DE442226C - Achsenfuehrung mit Drehgestellen fuer Eisenbahnfahrzeuge - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
28. MÄRZ 1927

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 2Od GRUPPE

(^S67755 Hl20 d)

in Paris.

Achsenführung mit Drehgestellen für Eisenbahnfahrzeuge. Patentiert im Deutschen Reiche vom 21. November 1924 ab.

Die Führung in den Kurven der zwei- oder dreiachsigen Fahrzeuge, deren Achsen gezwungenerweise stets parallel zueinander liegen, erfolgt einzig und allein durch die Reaktionskräfte, die zwischen der Schiene und den Spurkränzen derjenigen Räder auftreten, welche sich außerhalb der zu beschreibenden Kurve befinden. Bei den vier- oder sechsachsigen Fahrzeugen, deren Achsen zu zwei oder drei in einem Drehgestell vereinigt sind, bleiben die Achsen eines jeden Drehgestelles parallel zueinander liegen, während die genannten Reaktionskräfte, die zwischen der Schiene und den äußeren Spurkränzen auftreten, dem Drehgestell in der wagerechten Ebene eine Stellung geben, die mehr oder I weniger in der Richtung des Krümmungshalbmessers der zu beschreibenden Kurve liegt.

Auf jeden Fall sind es in beiden Fällen einzig und allein die Reaktionen zwischen der äußeren Schiene und dem äußeren Spurkranz, die es den gebräuchlichen Fahrzeugen gestatten, die Kurve zu beschreiben; die seitliche Neigung des Geleises in den Kuryen soll nur dazu dienen, die Wirkung der Fliehkraft auszugleichen, welche danach trachtet, das Fahrzeug nach außen hin zu kippen. Die Fliehkraft erhöht sogar die genannte Reaktion zwischen der äußeren Schiene und dem äußeren Spurkranz, sobald sich die drei Faktoren: Gewicht des Fahrzeuges, Querneigung des Geleises und Fahrgeschwindigkeit in der Kurve nicht im vorgeschriebenen Gleichgewicht befinden. Es kann vorkommen, daß beim Kurvenfahren ,mit sehr geringer Geschwindigkeit die innere Schiene die Reaktion der inneren· Spurkränze zu erleiden hat.

Die Wirkung-der Fliehkraft auf den Wagenkasten ist zwar schon zur Einstellung der Achsen zweiachsiger Fahrzeuge in Richtung, des Krümmungshalbmessers vorgeschlagen worden, wobei die auf entsprechend ausgebildete Hängestangen wirkenden Kippmomente zur nachherigen Rückstellung fraglicher Achsen in paralleleLage benutet werden. Diese Anordnung kann nur auf Geleisen ohne Ouerneigung in Kurven angewendet werden, also vornehmlich nur bei Straßenbahnen. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß erst eine entsprechende Fliehkraft hervorgerufen sein muß, damit sie zur Wirkung kommt, wobei also das Fahrzeug auch schon tatsächlich in der Kurve selbst sich befinden muß. Der ganze Einlauf in die Kurve selbst muß infolgedessen abermals allein durch die Reaktionskräfte zwischen Radkranz und Schienenkopf erzwungen werden.

Es ist eine allgemein bekannte Tatsache, daß diese sehr verbreitete Anordnung, die es dem Geleise allein überläßt, den Zug in den Kurven zu führen, das Geleise sehr starken Beanspruchungen unterwirft, und eine unmittelbare Folge dieser Anstrengung ist eine sehr rasche Abnutzung der Schienenköpfe, Spurkränze und Bandagen sowie die Außerbetriebsetzung des ganzen Oberbaues in einer Zeitspanne, die sehr gering ist. im Verhältnis zu dessen Lebensdauer, falls die seitlichen Reaktionen zwischen den Schienen und den Spurkränzen nicht vorhanden wären. Der Zweck der Erfindung besteht darin, Steuervorrichtungen vorzusehen, die mittels Hilfsmotoren während des Kurvenfahrens und schon in den Übergangskurven den Achsen .in selbsttätiger Weise und proportionell zum Krümmungshalbmesser der Kurve die gewünschte Neigung mit Bezug auf die wagerechte Ebene verleihen, damit die genannten Reaktionen zwischen den Schienen und den Spurkränzen auf das geringste Maß herabgesetzt werden, z.B. auf diejenigen, die auf die lebendige Kraft zurückzuführen sind, falls, wie bereits angedeutet, die drei Faktoren: Gewicht des Fahrzeuges, Querneigung des Geleises und Geschwindigkeit des Fahrzeuges in der Kurve sich nicht in absolutem Gleichgewicht befinden.

Einer dieser Faktoren, und zwar die Querneigung des Geleises, bleibt stets sich selbst gleich, während die beiden anderen Faktoren für jeden Zug und für jedes Fahrzeug eines jeden Zuges sich ändern, so daß eigentlich niemals ein absolutes Gleichgewicht erreicht wird.

Die neue Anordnung erfordert einen Drehzapfen, der in einer senkrechten Ebene liegt und zwischen dem Fahrgestell des Fahrzeuges und der Achse selbst angeordnet ist, damit es der letzteren ermöglicht wird, ihre Lage in der wagerechten Ebene zu ändern, und zwar mit Bezug auf das Fahrgestell selbst.

Diese neue Anordnung ist somit unmittelbar auf mit Drehgestellen versehene Fahrzeuge anwendbar, welche diese Bedingung bereits erfüllen. Dieselbe Anordnung ist aber auch für alle zweiachsigen Fahrzeuge anwendbar, vorausgesetzt, daß die betreffenden Achsen oder ihre Hilfsgestelle mit dem Fahrgestell des Fahrzeuges jeweils durch einen Drehzapfen verbunden sind, was durch eine wenig kostspielige Umänderung des bestehenden Rollmaterials leicht möglich ist.

Im folgenden wird nur der Grundgedanke der neuen Anordnung beschrieben, und zwar in Anwendung auf ein Drehgestell, d. h. einem Fahrzeug mit zwei Drehgestellen. Es muß jedoch betont werden, daß die Erfindung ebenfalls die Anwendung der Vorrichtung für alle zwei- oder dreiachsigen Fahrzeuge vorsieht, bei welchen die mittlere Achse eine stets sich selbst gleichbleibende Stellung einnimmt, d. h. senkrecht zur Längsachse des Fahrgestelles des Fahrzeuges liegt.

Die Zeichnung veranschaulicht die Vorrichtung in schematischer Weise.

Abb. ι ist eine Kopfansicht der Steuerteile der Vorrichtung. _go Abb. 2 ist ein Aufriß der Vorrichtung. Abb. 3 ist ein Grundriß,
Abb. 4 ist ein Schnitt nach der Linie X-X der Abb. 2.

Abb. S ist ein Schnitt nach der Linie Y-Y der Abb. 2.

Abb. 6 ist ein Gesamtschema, welches im Grundriß die Führung des Fahrzeuges mit zwei Drehgestellen in einer Kurve veranschaulicht.

Abb. 7 zeigt eine Einzelheit des Regelventiles des Hilfsmotors.

Der Grundgedanke der gesamten Einrichtung ist folgender;

Bei einem Eisenbahnfahrzeug, das mit zwei Drehgestellen versehen ist und auf einer geraden Geleisstrecke läuft, liegen die vier Achsen senkrecht zur Längsachse des Fahrzeuges, so daß die Querachse eines jeden Drehgestelles mit der Längsachse des Hauptgestelles einen Winkel von 90⁰ bildet. Sobald nun der vordere Teil des Fahrzeuges in eine Kurve, d. h. schon in die Übergangskurve, eintritt (Abb. 6, gemäß welcher sich das Fahrzeug von oben nach unten bewegt), wird das vordere Ende des Hauptgestelles bereits nicht mehr mit der Achse des Geleises übereinstimmen, während die beiden Achsen des ersten Drehgestelles noch senkrecht zum Geleise selbst liegen werden, da sie sich noch auf der geradlinigen Strecke befinden.

Es ist nun möglich, diese erste Abweichung schon in der Übergangskurve zwischen der Geleisachse und dem Ende der Längsachse des Hauptgestelles zu benutzen, um mittels eines Hilfsmotors eine Drehung des Drehgestelles in wagerechter Ebene zu erzeugen, derart, daß dieses Drehgestell bereits bei Beginn des Überganges in die Kurve eine passende Stellung in wagerechter Ebene erhält

ίο und daß es sich der eigentlichen Kurve des Geleises genau dem Krümmungshalbmesser des Geleises entsprechend einstellt und nicht, wie bisher, senkrecht zur Längsachse des Fahrgestelles.

Die gleiche Vorrichtung kann für alle zweiachsigen Fahrzeuge verwendet werden, falls diese mit einem Nebengestell für jede Achse versehen sind, welches mit dem Hauptgestell durch einen senkrechten Drehzapfen in der Mitte verbunden wird.

Eine dieser Vorrichtungen wird im folgenden in ihren Einzelheiten beschrieben, wobei angenommen wird, daß der Hilfsmotor durch einen hydraulischen Antrieb gebildet wird.

Dieser hydraulische Antrieb kann durch jede andere Vorrichtung ersetzt werden, z. B. durch mechanische, durch Feder oder Gegengewicht bewirkte Antriebe, Elektromotoren jeder Stromart usw. Die auf der Zeichnung dargestellte Anordnung ist somit nur ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes. Zwei kleine Rollen α und a' befinden sich um etwa 45 ° geneigt in der äußersten senkrechten Ebene des Fahrgestelles, und jede dieser Rollen wird von innen nach außen auf eine der beiden Schienen gedrückt. Die Berührung wird stets aufrechterhalten durch Vermittlung von Stangen b und ¥, die mit ihren Kolben in zwei Zylindern c und c' gleiten und unter der Wirkung von Federn d und d' stehen, welche diese Rollen ständig gegen die obere innere Kante des Schienenkopfes drücken.

Die beiden Zylinder c und c sind durch die Stangen e und e starr mit einem Doppelhebel / verbunden, der um eine wagerechte Achse g schwingen kann. Diese beiden selbsttätigen Stoßvorrichtungen sind am unteren Teil der Zylinder c und c durch Zugstan- 1 gen Ii und ti in einer senkrechten Ebene und durch Stangen i und /' in einer geneigten Ebene mit dem Hauptgestell des Fahrzeuges verbunden, wodurch ihnen eine genügende und vollkommene Starrheit gesichert wird.

Diese Anordnung sorgt ebenfalls dafür, daß die Rollen α und a' ständig gegen die obere Kante der Schienenköpfe gedruckt werden.

Es ist eine bekannte Tatsache, daß beim

Legen des Geleises in den geraden Strecken ein Spiel von 1 cm zwischen den inneren Seiten der Schienenköpfe zugelassen wird.

Bewegen sich jedoch die beiden Rollen a und α und ihre Stangen b und V gleichzeitig nach innen oder nach außen, so wird diese Verschiebung gar keinen Einfluß auf die Stellung des Hebels /ausüben. Nur dann, wenn z. B. die Rolle α nach der Innenseite des Geleises und die Rolle a' nach außen verschoben werden, oder falls sie sich in der entgegengesetzten Richtung bewegen, wird der Doppelhebel f eine Schwingung ausführen, sei es im Sinne des Uhrzeigers oder in der entgegengesetzten Richtung.

Um die Wirkungsweise der Vorrichtung zu erklären, wird mit Bezug auf Abb. 6 der Durchgang des ersten Drehgestelles durch die Kurve beschrieben.

Soll das mit vollen Strichen angedeutete Fahrzeug die unten gezeichnete Kurve durchfahren und die punktiert gezeichnete Stellung einnehmen, so wird die Rolle a, nach innen und die Rolle α nach außen verschoben. Der Hebel f wird somit etwas im Sinne des Uhrzeigers ausschlagen und dabei den Hebel k in demselben Sinne mitnehmen.

Dieser Hebel k greift an dem linken Ende eines Hebels m an und verursacht dessen Schwingung um das obere Gelenk einer Zugstange I₁ die für den Augenblick im Räume feststeht. Die Schwingung erfolgt in entgegengesetztem Sinne= des Uhrzeigers, wodurch mittels einer Zugstange η ein Hebel 0 gehoben wird, dessen rechtes Ende um einen feststehenden Zapfen p schwingt. Der Kolben eines Verteilers q bewegt sich somit nach oben.

Bevor nun die durch den Hilfsmotor verursachte Bewegung beschrieben wird, die sich · aus dieser Reihe aufeinanderfolgender Bewegungen der Steuervorrichtung ergibt, wird kurz die Einrichtung des Hilfsmotors angegeben.

Gemäß Abb. 2 und 3 ist das Drehgestell r mittels eines Hebels s durch ein Kugelgelenk t mit einem Doppelkolben u verbunden, der sich in einem Doppelzylinder ν verschieben läßt.

Die beiden Kolbenflächen können unter Wasserdruck gesetzt werden mittels einer Flüssigkeit, die durch eine Pumpe tv verdrängt wird, welche z. B. durch einen Elektromotor χ betätigt wird.

Die zur Steuerung dienende Flüssigkeit befindet sich in einem Behälter 2, aus welchem sie unmittelbar durch die Saugpumpe gehoben wird. Durch eine Leitung y wird die Flüssigkeit in den Körper des Regelventils A geleitet, wo sie in den Raum eintritt, der sich zwischen den beiden Kolben q befindet, und von wo sie durch eine die Kolben umgehende Aussparung abfließen kann, wie dies aus der Abb. 7 hervorgeht.

Die Flüssigkeit fließt entweder unmittelbar nach unten durch die Leitung B oder nach oben durch die Leitung C (Abb. 7), um dann zum Behälter ζ zurückgeleitet zu werden. Sobald sich der Kolben ,.q in seiner mittleren Stellung befindet, wird die von der Pumpe hergeleitete Flüssigkeit durch die Drosselöffnungen fließen, die in den Arbeitsflächen des Kolbens q vorgesehen sind, um dann wieder in den Behälter s zurückzufließen. Die Pumpe hat somit nur diesen Widerstand zu überwinden, der praktisch ι bis 2 kg/cm² beträgt.

Wird jedoch der Doppelkolben q in der einen oder der anderen Richtung verschoben, so wird augenblicklich eine der beiden Zylinderseiten mit der von der Pumpe herkommenden Leitung und die andere Zylinderseite mit dem Saugbehälter s verbunden. In diesem Falle wird sich ■ der Druck der Flüssigkeit augenblicklich auf einen solchen Wert erhöhen, daß der Widerstand auf der Arbeitsseite des Kolbens u überwunden wird.

Man sieht somit, daß nur während der wirklichen Arbeitsleistung die Pumpe einen hohen Druck liefern muß, der es ermöglicht, die Abmessungen des Doppelzylinders υ in passender Weise herabzusetzen. Praktisch wird man als Betriebsdruck für die Arbeit des hydraulischen Antriebes 10 bis 12 kg/cm?

wählen.

Betrachtet man nun wieder die Bewegungen der Steuervorrichtungen, so ersieht man, daß durch die Verschiebung des Kolbens q nach oben augenblicklich der linke Teil des Kolbens u durch die Leitung I mit der •Pumpe und der rechte Teil des Kolbens u durch die Leitung II mit dem-Auslaß B verbunden werden.

Der Kolben u wird sich somit von links nach rechts verschieben und dem Drehgestell (Abb. 6) eine derartige Stellung geben, daß (lessen Querachse die Richtung D einnimmt, die strichpunktiert angedeutet ist, im Gegensatz zur früheren Stellung E, in welcher die Querachse senkrecht zur Längsachse des Wagens liegt.

Ein Hebel F₁ der mit dem Hebel s verbunden ist (Abb. 2 und 3), wird somit mit dem Kolben u die gleichen Bewegungen ausführen. Er wird sich somit gemäß dem Pfeil G der Abb. r verschieben und dabei einen Doppelhebel H, der lose auf der Achse g sitzt, im Sinne des Uhrzeigers in Schwingung versetzen. Hierdurch wird durch die Vermittlung der Zugstange 1 der Kolben q des Regelventils wieder' in seine mittlere Stellung herabgedrückt, denn bei dieser Bewegung steht das linke Ende des Hebels m im Räume fest.

Ist die Verschiebung des Kolbens des Hilfsmotors einmal beendet, so bringt er somit gleichzeitig den Kolben q in seine mittlere Stellung und verhindert jede weitere und übermäßige Bewegung dieses Hilfsmotors, vorausgesetzt, daß die beiden Rollen α und a' die gleiche Stellung beibehalten, d. h. daß das Fahrzeug seine Stellung mit Bezug auf die Kurve nicht verändert.

Es ist leicht ersichtlich, daß auf diese Weise für jeden Krümmungshalbmesser der Hilfsmotor und mit ihm das Drehgestell eine Stellung einnehmen, die genau der in Betracht kommend*en Krümmung entspricht, und daß beim Eintreten des Wagens in den geradlinigen Teil des Geleises die entgegengesetzte Bewegung mit eben derselben Genauigkeit erfolgt. Diese mit Hilfsmotor versehene Vorrichtung, die zwangläufig gesteuert wird, erfüllt somit alle Bedingungen der gestellten Aufgabe und bildet somit deren vollkommene Lösung.

Es muß wiederholt werden, daß der Hilfsmotor nicht gezwungenerweise ein Wassermotor sein muß, sondern durch einen anderen beliebigen Motor ersetzt werden kann, z. B. einen Federmotor, Elektromotor usw.

Auf die Abb. 6 zurückkommend ist zu bemerken, daß von den beiden Drehgestellen während des Durchfahrens der Kurve das erste.die Stellung J und das zweite die Stellung K einnehmen wird. Es ist leicht zu verstehen, daß diese zwangläufige Einstellung der Drehgestelle die Kräfte zwischen der äußeren Schiene und den äußeren Spurkränzen sozusagen vernichtet und in erheblicher Weise die Zugkraft verkleinert.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Achsenführung mit Drehgestellen für Eisenbahnfahrzeuge, gekennzeichnet durch Hilfsmotoren mit Rückführung unter Ausschluß der Fliehkraftwirkung und jeglicher Kippmomente, die an jedem Ende des Fahrzeuges angebracht sind und ohne Zuhilfenahme für die Kraftübertragung des seitlichen Schienendruckes oder zusätzlicher Schienen selbsttätig gesteuert werden und durch einen Fühler den Achsen beim Durchfahren von Kurven entsprechend dem Krümnlungshalbmesser die gewünschte wagerechte Richtung verleihen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.