DE2422226C3 - Drehgestell mit verwindungsweichem, ecksteifem Rahmen für Hochgeschwindigkeits-Schienenfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Drehgestell mit verwindungsweichem, ecksteifem Rahmen für Hochgcschwindigkeits-Schienenfahrzeuge mit zwei Langtriigern, von denen der eine Langträger in der Quermiticlebcne 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 Mittellangsebene des Drehgestells parallel liegende Längsachse. Eine ecksteife Verbindung der beiden Langträger 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 schnellauffähigeä 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 gestaltet 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 Achslagcrgehäusen 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 qus Wagenkastcnlast und Seitenstoß erforderlich, wobei auch die Formgebung des Rahmens gewissen Einschränkungen unterliegt (DE-AS 1 605 141 bzw. DE-OS 1 755 032).

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 trägt, 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 an^elenkt ist,

b) die beiden Langträger tragen an ihren 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 Fcdcrblattlenker 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 bekannien verwinduiigsweichen Rahmen eine Steifigkeit in Querrichtung erhalten worden. Die beiden Drehgestell-Langträger können trotz der Möglichkeit des Verschwenkens um die Querachse sich doch nicht um ihre Längsachse verdrehen. Die Ecksteifi^keit 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 Schne'lfahrten 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 Überhöhungsrampen 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 Ausführung,beispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen schematise)! dargestellt. Es zeigt

Fig. I das erfindungsgemäße Schnellfahr-Drehgestell in Seitenansicht.

Fig. 2 den Grundriß des Schneilluhr-Drehgestells gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt durch das Schnclllahr-Drehgestell nahe dessen lotrechter Queimiitdebeiie.

Gemäß Fig. 1 bis 3 hat Jas Drehgestell 1 für Hochgeschwindigkeits-Schienenfahrzeuge einen verwindungsweichen, jedoch in zwei Ebenen ecHteiien 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 'egeneinander geführt sind. Zur um die Querachse nachgiebigen Verbindung der beiden Langiräger 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 Federblät'.ern 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 Bremsteilen eignen.

In dem Ausführungsbeispiel ist der ecksteife An-Schluß der Federblätter 35 als Sägezahnverbindung 6 ausgeführt. Im Rahmender Erfindung liegen auch beliebig andere, vorzugsweise form- und/oder kraftschlüssige Verbindungen zwischen Federblättern 35 und Eckstück 8. Mit dem nicht weiter (!^gestellten , Aufbau 10 steht das Drehgestell 1 über einen von lotrechten Kräften entlasteter. Drehpunkt 9 in Verbindung, wobei zwischen den beiden Fahrzeugteilen außer den vorgeschriebenen senkrechten Federweeen

noch das übliche Querspiel w' sowie - zum Abbau von Spannungsspitzen beim Beschleunigen bzw. Verzögern - geringe Längsverschiebungen möglich sind

Zwischen Auslagcrgehäuse 11 und Drehgestellrahmen 2 belindet sich eine erste, 13, und zwischen Drehgestellrahmen 2 und Aufbau K) eine /.weite Federung 14.

Die erste Federung 13 kann aus zwei beidseits des Achslugei gehäuses 11 angeordneten Federn 18 oder auch aus einer einzigen, mittig oberhalb des Aehslagerge'iiäuses untergebrachten Feder bestehen, i.'ntei Fcd:r ist hier auch eine Gruppe zusammenwirkender Federn (z. B. konzentrisch ineinander angeordnete Schraubenfedern oder eine Kombination von Gurr:mimit Metallfedern) zu verstehen. Horizontal bzw. lotrecht wirkende Stoßdämpfer sind wie bei schnellfahrenden Drehgestellen aligemein üblich angebracht.

Ferner befindet sieh zwischen Achslagergehäuse 11 und Drehgestellrahmen 2 eine an sich beliebige, je doch 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-Paar, bei dem zwei waagerecht und einander gegengerichtet in gleichen Höhen oberhalb bzw. unterhalt! der Achswellenmitte vom Achslagergehäuse 11 zum Drehgestellrahmen 2verlaufende Federblattlenker 17 mit einem 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 der Lasteinleitungspunkt in gewissen Grenzen freizügig gewählt werden. Besonders überschaubare Verhältnisse ergeben sich jedoch, wenn die Last in der Schnittlinie zwischen der Schwereebene des Langträgers 3 bzw. 4 mit der lotrechten Mittelquerebene des Drehgestells eingeleitet wird.

Als zweite Federung 14 könnte beispielsweise eine Pendelstützfeder dienen. In der Zeichnung ist jedoch al* bevorzugt eine sowohl in iolieclucn als auch in wasserechten VVirkriehtungen heanspiuchbare Lui!- lcilci dai gestellt. Das dargestellte Drehgestell !st v·.¹-mit wiegenlos, obwohl das Fehlen einer Wiege nicht erfindungswesentlich ist.

Die Luftfeder ist wie üblich durch eine Zusat/feder 16 ergänzt, »',ich einer Ausgestaltung der Erfindung ist je Drehgestellseite je eine Zusaizfeder 16 nach Drehgistell-Ldiigsinitte zu versetzt eingebaut. Bei drucklosen Federbälgen ruht dadurch der Aufbau 10 aai ^iiicr schmäleren Abslützbasis, was die Hntglei-Mingssicherheit erhöht. Sofern das Hochgcschwindigkeitsiahrz'-ug mit gleisbogenabhängiger Luftfedersicüii'ung aüsgeiüsiei ist, kann die geschilderte Maßnahme auch zur Vergrößerung der freien Fangwege zweckmäßig *ein.

Uin den Regellichtraum auch bei Schnellfahrt durch Kurven weitgehend ausnützen zu können, isl eine gleisbogcnabhängige Querspielbegrenzung 20, 21 eingebaut. Gemäß Fig. 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 isl ein 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 Langtiäger 4 oder 3 verbundenen elastischen Buchse 38, deren Elastizität durch Anziehen der Mutter 39 ;njf (.lern Drehzaⁿfcn 5 mittels der Druckscheibe 40 verändert werden kann. Die Längsachse von mittlerem Querträger 22, Drehzapfen 5 und Buchse 38 lieut waagerecht in der lotrechten Drehgestellmittelquerebcnc. 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 Achswellenmitte 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 verschleißfrei. Das mögliche Querspiel if' ist durch Anschläge 27 sowie durch elastische, am Untergestell angebrachte Puffer 28, die zusammen die Querspielbegrenzung bilden, festgelegt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnuneen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Drehgestell mit verwindungsweichem, ecksteilem Rahmen für Hochgeschwindigkeits-Schienenfahrzeuge mit zwei Langträgern, von denen der eine Langträger in der Quermitlelebene 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 kippsicherverbunden 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 Federbiätter (35) quer zur Fahrtrichtung über eine, an den Enden der Federbiätter (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 Schraubeniederpaaren (13) als Primärfederung abgefedert, wobei die Führung der Radsätze über einander entgegengesetzte, in Fahrtrichtung weisende FederblattlenKcr (17) erfolgt, die an einem Ende über eine Sägezahnverbindung (44) am Langträger (3 bzw. 4) und am anderen Ende über verschlcißfrcie Gummigelenke (45) am Achslagergehäuse (11) angclcnkt sind.