DE2929896C2

DE2929896C2 - Vorrichtung zum Kuppeln zweier Drehgestelle eines Schienenfahrzeuges

Info

Publication number: DE2929896C2
Application number: DE2929896A
Authority: DE
Inventors: Johann Kaspar Dipl.-Masch.-Ing. Dietlikon Pfister
Original assignee: Schweizerische Lokomotiv und Maschinenfabrik AG (SLM)
Current assignee: Schweizerische Lokomotiv und Maschinenfabrik AG (SLM)
Priority date: 1979-07-06
Filing date: 1979-07-24
Publication date: 1983-11-10
Also published as: FR2460825A1; DE2929896A1; US4362110A; ZA804042B; FR2460825B1; CA1132844A; CH638732A5

Description

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A die maßgebende Länge der inneren Arme (7),
B die maßgebende Länge der äußeren Arme (8),
m die maßgebende Länge der Torsionswelle (4),

und
η die maßgebende Länge jeder der beiden zur Torsionswelle (4) parallel angeordneten Wetien (Torsionswelle 6) ist.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens eine Dämpfungs-Vorrichtung (12) gegen Rotationsbewegungen der beiden Drehgestelle (Rahmen 2 und 3) und durch mindestens eine von dieser Vorrichtung (12) unabhängige Dämpfungs-Vorrichtung (13) zur Dämpfung der Querbewegung der Drehgestelle relativ zum Fahrzeugkasten (Rahmen 1).

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung von zwei Rotations-Dämpfungsvorrichtungen (12) diese Vorrichtungen zwischen den Drehgestellen, in Querrichtung des Fahrzeuges sich erstreckend, angeordnet und je mit ihrem einen Ende am Fahrzeugkasten (Rahmen 1) und mit ihrem anderen Ende am inneren Arm (7) der &o parallel zur Töfsiönswelle angeordneten Welle (Torsionswelle 6) eines der Drehgestelle angelenkt sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung von zwei Querbewegungs-Dämpfungsvorrichtungen (13) diese Vorrichtungen in Querrichtung des Fahrzeuges sich erstreckend angeordnet und je mit ihrem einen Ende an einem der Drehgestelle und mit ihrem anderen Ende am äußeren Arm (8) der parallel zur Torsionswelle angeordneten Welle (Torsionswelle 6) des betreffenden Drehgestelles angelenkt sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotstions-Dämpfimgsvorrichtungen (12) und/oder die Querbewegungs-Dämpfungsvorrichtungen (13) Flüssigkeits-Dämpfungsvorrichtungen sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotations-Dämpfungsvorrichtungen (12) und/oder die Querbewegungs-Dämpfungsvorrichtungen (13) Reibungs-Dämpfungsvorrich hingen sind.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Kuppeln zweier Drehgestelle eines Schienenfahrzeuges, dessen Kasten auf den Drehgestellen abgestützt ist, mit einer am Fahrzeugkasten gelagerten, in Längsrichtung des Fahrzeuges verlaufenden Torsionswelle, zwei an deren beiden Enden drehsteif angebrachten Hebelarmen und zwei an diesen angelenkten, querliegend angeordneten Kupplungsstangen, weiche je mit einem der Drehgestelle,gelenkig verbunden sind.

Durch derartige Vorrichtungen werden die Drehgestelle bekanntlich so gekuppelt, daß horizontale Kräfte von dem einen Drehgestell auf das andere übertragen werden können, ivian erreicht damit eine Verminderung der zwischen Spurkranz und Schiene auftretenden Kräfte, die beim Fahren im Gleisbogen auf die Radsätze der beiden Drehgestelle wirken, sowie eine Verminderung der Gleittreibungsarbeit und damit des Schienen- und Spurkranzverschieißes.

Aus der CH-PS 3 04 933 ist eine bei Schienenfahrzeugen mit zwei Drehgestellen verwendete, als Deichselkupplung ausgeführte direkte Querkupplung bekannt. Diese besteht aus an den einander zugekehrten Enden der beiden Drehgestelle angelenkten Dreiecklenkern (Deichseln), die über eine Gelenkverbindung miteinander verbunden sind. Eine solche Deichselkupplung erfüllt ihre Querkupplungsfunktion einwandfrei und weist den Vorteil auf, daß bei starrer und spielfreier Kupplungsverbindung kein »Fehler« in den relativen Stellungen der Drehgestelle im Gleisbogen auftritt, d. h. daß im Gleisbogen die in Längsrichtung verlaufenden, vertikalen Mittenebenen der beiden Drehgestelle sich in einer vertikalen Schnittlinie schneiden, die sich in einer ebenfalls vertikalen Ebene befindet, die normal zur Längsachse des Fahrzeugkastens in der Mitte zwischen den Drehgestellen verläuft. Diese Bauart beansprucht allerdings den Raum zwischen den Drehgestellen derart, daß es unmöglich ist, etwa bei elektrischen Lokomotiven den Transformator oder bei Diesellokomotoven den Brennstoffbehälter dort zu plazieren und damit den Schwerpunkt des ganzen Fahrzeuges tief zu halten.

Bei einer aus der DE-OS 27 09 967 bekannten Vorrichtung der eingangs genannten Art sind die beiden an den Hebelarmen der Törsionswelle angelenkten, querliegenden Kupplungsstangen mit den anderen Enden je an einem der einander zugekehrten Enden der beiden zu kuppelnden Drehgestelle angelenkt.

Aus dem DE-GM 18 07 540 ist es auch bekannt, zwei Drehgestelle eines Schienenfahrzeuges durch zwei hydraulische Zylinder-Kolben-Aggregate zu kuppeln, wobei die Kolben je mit einem der Drehgestelle, und die

Zylinder und Druckmittelleitungen an der Brücke des Fahrzeuges befestigt sind.

Bei den beiden zuletzt genannten Ausführungen wird zwar der zwischen den Drehgestellen befindliche Raum frei gehalten, jedoch kann die erwünschte Querkupplungswirkung nur mit Hilfe fester Drehzapfen zwischen dem Fahrzeugkasten und den Drehgestellen erreicht v/erden, da sonst eine Verschiebung des Fahrzeugkastens in Querrichtung der Drehgestelle einen Fehler in den relativen Stellungen der Drehgestelle im Gleisbogen zur Folge haben würde. Ein Fehler kann auch dann auftreten, wenn anstelle eines festen Drehzapfens eine Querfederung verwendet wird. Dies ist, bedingt durch die heute üblichen Geschwindigkeiten in Kurven, bei modernen Lokomotiven häufig der Fall. Die Art dieser Querfederung hat auf die Größe des Fehlers Einfluß, was der Wahl der Querfederung Grenzen setzt

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, durch welche der Raum zwischen den Drehgestellen von der Querkupplung nicht verbaut wird, sondern für ;ien Einbau von Konstruktionsteilen frei bleibt, wobei zugleich die Querfederung der Drehgestelle frei wählbar ist

Die Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich dadurch aus, daß an jedem der beiden Drehgestelle eine zur Torsionswelle parallel angeordnete Welle mit an deren beiden Enden drehsteif angebrachten Aramen gelagert ist und daß die einander zugekehrten, der Fahrzeugmitte zugewendeten inneren Arme der Wellen je an einer der Kupplungsstangen angelenkt und ihre der Fahrzeugmitte abgewendeten äußeren Arme über je eine weitere Kupplungsstange mit dem Fahrzeugkasten gelenkig verbunden sind.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Kupplungsvorrichtung weist den Vorteil auf, daß mit dem relativ geringen Aufwand zweier zusätzlicher Wellen, die an den Drehgestellen gelagert sind, die Querfederung der letzteren frei wählbar ist, und bei einer richtig funktionierenden Querkupplung der Raum zwischen den Drehgestellen für den Einbau eines Transformators oder eines Diesel-Brcnnstoffbehälters benützt werden und damit der Schwerpunkt des ganzen Fahrzeuges tief gehalten werden kann.

Die inneren Arme der zur Torsjonswelle parallel angeordneten Wellen können eine maßgebende Länge A aufweisen, die gleich der maßgebenden Länge B ihrer äußeren Arme ist Damit kann eine Unabhängigkeit der Querbewegungen der Drehgestelle am geraden Geleise erreicht werden, wobei jedoch geringfügige Fehler in der Funktion der Querkupplung nicht zu vermeiden sind.

Durch Erfüllung der Beziehung

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m + 2n

zwischen den Längen A und B der Länge m der Torsionswelle und der Länge π der an den Drehgestelien gelagerten Wellen, können Verhältnisse geschaffen werden, die gleich denjenigen bei der Deichselkupplung sind, d. h. optimale Querkupplungswirkungen (Fehlerfreiheit) in der Kurve, jedoch mit einer geringen Koppelwirkung zwischen den Querbewegungen der beiden Drehgestelle in der Geraden.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Querkupplung mindestens eine Vorrichtung zur Dämpfung von Rotationsbewegungen der beiden Drehgestelle und mindestens eine von dieser Vorrichtung unabhängige Vorrichtung zur Dämpfung der Querbewegung der Drehgestelle relativ zum Fahrzeugkasten zugeordnet. Diese Vorrichtungen können verschiedene Dämpfungscharakteristiken aufweisen, so daß die beiden Bewegungen ganz unabhängig voneinander gedämpft werden können.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in der folgenden. Beschreibung anhand der Zeichnung erläutert

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt Teile eines Schienenfahrzeuges in schematischer axonometrischer Darstellung.

Von dem Schienenfahrzeug sind in der Zeichnung ein Rahmen 1 des Fahrzeugkastens und zwei Rahmen 2 und

3 von Drehgestellen dargestellt, auf denen der Fahrzeugkasten über nicht dargestellte Abstützfedern abgestützt ist Am Fahrzeugkasten ist in Längsrichtung desselben eine Torsionswelle 4 gelagert, die an ihren beiden Enden je einen drehsteif ac^ordneten, nach unten ragenden Hebelarm 5 aufweist An der der Torsionswelle 4 abliegenden Seite jedes Drehgestelles (Rahmen 2 bzw. 3) ist je eine in Längsrichtung des Fahrzeugkastens (Rahmen 1) parallel zur Torsionswelle

4 verlaufende weitere Torsionswelle 6 gelagert, die an ihren Enden drehsteif angeordnete, nach oben ragende Arme, d. h. einen der Fahrzeugmitte zugeordneten, inneren Arm 7 und einen der Fahrzeugmitte abgewendeten, äußeren Arm 8 aufweist. Jeder der beiden inneren Arme 7 ist einem Hebelarm 5 der Torsionswelle 4 gegenüberstehend angeordnet und an diesem über eine Gelenkstange 9 und Kugelgelenke 11 angelenkt Die äußeren Arme 8 sind jeweils über eine Stange 10 und Kugelgelenke 11 an einem Ende des Fahrzeugkastens angelenkt

Wenn sich nun in einem Gleisbogen z. B. das Drehgestell mit dem Rahmen 3 relativ zum Fahrzeugkasten verdreht, wird über die Stangen 9 und die Torsionswelle 4 eine Querkupplungskraft auf das Drehgestell mit dem Rahmen 2 übertragen, deren Reaktionen sich über die Stangen 10 auf dem Fahrzeugkasten (Rahmen 1) abstützen. Als Ergebnis tritt die durch die Querkupplung verursachte Verminderung der zwischen Spurkranz und Schiene auftretenden Kräfte auf.

Wenn die maßgebenden Längen A und B der Hebelarme 7 bzw. 8 gleich gewählt sind, d. h. A = B. wird durch das beschriebene Querkupplungsgestänge bei Kurvenfahrt ein reines Drehmoment um eine vertikale Achse von einem Drehgestell auf das andere übertragen. Dabei erfährt der Fahrzeugkasten eine Reaktion im doppelten Betrag des übertragenen Drehmomentes. Diese friktion wird schließlich durch die Kastenabstützung aufgenommen. Gleiche Hebellängen bewirken dabei, daß sich die individuellen Querbewegungen der Drehgestelle gegenseitig nicht beeinflussen und nur die reinen Rotationsbewegungen der beiden Drehgestelle miteinander gekuppelt sind. Dies wirkt sich auf den Lauf in der Geraden vorteilhaft aus.

Nach einer anderen Ausführungsform werden solche Verhältnisse geschaffen, daß die Beziehung

— - ^m B m + 2n

zwischen den Hebellängen A, B und den Längen m und η der Wellen 4 und 6 erfüllt ist. In diesem Fall wirk) die

Querkupplung in bezug auf die Stellung der Drehgestelle im Gleisbogen genau gleich wie eine Deichselkupplung, d. h, die zwischen den Drehgestellen und dem Fahrzeugkasten durch das Kupplungsgestänge übertragenen Kräfte reduzieren sich auf je eine Einzelkraft, die in Fahrzeugmitte von einem Drehgestell auf das andere übertragen wird. Der Kasten bleibt dabei von jeglicher Reaktion frei. Dies wirkt sich auf den Lauf in der Kurve vorteilhaft aus.

An den Drehgestellen (Rahmen 2 und 3) ist noch je eine Dämpfungsvorrichtung 12 in der Ebene der Gelenkstange 9 und eine Dämpfungsvorrichtung 13 in der Ebene der Stange 10 angeordnet. Die Dämpfungsvorrichtung 12, ein hydraulisches Kolben-Zylinder-Aggrcgat, ist mit ihrem Zylinderende an dor Torsionswcl- lenseite des Fahrzeugkastens (Rahmen 1), oberhalb der Torsionswelle 4. und mit ihrem Kolbenstangenendc an einer Verlängerung 14 des Armes 7 über Kugelgelenke 11 angeienkt, und dient zur Dämpfung von Rotationsbewegungen der Drehgestelle relativ zum Fahrzeugka- 2« sten. Die von der Dämpfungsvorrichtung 12 unabhängige Dämpfungsvorrichtung 13, ebenfalls ein hydraulisches Kolben-Zylinder-Aggregat, ist mit ihrem der Torsionswellenseite des Fahr/.eugkastens zugewendeten Zylinderende am Drehgestell-Rahmen 2 bzw. 3 und mit ihrem Kolbenstangenende an einer Verlängerung 15 des Armes 8 angeienkt. Damit wird die Querbewegung der Drehgestelle relativ zum Fahrzeugkasten gedämpft. Die Dämpfungscharakteristiken der Rotaiions-Dämpfungsvorrichtung 12 können dabei von den Dämpfungscharakteristiken der Querbewegungs-Dämpfungsvorrichtung 13 verschieden sein.

Es sind auch andere Ausführungsformen der Erfindung möglich. So müssen z. B. die Hebelarme 5 und 7 nicht gegensinnig, sondern können gleichsinnig gerichtet sein. Die Dämpfungsvorrichtungen 12 und 13 können an beliebigen Stellen des I-'ahrzugkastens bzw. der Drehgestelle angelenkt sein. Irgendwo im Gestänge können elastische Glieder in bekannter Art eingebaut sein. Die beiden Rotations-Dämpfungsvorrichtungen 12 können durch eine zwischen den Drehgestellen angeordnete, einzige Rotations-Dämpfungsvorrichtung ersetzt mmh, uic über beide- Arme 7 gleichzeitig süS beide Wellen 6 einwirkt. Die Dämpfungsvorrichtungen können z. B. Reibungs-Dämpfungsvorrichtungen, oder zum Teil Reibungs- und zum Teil Flüssigkeits-Dämpfungsvorrichtungen sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Kuppeln zweier Drehgestelle eines Schienenfahrzeuges, dessen Kasten auf den Drehgestellen abgestützt ist, mit einer am Fahrzeugkasten gelagerten, in Längsrichtung des Fahrzeuges verlaufenden Torsionswelle, zwei an deren beiden Enden drehsteif angebrachten Hebelarmen und zwei an diesen angelenkten, querliegend angeordneten Kupplungsstangen, weiche je mit einem der Drehgestelle gelenkig verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem der beiden Drehgestelle (Rahmen 2 und 3) eine zur Torsionswelle (4) parallel angeordnete Welle (Torsionswelle

6) mit an deren beiden Enden drehsteif angebrachten is Armen (7 und 8) gelagert ist und daß die einander zugekehrten, der Fahrzeugmitte zugewendeten inneren Anne (7) der Wellen (6) je an einer der Kupplungsstangen (Gelenkstangen 9) angelenkt und ihre der Fahrzeugmitte abgewendeten äußeren Arme (8) über je eine weitere Kupplungsstange (Stange 10) mit dem Fahrzeugkasten (Rahmen 1) gelenkig verbunden sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Arme (7) der zur Torsionswelle (4) parallel angeordneten Wellen (Torsionswelle 6) eine maßgebende Länge (A) aufweisen, die gleich der maßgebenden Länge (B) ihrer äußeren Arme (8) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die folgende Beziehung erfüllt ist.