DE2929927C2

DE2929927C2 - Schienenfahrzeug

Info

Publication number: DE2929927C2
Application number: DE2929927A
Authority: DE
Inventors: Ernst F. Dipl.-Ing. Seuzach Kreissig
Original assignee: Schweizerische Lokomotiv und Maschinenfabrik AG (SLM)
Current assignee: Schweizerische Lokomotiv und Maschinenfabrik AG (SLM)
Priority date: 1979-07-11
Filing date: 1979-07-24
Publication date: 1983-11-10
Also published as: ATA347080A; CH638731A5; FR2460824A1; GB2055079A; IT1131895B; SE445106B; AT368961B; ZA804047B; IT8023206A0; SE8005024L; CA1137816A; JPH0380666B2; FR2460824B1; GB2055079B; DE2929927A1; US4411202A; JPS5617753A

Description

det, der im Bereich des Schwerpunktes (S) des Fahrzeugkastens (1) liegt.

3. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (7) an einem im Drehgestell (2) angeordneten Aggregat (Tatzlagermotor 21 bzw. Getriebe 22) einer Antriebseinrichtung angelenkt ist

4. Schienenfahrzeug nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (7) an einer Achse (36) eines Radsatz (6') des betreffenden Drehgestelles (2) angelenkt ist

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Schienenfahrzeug mit einem Fahrzeugkasten und mit zwei diesen abstützenden, drehzapfenlosen Drehgestellen, welche mit dem Fahrzeugkasten über je eine einzige, im wesentlichen in dessen Längsmittelebene, zur Ebene der Schienenoberkanten geneigt angeordnete, zur Übertragung von Zug- und Bremskräften bestimmte Stange gelenkig verbunden sind.

Bei einem bekannten Schienenfahrzeug der genannten Art sind die zur Übertragung der Längskräfte bestimmten Stangen übereinander angeordnet und je am Rahmen des betreffenden Drehgestells angelenkt (US-PS 4015541). Dabei liegt der Schnittpunkt der verlängert gedachten _Μ Längsachse jeder Stange mit der Quermittelebene des mit ihr verbundenen Drehgestells, und damit der ideelle Angriffspunkt der zu übertragenden Längskräfte an diesem Drehgestell, etwa auf der Höhe der Radsatzachsen.

Bei einer aus der GB-PS 7 85 634 bekannten Anordnung ist die das Drehgestell mit dem Fahrzeugkasten verbindende Zug-/Druckstange an einem Querträger in der Drehgestellmitte zumindest annähernd auf der Höhe der Radsatzachsen angelenkt.

Bei diesen bekannten Anordnungen wird auf jedes ^₀ Drehgestell jeweils ein den vorlaufenden Radsatz entlastendes Aufbäummoment ausgeübt, welches die durch diesen Radsatz übertragbare Zugkraft begrenzt.

Aus der AT-PS 266914 (Fig. 1) ist es auch bekannt, ein drehzapfenloses Drehgestell mit dem Fahrzeugkasten ₆s über zwei längsmittig angeordnete, je in die entgegengesetzte Längsrichtung weisende Zugstangen zu verbinden, von denen jede, entsprechend der jeweiligen Fahrtrichtung, die im Betrieb auftretenden Zugkräfte vom betreffenden Drehgestell auf den Fahrzeugkasten bzw. von diesem auf das Drehgestell überträgt Diese Zugstangen sind so gegen die Drehgestellmitte nach unten geneigt, daß der Schnittpunkt ihrer verlängert gedachten Längsachsen, und damit der ideelle Übertragungspunkt der Zugkraft, in der Ebene der Schienenoberkanten liegt

Bei einer aus der US-PS 3796166 bekannten Anordnung sind zwischen jedem Drehgestell und dem Fahrzeugkasten zwei Stangen vorgesehen, welche beiäV2its der Längsmittelebene des Drehgestelles, außerhalb des Drehgestellrahmens angeordnet sind. Die Stangen sind kastenseitig je an einem Support, der in der Mittenpartie des Fahrzeugkastens befestigt ist, und drehgestellseitig an einem in der Mittenpartie des Drehgestells angeordneten Querträger angelenkt, welcher mit einem nach unten ragenden Zapfen in einer zentralen Bohrung des Drehgestellrahmens drehbar geführt ist Auch bei dieser bekannten Ausführung, welche insbesondere hinsichtlich der Anlenkung der Stangen eine relativ komplizierte und aufwendige Konstruktion erfordert, sind die Stangen so geneigt, daß jeweils die Schnittpunkte ihrer verlängert gedachten Mittellinien mit der Quermittelebene des betreffenden Drehgestells, und damit die ideellen Übertragungspunkte der Zug- und Bremskräfte, etwa in der Ebene der Schienenoberkanten liegen.

Bei Ausführungen mit auf der Höhe der Schienenoberkanten liegenden Übirtragungspunkten der Längskräfte wird in bekannter Weise innerhalb jedes Drehgestelles die auf dieses wirkende vertikale Belastung, auch bei Ausübung der Zugkraft, gleichmäßig auf die beiden Radsätze verteilt. Ebenso werden sowohl die vertikale Entlastung des in Fahrtrichtung vorderen Drehgestelles als auch die entsprechende Mehrbelastung des in Fahrtrichtung hinteren Drehgestells jeweils auf die Radsätze des betreffenden Drehgestelles gleichmäßig verteilt. Dabei kann jedoch die vordere Achse des in Fahrtrichtung vorderen Drehgestelles relativ zu dessen zweiter Achse in ihrer Fähigkeit zur Übertragung von Adhäsionskraft benachteiligt sein, wenn sie - bei entsprechenden Betriebsbedingungen — etwa durch nasse Schienen oder Laub bedingte, schlechte Reibungsverhältnisse vorfindet. Be· bisherigen Ausführungen kann dadurch die übertragbare Zugkraft und damit die Beschleunigung, bzw. die zulässige Anhängelast in Steigungen, bei ungünstigen Reibungsverhältnissen in beträchtlichem Maß herabgesetzt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schienenfahrzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem durch einfache Konstruktionsmaßnahmen die vertikale Gesamtbelastung, die auf Gas vorlaufende Drehgestell einwirkt, auf dessen beide Achsen ungleichmäßig so verteilt werden kann, daß bei Ausübung von Zugkraft die vorlaufende Achse des vorlaufenden Drehgestelles deutlich mehr belastet wird als die zweite Achse, um die Fähigkeit der allfällig schlechtere Reibungsverhältnisse vorfindenden, vorlaufenden Achse zur Übertragung von Adhäsionskräften, und damit die Leistung des Schienenfahrzeuges bei schlechten Wetterbedingungen im Vergleich mit bekannten Schienenfahrzeugen zu verbessern.

Das erfindungsgemäß ausgebildete Schienenfahrzeug ist zur Lösung dieser Aufgabe dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Stangen zur Quermittelebene des Fahrzeugkastens symmetrisch angeordnet und gegen dessen Enden hin nach unten so geneigt sind, daß die verlangen gedachte Längsachse jeder Stange die Quermittelebene des betreffenden Drehgestelles in einem unterhalb der Ebene der Schienenoberkanten liegenden Schnittpunkt schneidet.

Die bei der erfindungsgemäßen Anordnung gegebene Lage des den theoretischen Übertragungspunkt der Zugkraft bildenden Schnittpunktes unterhalb der Ebene der Schienenoberkanten hat eine Mehrbelastung der vorderen Achse des vorlaufenden Drehgestelles zur Folge, was ihre Fähigkeit zur Übertragung von Zugkräften, auch bei Adhäsionsverhältnissen, die sie bei schlechten Wetierbedingungen antrifft, deutlich verbessert. Der Abstand von der Ebene der Schienenoberkanten ist entsprechend den für die Auslegung als maßgebend zu berücksichtigen- to den Reibungsverhältnissen, insbesondere hinsichtlich der jeweiligen Anforderungen bezüglich der auf die Schienen Obertragbaren Zugkraft und der erforderlichen Anhängelast in Steigungen, bemeßbar. Die erfindungsgemäße Anordnung gestattet femer die Anlenkung der Stangen an üblichen, insbesondere festen Bestandteilen des Drehgestelles, was der Konstruktion Einfachheit und Wirtschaftlichkeii verleiht

Aus der bereits genannten AT-PS 2 66 914 ist zwar ein Drehzapfendrehgestell mit zwei von den Drehgestellenden je gegen die Drehgestellmitte nach iaiten geneigten Zugstangen^ bekannt, deren verlängert gedachte Längsachsen sich unterhalb der Ebene der Schienenoberkanten schneiden. Auch bei dieser Anordnung soll jedoch jeweils eine auf der Höhe der Schienenoberkanten liegende ideelle Zugkraft gebildet werden, welche aus einem auf der Höhe des Drehzapfens wirkenden Anteil der zu übertragenden Zugkraft und einem unterhalb der Ebene der Schienenoberkanten wirkenden Anteil dieser Zugkraft resultiert. Eine Mehrbelastung der vorlaufenden Achse im Sinne der Erfindung wird bei dieser bekannten Ausführung weder erzielt noch angestrebt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die verlängert gedachte Längsachse der Stange die Quermittelebene des Fahrzeugkastens in einem Schnittpunkt schneiden, der im Bereich des Schwerpunktes des Fahrzeugkastens liegt. Da anfällige Nickbewegungen des Fahrzeugkastens mit größter Wahrscheinlichkeit um dessen Schwerpunkt herum erfolgen, welcher in der Regsl etwa bis zu einem Meter über dem Boden des Fahrzeugkastens liegt, findet bei dieser Ausfuhrungsform bei solchen Nickbewegungen keine Bewegungsübertragung auf die Drehgestelle statt, was das Längsschwingungsverhalten des ganzen Fahrzeuges günstig beeinflußt.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann die Stacge an einem im Drehgestell angeordneten Aggregat einer Antriebseinrichtung angelenkt sein. Nach einer weiteren Ausfuhrungsform kann die Stange an einer Achse eines Radsatzes des betreffenden Drehgestelles angelenkt sein.

Die beiden zuletzt genannten Konstruktionen weisen den zusätzlichen Vorteil auf, daß die Stange jeweils eine größere Länge aufweisen kann und der Anlenkpunkt tiefer zu liegen kommt. Zudem kann unter Umständen das Drehgestell ohne Kopftraverse, d. h. ohne vordere Querträger, und damit entsprechend leichter ausgeführt werden.

Ausführungsbeispiele der Erf.ndung werden in der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

F i g. 1 eine Seitenansicht eines Schienenfahrzeuges mit Stangen zwischen Kasten und Drehgestellen,

Fig. 2 den Horizontalschnitt durch das Schienenfahrzeug entlang der Linie ΙΙ-ΙΪ in der Fig. 1,

Fig.3 eine Seitenansicht eines Details der Fig. 1 in größerer Darstellung, mit clen vom Drehgestell auf den Kasten und die Schienen rjsgeübten Kräften, und Fie.4 und S Einzelheiten von abgewandelten Ausführungsformen des Schienenfahrzeugs, je in einem Teil-Längsschnitt und ebenfalls in größerer Darstellung.

Gemäß Fig. I und 2 ist der Kasten 1 des Schienenfahrzeugs 30 über zwei Paar Sekundärfedeni 3 auf zwei Drehgestellen 2 abgestützt Diese weisen je einen Drehgestellrahmen 4 auf, der über Primärfedem 5 auf Achslagern 31 zweier Radsätze 6 und 6'abgestützt ist Die Achslager 31 sind über nicht dargestellte Mittel zur Zugkraftübertragung, wie z.B. Lenker oder Führungszapfen, mit dem Drehgestellrahmen 4 verbunden, die Radsätze 6 und 6'sind mit einer in bekannter Weise im Drehgestellrahmen angeordneten Antriebseinrichtung versehen, welche der besseren Übersicht wegen in den Fig. 1 und 2 ebenfalls nicht dargestellt sind.

Der Kasten 1 ist mit den beiden Drehgestellen 2 über zwei Stangen 7 verbunden, welche relativ zur Quennittenebene 10 des Kastens 1 symmetrisch angeordnet und unter einem Neigungswinkel α gegen eine durch die Schienenoberkanten bestimmte, horizontale Ebene 16 geneigt sind. Die Stangen 7 sind — horizontal und vertikal beweglich —je an einem am Kasten 1 feststehe? O. angeordneten Support 8, und mit dem anderen Ende an cLicui Support 9 angelenkt, der an einem der Quermittenebene 10 zugewendeten Querträger 11 des Drehgestellrahmens 4 befestigt ist Die Supporte 8 und 9 sind je in der Längsmittenebene 12 b^w. 12a des Fahrzeugkastens 1 bzw. des betreffenden Drehgestelles 2 angeordnet

Pro Drehgestell 2 ist somit je eine einzige Stange 7 vorgesehen, die zur Übertragung von Zug- und Druckkräften ausgebildet ist. Anlenkpunkte 15 der Stangen 7 an den Supporten 9 liegen je in Längsrichtung zwischen der Quermittenebene 17 des betreffenden inneren Radsatzes 6'und der Quermittenebene 10 des Kastens 1. An den beiden Enden des Kastens 1 sind, je auf einer Höhe h über den Schienenoberkanten, Zughaken 32 angeordnet Der Neigungswinkel α der Stangen 7 ist so gewählt, daß deren verlängert gedachte Längsachsen 13 die Quermittenebene 10 des Kastens 1 in einem in unmittelbarer Nähe des Kastenschwerpunktes S liegenden Punkt P₁ und die Quermittenebenen 14 der Drehgestelle 2 je in einem Schnittpunkt 0 schneiden, der in einem Abstand α deutlich unterhalb άύτ Ebene 16 der Schienenoberkanten liegt.

Aufgrund der beschriebenen Lage des Schnittpunktes 0 wird die jeweils vorlaufende Achse des voriaufenden Drehgestelles mehr als dessen zweite Achse belastet, so daß die Fähigkeit der jeweils voriaufenden Achse zur Übertragung von Adhäsionskräften bei schlechten Wetterbedingungen entsprechend verbessert wird. Durch die beschriebene Anordnung des Schnittpunktes P in der Nähe des Kastenschwerpunktes S wird eine Übertragung allfälliger Nickbewegungen des Kastens 1 auf die Drehgestelle verhindert. Damit wird das Längsschwingungsverhalten des ganzen Fahrzeugs verbessert.

Der \ uiiikale Abstand α des Schnittpunktes 0 von der Ebene 16 der Schienenoberkanten kann mit Rücksicht auf die bei den interessierenden WetterbeJingungen herrschenden Reibungsverhältnisse berechnet werden. In der Fig. 3 sind die dabei zu berücksichtigenden^ von einem in Fahrtrichtung /"vorderen Drehgestell 2 auf den Kasten 1 und die Schienen ausgeübten Kräfte dargestellt. Die auf den Kasten 1 ausgeübte Zugkraft K wird ideell im Punkt 0 im Abstand α unter der Ebene 16 der Scbienenoberkanten abgenommen. Dadurch enistent ein Nickmoment auf das Drehgestell nach vorn, wobei der vordere Radsatz 6 mehr als der hintere Radsatz 6' belastet wird. Unter der Annahme von durch verschiedene Reibungskoeffizienten μ_ι und μ₂ gekennzeichneten, unterschiedlichen Reibungsverhältnissen, jedoch gleichen Zugkraft-

komponenten ~ bei den Radsätzen 6 und 6', ergeben die entsprechenden Radsatzdrücke Werte von

Q+4S undQ-f,

wobei Q die Hälfte des für das gesamte Drehgestell 2 gültigen Durchschnitts-Radsatzdruckes ist und aus den üblichen Berechnungen bekannt ist, und A Q aus der Gleichheitsbedingung der Zugkraftkomponten bei beiden Rad-Sätzen hervorgeht, nämlich aus

Die Momentenglcichung in bezug aul den Punkt 0 ergibt

Ζ·α·

wobei L der Abstand zwischen den Radsätzen 6, 6' ist. Daraus laßt sich der Wert α berechnen:

AQ ,
«,= 2%-L

Für eine Lokomotive mit folgenden, angenommenen Daten

Gesamtgewicht der Lokomotive 80 t

Zu übertragende Gesamtzugkraft, 2Z 28 Mp

Abstand zwischen den Radsätzen, L 2,5 m

Abstand zwischen den Drehgestellen 7 m

Zughakenhöhe h 1 rn

Abstand a 0,1 m

ergaben Berechnungen, unter Verwendung der genannten Beziehungen, folgende Werte:

AQ

Q +

Q-

= 0,56

AQ

18,56Mp
17,44Mp

= 1,06 =

20

25

40

Wenn also der Reibungskoeffizient μ, beim zweiten Radsatz 6'um 6% größer ist als derjenige - μ, - beim ersten Radsatz 6 des vorlaufenden Drehgestelles 2, kann durch Verlegung des Schnittpunktes 0 um den Abstand a=0,lm unter die Ebene 16 der Schienenoberkanten erreicht werden, daß durch die beiden Radsätze 6 und 6' übertragenen Zugkräfte gleich groß sind. Es wird geschätzt, daß ein Minimalwert von α= 0,05 m, entsprechend 2 % des Abstandes L, notwendig wäre, um einen merkbaren Effekt der Maßnahme zu erreichen. Das damit kompensierbare Verhältnis μ,/μ, beträgt 1,03.

Es versteht sich, daß das drehgestellseilige Ende der Stangen auch an einem im Drehgestellrahmen 4 feststehend oder beweglich angeordneten Aggregat der Antriebseinrichtung angelenkt sein kann.

In der Fig.4 ist eine mit dem Radsatz 6 gekoppelte Antriebseinrichtung dargestellt, welche einen auf der Achse 36 des Radsatzes 6' abgestützten Tatzlagermotor und ein Getriebe 22 mit Zahnrädern 23 und 24 umfaßt. Das Getriebe 22 ist in einem Gehäuse 19 untergebracht, welches auf der Achse 36 gelagert ist. Der Tatzlagermotor 21 ist über eine Drehmomentstütze 20 auf einem Längsträger des ohne Kopftraverse ausgebildeten Drehgestellrahmens 4 angclenkt.

Bei dieser Ausführungsform ist das drehgestellseitige Ende der Stange 7 über einen tiefliegend angeordneten Zapfen 18 an einem Support 9' angelenkt, welcher am Gehäuse 19, also an einem gegenüber dem Drehgesteilrahmen 4 beweglichen Aggregat der Antriebseinrichtung, befestigt ist. Dies ermöglicht, wegen des fehlenden Kopfträgers, z. B. eine leichtere Bauart des Drehgestellrahmens 4; außerdem kann die am Gehäuse 19 angelenkte Stange 7 eine entsprechend größere Länge aufweisen als bei direkter Anlenkung am Drehgestellrahmen, was die Beweglichkeit der Verbindung zwischen Kasten und Drehgestell verbessert.

Der Anlenkpunkt (Zapfen 18) liegt auch bei dieser Ausführung in einem Bereich zwischen der Quermittenebene 17 des Radsatzes 6' und der in Fig.4 nicht sichtbaren Quermittenebene 10 des Kastens 1. Der Anlenkpunkt könnte jedoch auch im Bereich zwischen der Quermittenebene 17 und der Quermittenebene 14 des Drehgestelles 2 liegen. Ebenso könnte die Stange 7 an einem anderen Teil der Antriebseinrichtung, z.B. dem Motor 21, angelenkt sein.

Wie aus der Fig.5 hervorgeht, ist auch eine Ausführung möglich, bei der das drehgestellseitige Ende der Stange 7 über ein Pendellager 35 direkt an der Achse 36 des Radsatzes 6' angelenkt. Dabei ist die Achse 36 über eine zur Übertragung von Zug- und Druckkräften bestimmte Stange 37 mit der in der Fig.5 nicht dargestellten Achse des zweiten Radsatzes des gleichen Drehgestelles 2 verbunden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schienenfahrzeuge mit einem Fahrzeugkasten und mit zwei diesen abstützenden, drehzapfenlosen Drehgestellen, welche mit dem Fahrzeugkasten über je eine einzige, im wesentlichen in dessen Längsmittelebene, zur Ebene der Schienenoberkanten geneigt angeordnete, zur Übertragung von Zug- und Bremskräften bestimmte Stange gelenkig verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Stangen (7) zurQuermittelebene (10) des Fahrzeugkastens (1) symmetrisch angeordnet und gegen dessen Enden hin nach unten so geneigt sind, daß die verlängert gedachte Längsachse (13) jeder Stange (1) die Quer- is mittelebene (14) des betreffenden Drehgestelles (2) in einem unterhalb der Ebene (16) der Schienenoberkanten liegenden Schnittpunkt (0) schneidet

2. Schienenfahrzeug nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die verlängert gedachte Längs-