455 128).
Ferner ist ein Drehgestell mit einem elastisch diagonal versteiften Innenrahmen bekannt, wobei der
Rahmen nur aus zwei Langträgern, den durch diese verbundenen Achslagern samt zugehörigen Radsätzen
und einer zwei diagonal gegenüber liegende Achslagergehäuse verbindenden Diagonalstrebe besteht.
Diesem Rahmen fehlt völlig die erforderliche Ecksteifigkeit. Auch ist bei den Achslagergehäusen die erforderliche
erste Federung nicht vorgesehen. In den Gelenken ist außerdem zuviel elastisches Spiel vorhanden
(DE-AS 1268 174).
Mit elastischem Rahmen ist ferner ein bekanntes Straßenbahndrehgestell ausgestattet, dessen vier Losräder
auf pendelnden Rollenlagern frei gelagert sind, wobei die doppelte Aufhängung ausschließlich aus
Gummi besteht. Der aus zwei Dreiecken mit je einem sie bei den Kopfstücken mit je einem Langträger verbindenden
Gelenk aufgebaute Rahmen gestattet eine gleichmäßig abgefederte Abstützung aller Räder auf
den Gleisen. Auf den Langträgern ist unter Zwischenschaltung von Gummifedern und Ausgleichshebeln
eine den Wagenkasten tragende Wiege gelagert. Dieses achswellenlose Straßenbahndrehgestell ist so
hochgradig flexibel, daß es für eine Schnellfahrt keine ausreichende Sicherheit bietet (»Wirtschaft und
Technik im Transport«, Schweiz, Jahrgang 1950, Seiten
56 und 57, Fig. 22).
Schließlich ist ein verwindungsweiches, ecksteifes Drehgestell mit H-förmigem Rahmen bekannt, bei
dem die Lang- und Querträger verdrehweich ausgebildet und die Eckpunkte durch aus flachen Blechstreifen
gefertigte Diagonalstreben verbunden sind. Die Ausgestaltung dieses Drehgestells in dieser Weise
beruht darauf, daß die Langträger an ihren beiden Enden drehsteif ausgebildet sind. Damit diese Drehgestelle
bei hinreichender Ecksteifigkeit ausreichend verwindungsweich werden, sind Konzessionen hinsichtlich
aufzunehmender Normalkräfte ajjs Wagenkastenlast und Seitenstoß erforderlich, wobei auch die
Formgebung des Rahmens gewissen Einschränkungen unterliegt (DE-AS 1605 141 bzw. DE-OS 1 755 632).
Demgegenüber besteht die durch die Erfindung zu lösende Aufgabe darin, unter Anwendung eines verwindungsweichen
Rahmens ein Hochgeschwindig-
keits-Drehgestell zu schaffen, das den neuesten spurführungstechnischen
Erkenntnissen Rechnung tragt, dessen Rahmen einer exakten Berechnung zugänglich
ist und in dem bereits bewährte, bei maßgebenden Bahnen eingeführte Baugruppen Verwendung finden
können.
Die Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Drehgestell der eingangs beschriebenen Art durch die Kombination
folgender an sich bekannter Merkmale gegeben:
a) der Querträger ist in der Mittelquerebene des Drehgestells mit einem der beiden in Fahrtrichtung
zueinander parallel liegenden Langträger fest verbunden, während der andere der beiden
Langträger mittels eines verschleißfrei ausgebildeten, sich in seiner Achsrichtung erstreckenden,
verhältnismäßig langen Drehzapfens kippsicher, jedoch gegenüber dem anderen Langträger
verdrehbar an dem Querträger angelenkt ist,
b) die beiden Langträger tragen an inren Enden steife, nach innen gerichtete Eckstücke, die
durch Federblätter quer zur Fahrtrichtung über eine, an den Enden der Federblätter angebrachte
Sägezahnverbindung ecksteif, jedoch in vertikaler Richtung schwenkbar miteinander verbunden
sind;
c) die Radsätze sind gegenüber den Langträgern mittels Schraubenfederpaaren als Primärfederung
abgefedert, wobei die Führung der Radsätze über einander entgegengesetzte, in Fahrtrichtung
weisende Federblattlenker erfolgt, die an einem Ende über eine Sägezahnverbindung
am Langträger und am anderen Ende über verschleißfreie Gummigelenke am Achslagergehäuse
angelenkt sind.
Durch diese Maßnahmen wird nicht nur die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst, sondern
es werden auch noch folgende spezielle Vorteile erzielt: Der Rahmen ist wie erwünscht durch das in der
Drehgestellmittelquerebene liegende verschleißfreie elastische Mittel in senkrechter Richtung verwindungsweich.
Die Ecksteifigkeit in Längsrichtung bleibt bestehen. Zusätzlich ist gegenüber den bekannten
verwindungsweichen Rahmen eine Steifigkeit in Querrichtung erhalten worden. Die beiden Drehgestell-Langträger
können trotz der Möglichkeit des Verschwenken um die Querachse sich doch nicht um
ihre Längsachse verdrehen. Die Ecksteifigkeit des Rahmens bewirkt, daß die vier Radaufstandspunkte,
im Diagonalmaß gemessen, ständig ein rechtwinkliges Viereck bilden. Zusätzliche Belastungen der Achslager
durch gänzlich fehlende oder mangelhafte Ecksteifigkeit unterbleiben. Dies ist für Schnellfahrten
unerläßlich.
Die Verbindung der beiden Langträger durch Federblätter, welche mittels Sägezahnverbindung an
nach innen gerichtete Eckstücke der Langträger hergestellt wird, hat den1 Vorteil, daß die Verbindung lösbar
ist und doch hohe Ecksteifigkeit garantiert. Die Lösbarkeit hat den Vorteil, daß der Drehgestellrahmen
am Montagestand leicht einjustiert werden kann, ohne daß auf eine formschlüssige Verbindung verzichtet
werden müßte.
Die Anordnung einer Primärfederung zwischen Achslagergehäuse und Rahmen macht das Drehgestell
im besonderen Maße schnellauffähig, weil nur so die ungefederten Massen soweit wie möglich reduziert
sind. Die mittels Achslenker geführten und über
eine Primärfederung gegenüber den Langträgern abgestützten Achslager gestatten die Verwendung von
Zylinderrollenlagern an Stelle von Pendelrollenlagern, da diese Achsführung im erforderlichen Maße
gewisse Verschränkungen zwischen Drehgestell-Langträger und Achslagergehäuse zuläßt.
Der eigentliche Drehgestellrahmen ist in den jeweils erforderlichen Bereichen starr bzw. nachgiebig.
Zum Beispiel wird die Wagenkastenauflast über einen starren Balken und die Primärfederung auf die Räder
übertragen, wobei dennoch der gesamte Rahmen eine quasi statisch bestimmte Abstützung bezüglich der
vier Radaufstandpunkte bewirkt. Die einzelnen Räder können daher bei Abweichungen der Gleislage von
der geometrischen Linie, aber auch in Weichenstraßen sowie auf Uberhöhungsrampen u. dgl. den Unebenheiten
bzw. Verschränkungen der Fahrbahn leichter als bei einem Starrahmen folgen. Dies führt zu einer
gerade bei einem Schnellaufdrehgestell wesentlichen günstigeren Rahmenbeanspruchung. Die einheitlichen
Raddrücke bei allen Fahrbahngegebenheiten verbessern auch entscheidend die Entgleisungssicherheit.
Als besonders vorteilhaft ist bei dem erfindungsgemäßen Rahmen noch zu werten, daß der Langträger
beliebig abgekröpft ausgeführt sein kann. Schließlich ist diese Rahmenkonstruktion verhältnismäßig leicht
statisch zu berechnen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt. Es zeigt
Fig. 1 das erfindungsgemäße Schnellfahr-Drehgestell
in Seitenansicht,
Fig. 2 den Grundriß des Schnellfahr-Drehgestells gemäß Fig. 1,
Fig. 3 einen Querschnitt ciurch das Schnellfahr-Drehgestell
nahe dessen lotrechter Quermittelebene.
Gemäß Fig. 1 bis 3 hat das Drehgestell 1 für Hochgeschwindigkeits-Schienenfahrzeuge
einen verwindungsweichen, jedoch in zwei Ebenen ecksteifen Drehgestellrahmen 2. Dieser besteht aus zwei steifen,
aus Blechen vorzugsweise als Kastenprofil geschweißten Langträgern 3 und 4, die sich gegeneinander zwar
in lotrechter Richtung verschwenken können, in horizontaler Ebene hingegen ecksteif gegeneinander geführt
sind. Zur um die Querachse nachgiebigen Verbindung der beiden Langträger 3 und 4 dienen
verschleißfreie Mittel, bestehend aus einem Drehzapfen 5, der mit in der lotrechten Mittelquerebene des
Drehgestells 1 liegender Längsachse bzw. symmetrisch zu dieser Ebene vorgesehen ist.
Zwei weitere verschleißfreie Mittel bilden Bestandteile der Kopfstücke des Drehgestells 1; sie bestehen
aus horizontal liegenden Federblättern 35. Die Enden der Federblätter 35 sind ecksteif mit den Langträgerenden
7 verbunden, die hierzu als steife Eckstücke 8 ausgebildet sind. Die Eckstücke 8 werden
gegebenenfalls so gestaltet, daß sie sich auch für die Befestigung beispielsweise von Bremsteilcn eignen.
In dem Ausführungsbeispiel ist der ecksteife Anschluß der Federblätter 35 als Sägezahnverbindung 6
ausgeführt. Im Rahmen der Erfindung liegen auch beliebig andere, vorzugsweise form- und/oder kraftschlüssige
Verbindungen zwischen Federblättern 35 und Eckstück 8. Mit dem nicht weiter dargestellten
Aufbau 10 steht das Drehgestell 1 über einen von lotrechten Kräften entlasteten Drehpunkt 9 in Verbindung,
wobei zwischen den beiden Fahrzeugteilen außer den vorgeschriebenen senkrechten Federwegen
noch das übliche Querspiel w' sowie - zum Abbau
von Spannungsspitzen beim Beschleunigen bzw. Verzögern - geringe Längsverschiebungen möglich sind.
Zwischen Auslagergehäuse 11 und Drehgestellrahmen 2 befindet sich eine erste, 13, und zwischen
Drehgestellrahmen 2 und Aufbau 10 eine zweite Federung 14.
Die erste Federung 13 kann aus zwei beidseits des Achslagergehäuses 11 angeordneten Federn 18 oder
auch aus einer einzigen, mittig oberhalb des Achslagergehäuses untergebrachten Feder bestehen. Unter
Feder ist hier auch eine Gruppe zusammenwirkender Federn (z. B. konzentrisch ineinander angeordnete
Schraubenfedern oder eine Kombination von Gumrnimit Metallfedern) zu verstehen. Horizontal bzw. lotrecht
wirkende Stoßdämpfer sind wie bei schnellfi.hrenden Drehgestellen allgemein üblich angebracht.
Ferner befindet sich zwischen Achslagergehäuse 11
und Drehgestellrahmen 2 eine an sich beliebige, jedoch von der ersten Federung 13 getrennte Achslagerführung
12. Diese Achslagerführung 12 kann eine starre oder eine elastische sein. In der Zeichnung ist
nur beispielsweise eine elastische Achslagerführung 12 dargestellt. Diese besteht aus einem, jedem Achslagergehäuse
11 zugeordneten Federblattlenker-Pa ar, bei dem zwei waagerecht und einander gegengerichiet
in gleichen Höhen oberhalb bzw. unterhalb der Achswellenmitte vom Achslagergehäuse 11 zum Drehgestellrahmen
2 verlaufende Federblattlenker 17 mit Einern Ende starr, mit dem anderen Ende in einem
elastischen Drehgelenk angeschlossen sind. Gemäß diesem Beispiel ist jeder Federblattlenker 17 am
Achslagergehäuse 11 auf der einen, am Drehgestellrahmen
2 hingegen auf der anderen Seite der lotrechten Mittelquerebene durch die Achswelle angeschlossen.
An Stelle der beschriebenen könnte auch jede andere an sich bekannte Achslenkerführung zur Lösung
der gestellten Aufgabe dienen.
Das Gewicht des Aufbaus 10 wird über je eine Stützfeder 15 direkt auf die beiden Langträger 3 und
4 des Drehgestells 1 übertragen. Hierbei kann eier Lasteinleitungspunkt in gewissen Grenzen freizügig,
gewählt werden. Besonders überschaubare Verhältnisse ergeben sich jedoch, wenn die Last in eier
Schnittlinie zwischen der Schwereebene des Langt ägers 3 bzw. 4 mit der lotrechten Mittelquerebene cies
Drehgestells eingeleitet wird.
Als zweite Federung 14 könnte beispielsweise eine
Pendelstützfeder dienen. In der Zeichnung ist jedccli
als bevorzugt eine sowohl in lotrechten als auch in waagerechten Wirkrichtungen beanspruchbare Luftfeder
dargestellt. Das dargestellte Drehgestell ist somit wiegenlos, obwohl das Fehlen einer Wiege nicht
~> erfindungswesentlich ist.
Die Luftfeder ist wie üblich durch eine Zusatzfeder 16 ergänzt. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung
ist je Drehgestellseite je eine Zusatzfeder 16 nach Drehgestell-Längsmitte zu versetzt eingebaut. Bei
i" drucklosen Federbälgen ruht dadurch der Aufbau 10
auf einer schmäleren Abstützbasis, was die Entgleisungssicherheit erhöht. Sofern das Hochgeschwindigkeitsfahrzeug
mit gleisbogenabhängiger Luftfedersteuerung ausgerüstet ist, kann die geschilderte Maß-
i"> nähme auch zur Vergrößerung der freien Fangweg^
zweckmäßig sein.
Um den Regellichtraum auch bei Schnellfahrt durch Kurven weitgehend ausnützen zu können, ist
eine gleisbogenabhängige Querspielbegrenzung 20,
2ii 21 eingebaut. Gemäß Fij». 1 bis 3 ist das auf Drehgestellquermitte
liegende, die beiden Langträger verschleißfrei und elastisch verbindende Mittel wie folgt
gestaltet:
Mit einem der beiden Langträger 3 oder 4 ist ein
J« als Kastenprofil geschweißter mittlerer Querträger 22
fest verbunden, der im Bereich des zweiten Langträgers 4 oder 3 in einem verhältnismäßig langen Drehzapfen
5 endet. Der Drehzapfen 5 ist wiederum Bestandteil einer verhältnismäßig langen mit dem
«ι Langträger 4 oder 3 verbundenen elastischen Buchse
38, deren Elastizität durch Anziehen der Mutter 39 auf dem Drehzapfen 5 mittels der Druckscheibe 40
verändert werden kann. Die Längsachse von mittlerem Querträger 22, Drehzapfen 5 und Buchse 38 liegt
j> waagerecht in der lotrechten Drehgestellmittelquer-
. ebene. Der so gestaltete Drehgestellrahmen 2 ist im
erwünschten Maß um die Querachse verwindungsweich und zugleich in den zwei anderen Ebenen
außerordentlich steif.
An dem Querträger 22 greift vorzugsweise nahe der Höhe der Achswellenrriilte eine in der lotrechten
Fahrzeuglängsmittelebene schräg liegende Mitnehmergelenkstange 26 an, deren anderes Ende mit dem
Untergestell des Aufbaus 10 gelenkig verbunden ist.
Die Gelenke an beiden Enden der Mitnehmergelenkstange 26 sind verschleißl'rei. Das mögliche Querspiel
w' ist durch Anschläge 27 sowie durch elastische, am Untergestell angebrachte Puffer 28,die zusammen die
Querspielbegrenzung bilden, festgelegt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Drehgestell mit verwindungsweichem, ecksteifem Rahmen für Hochgeschwindigkeits-Schienenfahrzeuge mit zwei Langträgern, von denen der eine Langträger in der Quermittelebene mit einem Querträger fest, und der andere Langträger gleichfalls in der Quermittelebene über ein Gelenk mit dem Querträger in vertikaler Richtung schwenkbar, jedoch um seine Längsachse kippsicher verbunden ist,gekennzeichnet durch die Kombination folgender, an sich bekannter Merkmale:a) der Querträger (22) ist in der Mittelquerebene des Drehgestells (1) mit einem der beiden in Fahrtrichtung zueinander parallel liegenden Langträger (3 oder 4) fest verbunden, während der andere der beiden Langträger (3 oder 4) mittels eines verschleißfrei ausgebildeten, sich in seiner Achsrichtung erstreckenden, verhältnismäßig langen Drehzapfens (5) kippsicher, jedoch gegenüber dem anderen Langträger (3 oder 4) verdrehbar an dem Querträger (22) angelenkt ist;b) die beiden Langträger (3 und 4) tragen an ihren Enden steife, nach innen gerichtete Eckstücke (8), die durch Federblätter (35) quer zur Fahrtrichtung über eine, an den Enden der Federblätter (35) angebrachte Sägezahnverbindung (6) ecksteif, jedoch in vertikaler Richtung schwenkbar miteinander verbunden sind;c) die Radsätze (11) sind gegenüber den Langträgern (3 und 4) mittels Schraubenfederpaaren (13) als Primärfederung abgefedert, wobei die Führung der Radsätze über einander entgegengesetzte, in Fahrtrichtung weisende Federblattlenker (17) erfolgt, die an einem Ende über eine Sägezahnverbindung (44) am Langträger (3 bzw. 4) und am anderen Ende über verschleißfreie Gummigelenke (45) am Achslagergehäuse (11) angelenkt sind.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |