DE3409103A1

DE3409103A1 - Fahrwerk fuer schienenfahrzeuge

Info

Publication number: DE3409103A1
Application number: DE19843409103
Authority: DE
Inventors: Fritz Prof. Dr.-Ing. 4150 Krefeld Frederich
Original assignee: Individual
Current assignee: Duewag AG
Priority date: 1984-03-13
Filing date: 1984-03-13
Publication date: 1985-09-19
Also published as: DE3409103C2

Description

Fahrwerk für Schienenfahrzeuge
Beschreibung Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug-Fahrwerk, das zur besseren Spurführung der Räder im Gleis mit sog. selbstregelnden Einzelrädern ausgestattet ist.
Der Spurfuhrungseffekt der selbstregelnden Einzelrãder ist dann besonders wirkungsvoll, wenn die vertikalen Schwenkachsen, um welche die über eine Spurstange gekoppelten Rader schwenkbar sind [vgl. PA 33 33 7519], möglichst weit außerhalb der Radebenen liegen, deren Lage durch den Abstand der Schienen im zu befahrenden Gleis in engen Grenzen fest vorgegeben ist. Die Selbstregelung der Räder muß von allen unerwünschten Einflüssen möglichst frei gehalten werden.
Ferner wird vom Fahrwerk gefordert, daß die vom Gleis und der Selbstregelung der Räder ausgehenden unvermeidlichen vertikalten und horizontalen Bewegungen sich nicht störend für Fahrgast und Ladegut im Fahrzeugaufbau auswirken.
So betrachtet erfüllt das Fahrwerk eine Doppelaufgabe: es übernimmt die Spurführung im Gleis und gewährleistet den verlangten Fahrkomfort.
Beide Forderungen widersprechen einander. Einerseits ist ein verschleißarmer, d.h. Schienen und Räder schonender Fahrzeuglauf nur realisierbar, wenn die Räder möglichst selten mit ihren Spurkränzen die Fahrschienen des Gleises berühren, also allen Lagefehlern der Schienen möglichst gut folgen können und damit sehr unruhig laufen.
Andererseits ist die Fahrt für den Fahrgast nur dann komfortabel, wenn der Fahrzeugaufbau so schwingungsfrei wie irgendmöglich bewegt wird.
Es ist bekannt, daß zur Erfüllung dieser Erfordernisse im Prinzip zwei Wege beschritten werden. In Drehgestellen für Schienenfahrzeuge mit konventionellen Radsätzen, bei denen je zwei Räder auf einer Achse und mit dieser fest verbunden montiert sind, wird der Radsatzlauf zugunsten des Fahrkomforts durch mehr oder weniger steife Führung der Radsätze im Drehgestellrahmen gestreckt. Die Beruhigung des Radsatzlaufes geht zu Lasten des Rad/Schiene-Verschleißes: je geradliniger der Radsatzlauf desto großer ist die Wahrscheinlichkeit, daß die Fahrschienen von den Spurkränzen der Räder angeschnitten und abgenutzt werden.
Bei 2-achsigen -Fahrzeugen mit nur 2 Radsätzen im großen Achsabstand muß wegen der Kurvengängigkeit eine längselastische Radsatzführung angewendet werden. In Verbindung mit dem Radsatz kann die Spurfuhrung besonders bei höheren Fahrgeschwindigkeiten ungünstig werden.
Der Radsatz vollführt unkontrollierte Bewegungen, die wegen des hohen Rad/Schiene-Verschleißes und der Komfortminderung wiederum unerwünscht sind.
Mit konventioneller Radsatz-Technik ist das Problem der hohen Fahrgeschwindigkeiten, enger Gleisbögen und des Rad/Schiene-Verschleißes nach heutiger Erkenntnis prinzipiell nicht lösbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit demselben Fahrwerk hohe Fahrgeschwindigkeiten erreichen und enge Gleisbögen durchfahren zu können bei in beiden Fällen minimalem Rad/Schiene-Verschleiß und gleichzeitig hohem Fahrkomfort.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zu einem Fahrwerk gehörenden Räder um weit außerhalb der Radebenen angeordnete vertikale Hochachsen schwenkbar angeordnet werden.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die im Rad/Schiene-Kontakt beim Radanlauf in die Schiene entstehenden verschleißhervorrufenden Kräfte dazu benutzt werden, eine Lenkbewegung des Rades hervorzurufen, wodurch es sich von der angelaufenen Schiene entfernt. Durch Kopplung der Lenkbewegungen gegenüberliegender Räder entsteht ein Regelsystem, welches das Fahrwerk mit Minimalaufwand in die Nähe der Gleismitte steuert und den gewünschten Erfolg garantiert.
Der Regelvorgang wird durch geschickte Anordnung einer Feder/Dämpfer-Kombination, welche das Fahrwerk vom Fahrzeugaufbau dynamisch trennt, unterstützt, wobei gleichzeitig ein Höchstmaß für eine störungsfreie Bewegung des Fahrzeugaufbaus erreicht wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beiliegenden Skizzen dargestellt und im folgenden näher beschrieben.
Figur 1 zeigt das Prinzip des Fahrwerks in der Aufsicht Figur 2 gibt die Ansicht des gleichen Fahrwerks wieder.
Dargestellt sind die Räder 1 und der Fahrwerksrahmen 2, mit dessen äußeren Rahmenwangen 3 die Radlagergehäuse 4 um senkrechte Hochachsen 5 schwenkbar verbunden sind. Dabei sollte der als negativer Lenkrollhalbmesser bezeichnete Abstand zwischen den senkrechten Hochachsen 5 und den Radebenen 15 der Räder 1 möglichst groß sein. Die Schwenkbewegung beider Räder 1 ist über die gelenkig an die Radlagergehäuse 4 angeschlossene Spurstange 6 gekoppelt. Die Radlagergehäuse 4 nehmen die am äußeren Umfang der Radnabe in Wälzlagern drehbar gelagerten Radscheiben 7 auf, mit denen der auswechselbare, nach innen abnehmbare Radreifen 8 verschraubt ist.
An der Radscheibe 7 läßt sich zweckmäßig eine Bremsscheibe 9 anbringen, auf welche die Bremsbeläge eines Bremssattels 10 einwirken. Der Bremssattel 10 ist seinerseits am Radlagergehäuse 4 angebracht. Die außen angeordnete Bremseinrichtung ist von außen gut sichtbar und kann leicht kontrolliert werden.
Die Verbindung des Fahrwerks mit dem Fahrzeugaufbau übernehmen gleichlange Längslenker 11,12 und vertikal- und querelastische Federn 13. Die Längslenker 11 sind unterhalb der Radmitte, die Längslenker 12 oberhalb der Radmitte mit sphärischen Gelenken 14 an die Rahmenwangen 3 und den Fahrzeugaufbau angeschlossen. Die Längslenker 11,12 gewãhrleisten die Übertragung von Zug- und Bremskräften aus dem Fahrwerk zum Fahrzeugaufbau. Das gesamte Fahrwerk kann sich ohne Winkeländerungen sowohl vertikal wie horizontal relativ zum Fahrzeugaufbau verschieben, wodurch die freie Einstellbarkeit für die Spurführung gewãhrleistet wird. Eine besonders zweckmäßige Variante der Erfindung erhält man, wenn die Federn 13 und'die Radebenen 15 auf einer Linie liegen.
In diesen Falle sind die die beiden Rahmenwangen 3 verbindenden Querträger des Fahrwerksrahmens 2 biegemomentenfrei.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung nach Fig. 3 besteht die Lenkeranlenkung aus nur 3 Längslenkern, wobei je ein unterer Längslenker 11 in der Nähe der Räder 1 und ein dritter oberer Längslenker 16 in der Nähe der Fahrwerkslängsmitte mit sphärischen Gelenken 14 zwischen Fahrwerk und Fahrzeugaufbau angeordnet werden.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich dadurch, daß die senkrechten Hochachsen 5 nicht mehr materiell ausgeführt werden sondern nur als Momentanpole von geeigneten Führungen existieren und somit eine virtuelle Schwenkachse bilden. Fig. 4 zeigt beispielsweise Schubfederelemente 17, die unter einem Winkel zwischen den Rahmenwangen 3 und den Radlagergehäusen 4 angeordnet sind und dadurch die erwünschte Schwenkung des Rades 1 um die Hochachse 5 zulassen.
Der gleiche Effekt läßt sich nach Fig. 5 mit an Stelle der Schubfederelemente 17 eingebauten Segmentlager 18 erreichen. In einer sehr zweckmäßigen Ausgestaltung sind nach Fig. 6 die Schubfederelemente 17 durch kurze Führungslenker 19 ersetzt, die über Gelenklager 20 an ihren Enden jeweils mit den Radlagern 4 und den Rahmenwangen 3 verbunden sind.
- L e e r s e i t e -

Claims

Fahrwerk für Schienenfahrzeuge Fa@entans@ruche 1.

Fahrwerk für Schienenfahrzeuge mit selhstregelnden Einzel@@de@@, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ei@ielung eines m@@lichst großen negativen L@nkroll@alb@esse@@ die Schwankachsen, @@ welche die @@der@ @enkbewegungen ausfüh@@@ können, in auße@halb der R@der angeordneten Rahmenwangen gelager@ sind.
2. Fahrwerk nach Anspruch 1, dadurch gekenzeichnet, daß die die Schwenkachsen aufnehmenden R@bmenwangen durch Q@er@@@ge@ miteinander verbunden sind.
3. Fahrwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die federnden Abst@@zungen, auf de@@n die @asse des Pahr@eugau@@aus @uht, in der @ähe oder in @öbe der Radebenen @ngeordnet sind, wodurch die die belden Rahmenwangen verbindenden Querträger des Pahwerk@ von Biege@omenten entlastet und sehr leicht ausgeführt werden können.
4. Fahrwerk nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Abstützung dienenden Federn gleichzeitig die Querabfederung des @ahr@engau@@aus gegenüber dem Fahrwerk @bern@hmen.
5. Fahrwerk nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der @ahrwerksra@@en als druckfester @oh@körper ausgebildet und für den Fall, daß die federnden AbstQQzungen Lu@@federn sind, mit diesen verbunden zur Ver@@@ßerung des Luftfedervolumens eingesetzt wird, 6.
Fahrwerk nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur parallelen, @inkel@ehler@@ei@n Führung des Pahrwerks gegenüber dem Fahrzeugau@bau eine Vierstab-Anlenkung verwendet wird, bei der gleich-Lange Lenke@stäbe jeweils p@@rweise in Längsr@chtung auf jeder Farwerksseite gelenkig zwischen Farwerk und Fahrze@gaufbau angeordnet werden.
5. Fahrwerk nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur parallelen, winkel@ehl@@@reien @@@@ung des Farwerks gegenüben dem Fahrzeuga@@bau eine Dies@ab-@@@enkung verwendet wird, bei d@@ zwei gleichlange @enkersläbe jeweils auf im @@@eren Teil einer Fahrwerksseite und der dritte gleichlange @enkers@ab in der @@he der Fahrwerksl@ngsmitte im oberen Teil des Fahrwerks in @@ngsrichtung zwischen Fahrwerk und Fahrzeugau@bau angeordnet sind.
8. Fahrwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzel-@@der am @ußeren Umfang der Radnabe drehbar gelagert sind.
9. Fahrwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die R@der geteilt und die Ra@reifen nach innen abne@mbar auf der Radscheibe angeordnet sind.
10. Fahrwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Bremsscheiben und Bremss@@tel einer Bremsanlage an der @ußeren Seite der R@der angeordnet und dadurch von außen kontrollierbar und leicht @ug@nglich werden.
11. Fahrwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die außerhalb der Radebenen angeordneten Schwenkachsen nicht materiel@ ausgeführt werden sondern durch en@sprechende Führungen nur als vir-@@@@@e Punkte realisiert werden.