DE69114781T2

DE69114781T2 - Schienenfahrzeugdrehgestell.

Info

Publication number: DE69114781T2
Application number: DE69114781T
Authority: DE
Inventors: Noboru Kobayashi
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 1990-07-30
Filing date: 1991-07-29
Publication date: 1996-04-18
Anticipated expiration: 2011-07-30
Also published as: CA2047976A1; EP0469512A1; CA2047976C; DE69114781D1; US5213049A; EP0469512B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeugdrehgestell gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 oder 4. Ein derartiges Schienenfahrzeugdrehgestell ist bereits in der EP-A-0 357 951 offenbart.
Wenn die Richtung von Rädern eines Schienenfahrzeugdrehgestells einen Winkel mit den Schienen einschließt, auf denen das Drehgestell läuft, erfahren die Räder seitliche Niederdrückkräfte gegen die Schienen, wodurch ein glatter Lauf des Drehgestells, insbesondere auf einem Kurvengleisstück gestört wird. Dieser Winkel wird als Angriffwinkel bezeichnet. Ein zwangsgesteuertes Drehgestell wird zwangsgesteuert, um einen stabilen Lauf eines Fahrzeugs auf einem linearen Gleis ebenso wie einen glatten bzw. leichtgängen Lauf auf einem Kurvengleisstück sicherzustellen. Das Drehgestell wird derart gesteuert, daß dann, wenn das Drehgestell ein Kurvengleisstück durchläuft, die Drehachsen der Achsen, die den Wagenaufbau schwenkbar tragen, das radiale Zentrum des Kurvengleisstücks schneiden, um den Angriffwinkel der Räder zu minimieren. Es war notwendig, zwangsgesteuerte polsterfreie Drehgestelle zur Verfügung zu stellen, die auf einem Kurvengleisstück einen glatten Drehverlauf, einen vereinfachten Aufbau, ein leichteres Gewicht und eine einfache Wartbarkeit aufweisen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Schienenfahrzeugdrehgestell zu schaffen, das einen vereinfachten Aufbau hat und zwangslenkbar ist, um ein Kurvengleisstück glatt bzw. leichtgängig zu durchlaufen.
Vordere und hintere Achslagerkästen sind in Längsrichtung des Drehgestellrahmens voneinander beabstandet und winkelmäßig verstellbar an ihren Zentren am Schienenfahrzeugdrehgestell angebracht. Die Achslagerkästen tragen einen Fahrzeugaufbau und tragen Achsen darin. Erste Schwingen sind winkelmäßig verstellbar mit dem vorderen Achslagerkasten verbunden, während zweite Schwingen winkelmäßig verstellbar mit dem hinteren Achslagerkasten verbunden sind. Ein Paar von Hebeln sind quer zum Drehgestellrahmen voneinander beabstandet angeordnet und winkelmäßig verstellbar an ihren Zwischenabschnitten mit dem Drehgestellrahmen verbunden. Einer der Hebel ist winkelmäßig verstellbar mit den distalen Enden von einem der ersten Schwingen und einem der zweiten Schwingen verbunden, während der andere winkelmäßig verstellbar mit den distalen Enden des anderen der ersten Schwingen und des anderen der zweiten Schwingen verbunden ist. Wenn der Aufbau relativ zum Drehgestellrahmen seitlich giert und sich winkelmäßig verstellt, werden die Hebel in winkelmäßige Verstellung in entgegengesetzten Richtungen derart angetrieben, daß die ersten und zweiten Achslagerkästen winkelmäßig relativ zu dem Drehgestellager verstellt werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Merkmale sowie weitere Aufgaben der Erfindung gehen aus der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen hervor; es zeigen:
Fig. 1 eine dreidimensionale Liniendiagrammansicht einer ersten Ausführungsform eines Schienenfahrzeugdrehgestells gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 eine vereinfachte Aufsicht der Ausführungsform in Fig. 1,
Fig. 3 eine Seitenansicht von Fig. 2,
Fig. 4 eine fragmentarische Querschnittsansicht entlang den Linien IV-IV von Fig. 2,
Fig. 5 eine Querschnittsansicht der Umgebung von Verbindungsstücken 20, durch welche ein Paar erster und zweiter Schwingen 18 und 19 mit dem Achslagerkasten verbunden sind,
Fig. 6 eine Querschnittsansicht eines Verbindungsstücks 20a,
Fig. 7 eine vereinfachte Aufsicht der Kultur eines Fahrzeugs, das ein gekrümmtes Gleisstück durchläuft,
Fig. 8 die Beziehung zwischen den Rädern, den Schwingen, der Betätigungsstange und den Hebeln der ersten Ausführungsform, wenn das Fahrzeug ein Kurvengleisstück durchläuft,
Fig. 9 eine zweite Ausführungsform der Erfindung in Gestalt einer Aufsicht auf ein natürlich kippendes oder zwangskippendes Drehgestell 2a, auf das die vorliegende Erfindung angewendet wird,
Fig. 10 eine Seitenansicht des Drehgestells 2a,
Fig. 11 eine Querschnittsansicht eines Teils des Drehgestells 2a, wenn sich der Aufbau 1 seitlich relativ zu dem Drehgestellrahmen 6 verstellt und pendelartig schwingt,
Fig. 12 eine dreidimensionale Liniendiagrammansicht einer dritten Ausführungsform eines Schienenfahrzeugdrehgestells gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 13 eine Aufsicht der Ausführungsform in Fig. 12,
Fig. 14 eine Seitenansicht von Fig. 13,
Fig. 15 die Beziehung zwischen den Rädern, den Schwingen, der Betätigungsstange und den Hebeln der dritten Ausführungsform, wenn das Fahrzeug ein Kurvengleisstück durchläuft,
Fig. 16 eine Aufsicht eines Drehgestells 2a einer vierten Ausführungsform, und
Fig. 17 eine Seitenansicht des Drehgestells 2a von Fig. 16.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Erste Ausführungsform

Fig. 1 zeigt eine dreidimensionale Liniendiagrammansicht einer ersten Ausführungsform eines Schienenfahrzeugdrehgestells gemäß der vorliegenden Erfindung; Fig. 2 zeigt eine Aufsicht der Ausführungsform in Fig. 1 und Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht von Fig. 1. Ein Aufbau 1 ist auf zwei Drehgestellen 2 getragen, von denen eines in den Figuren gezeigt ist. Ein Paar von Schienen 3 sind entlang dem Weg des Schienenfahrzeugs auf dem Untergrund vorgesehen. Reaktionsplatten 4 sind zwischen den Schienen 3 angeordnet. Eine Spule 5 ist auf dem Drehgestell 2 getragen. Die Spule 5 und die Reaktionsplatte 4 bilden einen Linearmotor, der Zieh- oder Mitnahmekräfte erzeugt, wenn die Spule 5 der Reaktionsplatte 4 gegenüberliegt, wenn das Drehgestell auf den Schienen 3 läuft. Ein allgemein H-förmiger Drehgestellrahmen 6 ist auf zwei Achslagerkästen getragen und hat zwei in Längsrichtung verlaufende und in Querrichtung beabstandete Seitenträger 75 Ein Paar aufrechter Federn 8 sind auf der Mitte der Seitenträger 7 angeordnet. Der Aufbau 1 ist auf dem Drehgestellrahmen 6 mittels der Federn 8 getragen. Eine Ziehkraftübertragungsvorrichtung 83 ist auf den seitlichen Träger 9 mittig zwischen den beiden Seitenträgern 7 angeordnet. Die Vorrichtung 83 hat einen zentralen Stift 84 und einen elastischen Körper und dient zum Übertragen von Kräften in die Vorwärtsund Rückwärtsrichtungen (Ziehkräfte und Bremskräfte), während er außerdem seitlich Relativverstellungen sowie eine Winkelrelativbewegung zwischen dem Aufbau 1 und dem Drehgestell 2 zuläßt. Der zentrale Stift 84 hat eine vertikale Achse 64, wie in Fig. 3 gezeigt, und ist am Aufbau 1 mittels Bolzen 81 befestigt. Die durch die Spule 5 erzeugte Ziehkraft wird auf den Aufbau 1 durch die Vorrichtung 83 und den Stift 84 übertragen. Fig. 4 zeigt eine fragmentarische Querschnittansicht entlang den Linien IV-IV von Fig. 2. An einer Achse 4 ist ein Paar von Rädern 10a befestigt, und sie ist durch einen länglichen Achslagerkasten 13a über Lager 12 getragen. Der Achslagerkasten 13a hat einen vorstehenden Dorn 14a an seiner Längsmitte. Der Dorn 14a ist in ein Loch 16 eingesetzt, das in einer Montagebasis 15 gebildet ist, an der die Spule 5 angebracht ist. Die Seitenträger 7 sind durch den Achslagerkasten 13a in der Nähe der Lager 12 durch die elastischen Körper 17a, wie beispielsweise eine Achslagerführungsplatte und eine Gummiplatte, getragen.
Räder 10b sind durch einen Achslagerkasten 13b in derselben Weise wie die Räder 10a getragen. Der übrige mit den Rädern 10b verbundene Aufbau ist derselbe, wie derjenige des Rads 10a, und die Elemente haben dieselben Bezugsziffern mit dem Suffix "b".
Fig. 5 zeigt eine Querschnittsansicht der Umgebung von Verbindungsstücken 20, durch welche ein Ende eines Paars erster Schwingen 18 und 19 mit dem Achslagerkasten 13a in der Nähe der beiden Endabschnitte der Achse 11 verbunden sind. Die ersten Schwingen 18 und 19 sind winkelmäßig verstellbar mittels elastischer Körper 23, wie beispielsweise Gummi- oder kugelförmigen Lagern 23, getragen. Wenn das Drehgestell nicht zwangsgelenkt ist, verläuft die Achse eines Stifts 24 parallel zur Achse 11. Ein weiteres Verbindungsstück 21 hat denselben Aufbau wie das Verbindungsstück 20. Das elastische Material oder das kugelförmige Lager wird derart verwendet, daß der Achslagerkasten 13a eine gelenkte Verstellung erfährt, während eine winkelmäßige Verstellung der Schwingen 18 und 19 relativ zum Achslagerkasten 13a zugelassen ist. Wenn ein elastisches Material, wie z.B. Gummi, für 23 verwendet wird, reicht seine Federkonstante von etwa 500 bis 1000 kgf/mm, abhängig von der notwendigen Steifheit in den Längs- und Querrichtungen, um ein stabiles Laufvermögen des Drehgestells zu erzeugen. Die Schwingen 18 und 19 können unter Verwendung der in Fig. 3 gezeigten Verbindungsstücke 20 mit den Achslagerkästen 13a verbunden sein. In diesem Fall ist die erste Schwinge 18 mit dem Achslagerkasten 13a mittels eines elastischen Materials 23 verbunden. Zweite Schwingen 26 und 27 sind winkelmäßig verstellbar an ihren einen Enden mit dem anderen Achslagerkasten 13b an Verbindungsstücken 35 und 36 verbunden. Ein Paar vertikal verlaufende erste Hebel 28 und 29 sind quer zum Drehgestell voneinander beabstandet und winkelmäßig verstellbar mit den beiden Seiten des Drehgestellrahmens 6 verbunden, wie in den Fig. 1 und 3 gezeigt. Der Hebel 28 ist bei 30 unterhalb seiner Mitte durch den Drehgestellrahmen 6 mittels eines Stifts 32 getragen, wie in Fig. 3 gezeigt. In ähnlicher Weise ist der Hebel 29 bei 31 durch den Drehgestellrahmen 6 getragen. Die Schwinge 18 der ersten Schwingen ist winkelmäßig verstellbar am Verbindungsstück 33 mit dem ersten Hebel 28 mittels eines Stifts 33p verbunden, wie in Fig. 3 gezeigt, während die andere erste Schwinge 19 winkelmäßig verstellbar am Verbindungsstück 34 mit dem anderen ersten Hebel 29 verbunden ist. Die einen Enden der zweiten Schwingen 26 und 27 ist jeweils winkelmäßig verstellbar an den Verbindungsstücken 35 und 36 mit dem Achslagerkasten 13b verbunden, während die anderen Enden winkelmäßig verstellbar an den Verbindungsstücken 37 und 38 mit den ersten Hebeln 28 und 29 verbunden sind. Zwischen den Verbindungsstücken 33 und 37 ist der erste Hebel 28 durch den Drehgestellrahmen 6 getragen und zwischen den Verbindungsstücken 34 und 38 ist der andere erste Hebel 29 durch den Drehgestellrahmen 6 getragen. Zweite Hebel 40 und 41 sind winkelmäßig verstellbar bei 42 und 43 mit den beiden Seiten des Drehgestellrahmens 6 über Stifte verbunden. Die einen Enden der zweiten Hebel 40 und 41 sind winkelmäßig verstellbar mit dem ersten Hebel 28 und 29 an Verbindungsstücken 45 und 46 beispielsweise durch kugelförmige Lager verbunden, während die anderen Enden winkelmäßig verstellbar an den Verbindungsstücken 49 und 50 durch z.B. kugelförmige Lager mit den einen Enden von Betätigungsschwingen 47 und 48 verbunden sind. Die Betätigungsschwingen 47 und 48 sind im wesentlichen horizontal angeordnet und nehmen die Rollverstellung des Aufbaus 1 auf. Eine Betätigungsstange 51 verläuft quer zum Aufbau 1, wie in Fig. 2 gezeigt, und ist durch Klammern 52 und 53 am Aufbau 1 derart befestigt, daß die Stange 51 um ihre Längsachse frei drehbar, jedoch hinsichtlich ihrer axialen Bewegung eingeschränkt ist. Die Betätigungsstange 51 ist an ihren beiden Enden an einem Paar abwärtsverlaufender Arme 54 und 55 befestigt. Die distalen Enden der Arme 54 und 55 sind winkelmäßig verstellbar an Verbindungsstücken 56 und 57 mit den Betätigungsschwingen 47 und 48 mittels kugelförmigen Lagern verbunden.
Wenn der Aufbau 1 sich in die in Phantomlinien 58 dargestellte Position relativ zum Drehgestell verstellt oder giert, während das Fahrzeug auf einem geraden Gleis läuft, arbeitet der vorstehend beschriebene Mechanismus wie folgt: die zweiten Hebel 40 und 41 verbleiben stationär und die Betätigungsschwingen 47 und 48 verstellen sich um einen Winkel α&sub1; um die Verbindungsstücke 49 und 50 aus der in durchgezogener Linie gezeigten Position in die in Phantomlinie gezeigte Position, so daß die Arme 54 und 55 und die Betätigungsstange 51 sich in Bezug auf die Verbindungsstücke 49 und 50 verstellen. Zu diesem Zeitpunkt verstellen sich die Verbindungsstücke 56 und 57 um eine Distanz d1, wie durch eine Phantomlinie 58 in Fig. 1 gezeigt. Dadurch werden auf die zweiten Hebel 40 und 41 keinerlei Kräfte aufgrund des seitlichen Gierens des Aufbaus 1 ausgeübt, wodurch das Fahrzeug auf dem linearen Gleis geradeaus laufen kann.
Wenn das Gleis kreisförmig gekrümmt ist, beschreibt das Zentrum zwischen dem Paar von Schienen einen Bogen 59 mit einem Radius R1 und einem Zentrum 60, wie in Fig. 7 gezeigt. Der Aufbau 1 ist auf den beiden Drehgestellen 2 getragen, einem vorderen Drehgestell und einem hinteren Drehgestell, die um eine Distanz L1 in der Vorwärtslaufrichtung des Fahrzeugs voneinander beabstandet sind. Der Aufbau 1 schwenkt um die Achse 64 relativ zu dem Drehgestellrahmen 6 um einen Winkel α&sub2;, der durch eine Linie 61 festgelegt ist, der die Distanz L1 zwischen den zentralen Stiften der beiden Drehgestelle in zwei gleiche Teile teilt, und eine Linie 62, welche die Achse 64 des Stifts 84 und des Zentrums 60 verbindet. Damit das Fahrzeug das Kurvengleisstück glatt oder leichtgängig durchläuft, ist es erforderlich, die Verlängerung der Achse 11a der Achse 11 die gerade Linie 62 unter einem Winkel α&sub3; in der Nähe des Zentrums 60 schneidet. Zu diesem Zeitpunkt schneidet die Verlängerung der Achse 68a der Achse 68 außerdem die Linie 62 unter einem Winkel α&sub3;. Die Verlängerung der Achse 11a legt dadurch einen Winkel 2 α&sub3; mit der Verlängerung der Achse 68a fest.
Fig. 3 zeigt eine Betätigungsschwinge in Phantomlinien 47a, wenn der Aufbau 1 sich relativ zum Drehgestellrahmen 6 einfach vertikal verstellt. Das Verbindungsstück 56 der Betätigungsschwinge 47 verstellt sich um eine Distanz δ3 in Rückwärtsrichtung. Das Verbindungsstück 57 der Betätigungsschwinge 48 verstellt sich ebenfalls um eine Distanz 83 in Rückwärtsrichtung. Die vertikale Relativbewegung des Aufbaus 1 und des Drehgestellrahmens 6 lenkt dadurch die Achsen 11 und 68 nicht.
Fig. 8 zeigt die Beziehung zwischen den Rädern, den Schwingen, der Betätigungsstange und den Hebeln, wenn der Aufbau 1 sich um eine Distanz d2 seitlich relativ zum Drehgestellrahmen 6 verstellt und um einen Winkel α&sub2; relativ zum Drehgestellrahmen 6 um den zentralen Stift 84 sich dreht, während das Fahrzeug ein Kurvengleisstück durchläuft. Zu diesem Zeitpunkt ist die Betätigungsstange 51 so angeordnet, wie in Fig. 8 durch eine Phantomlinie 65 gezeigt. Der zweite Hebel 40 wird durch die Betätigungsschwinge 47 in eine winkelmäßige Verstellung um 42 in eine Richtung P angetrieben, während der andere zweite Hebel 41 durch die Betätigungsschwinge 48 in eine winkelmäßige Verstellung um 43 in eine Richtung Q angetrieben wird. Daraufhin verstellt sich der erste Hebel 28 winkelmäßig um 30 in der Richtung R derart, daß er die erste Schwinge 18 dazu antreibt, sich in der Richtung T zu verstellen, während der andere erste Hebel 29 sich winkelmäßig um 31 in der Richtung S derart verstellt, daß er die erste Schwinge 19 so antreibt, daß sie sich in der Richtung U verstellt. Dies veranlaßt die Achse 11 dazu, sich um den vorstehenden Dorn 14a in eine durch eine Phantomlinie gezeigte Position im Gegenuhrzeigersinn geringfügig zu drehen. Zwischenzeitlich verstellen sich die Schwingen 26 und 27 in die Richtung V bzw. W derart, daß die Achse 68 im Uhrzeigersinn sich geringfügig in eine durch eine Phantomlinie gezeigte Position dreht. Das resultierende Hebelverhältnis der ersten Hebel 28 und 29 und der zweiten Hebel 40 und 41 wird derart gewählt, daß die Linien 62 und 11a den Winkel α&sub3; erzeugen, wenn der Aufbau 1 sich winkelmäßig um den Winkel α&sub2; relativ zum Drehgestellrahmen 6 verstellt. Auf diese Weise werden die Achsen 10a und 10b derart gesteuert, daß die verlängerten Achsen 66 und 67 der Achsen 11 und 68 das Zentrum 60 des Kurvengleisstücks durchlaufen. Zu diesem Zeitpunkt wird auf die Betätigungsstange 51 ein Torsionsdrehmoment ausgeübt, während hingegen die Verformung der Betätigungsstange 51 vernachlassigbar ist, weil die Stange 51 hochfest ist. Die Winkelverstellungen der Arme 54 und 55 sind deshalb dieselben, wenn das Fahrzeug eine Kurve durchläuft, und ihre relative winkelmäßige Verstellung ist vernachlässigbar. Die vorstehend erläuterte Arbeitsweise minimiert den Angriffwinkel der Räder 10a und 10b relativ zu den Schienen 3 derart, daß auf die Schienen geringere seitliche Niederdrückkräfte ausgeübt werden. Dies verursacht einen glatten oder leichtgängigen Lauf des Fahrzeugs, wenn das Fahrzeug ein Kurvengleisstück mit kleinem Radius durchläuft. Auf die Achsen 11 und 68 wird keine Lenkkraft ausgeübt, wenn der Aufbau 1 sich relativ zum Drehgestellrahmen 6 seitlich und vertikal verstellt, während das Fahrzeug ein Kurvengleisstück durchläuft. Während die Arbeitsweise in Bezug auf das Fahrzeug beschrieben worden ist, das eine Kurve im Gegenuhrzeigersinn durchläuft, kann die vorstehende Beschreibung umgekehrt werden, wenn das Fahrzeug eine Kurve im Uhrzeigersinn durchläuft.
Wenn in der ersten Ausführungsform der Aufbau sich nach links und rechts sowie nach oben und unten relativ zum Drehgestellrahmen 6 bewegt, verbleibt die Distanz L11 zwischen den Zentren der beiden Achsen 11 und 68 konstant, was den Vorteil hat, daß der Aufbau vereinfacht wird, wenn die Spule 5 auf den Achslagerkästen 13a und 13b befestigt ist. Das elastische Material 23, das für die Verbindungsstücke 20 verwendet wird, kann auch für die anderen Verbindungsstücke 33, 34, 35, 36, 37, 38, 30, 31, 42 und 43 verwendet werden, oder es kann anstelle der kugelförmigen Lager 45, 46, 49 und 50 verwendet werden.

Zweite Ausführungsform

Die Fig. 9 bis 11 zeigen eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Fig. 9 zeigt eine Aufsicht eines natürlich kippenden oder zwangskippenden Drehgestells 2a, auf das die Erfindung angewendet wird. Fig. 9 zeigt die Beziehung zwischen den Rädern, den Schwingen, der Betätigungsstange und den Hebeln, wenn der Aufbau 1 sich winkelmäßig sowie seitlich relativ zu dem Drehgestell 6 verstellt und pendelartig schwingt, während das Fahrzeug ein Kurvengleisstück in Richtung A durchläuft. Fig. 10 zeigt eine Seitenansicht des Drehgestells 2a, und Fig. 11 ist eine Querschnittsansicht eines Teils des Drehgestells 2a, wenn der Aufbau 1 sich seitlich relativ zum Drehgestellrahmen 6 verstellt und pendelartig schwingt. Elemente, die denjenigen der ersten Ausführungsform entsprechen, sind mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Achslagerkästen 69 und 70 sind an den Seitenträgern 7 des Drehgestellrahmens 6 über Achsfedern 71 und 72 und Tragachsen 11 und 68 angebracht. Es ist zu bemerken, daß im Gegensatz zur ersten Ausführungsform die Räder 10a und 10b zwischen den Seitenträgern angeordnet sind, wie in Fig. 9 gezeigt. Wie in Fig. 11 gezeigt, trägt ein Kippträger 74 den Aufbau 1 mittels einer Luftfeder 75. Auf dem Drehgestellrahmen 6 sind Walzen oder Rollen 76 drehbar angebracht, auf denen der Kippträger 74 bei 77 getragen ist. Der Aufbau 1 schwingt innerhalb eines Winkels α&sub4; in einer Richtung und eines Winkels α&sub4; in der anderen. Ein abwärts vom Aufbau 1 vorstehender Vorsprung 78 ist hinsichtlich seiner seitlichen Verstellung 84 durch Anschläge 79 auf den Kippträger 74 begrenzt. Kippträger 74 sind hinsichtlich ihrer Bewegungen durch nicht gezeigte Anschläge begrenzt. Der Hebel 28 ist winkelmäßig verstellbar bei 30 am Drehgestellrahmen 6 angebracht, und die Schwingen 26 und 18 sind winkelmäßig verstellbar über und unter dem Verbindungsstück 30 angeschlossen. Die erste Schwinge 18 ist mit dem Achslagerkasten 69 verbunden, der am Endabschnitt der Achse 11 angebracht ist, und der Hebel 28 verläuft aufwärts zum Boden des Aufbaus 1. Ein Anbringen der Hebel 28 und 29 an den äußersten Enden der Achse 11 ist vorteilhaft zum Ermitteln der winkelmäßigen Verstellung des Aufbaus 1 relativ zum Drehgestellrahmen 6 mit größerer Empfindlichkeit, als wenn die Hebel näher an den Längsmitten der Achsen angeordnet wären. Wie in Fig. 10 gezeigt, ist ein Ende der Betätigungsschwinge 47 winkelmäßig verstellbar bei 45 mit dem Hebel 48 verbunden, während das andere Ende winkelmäßig verstellbar bei 56 mit dem Arm 54 verbunden ist.
In der ersten Ausführungsform in Fig. 1 ist das gesamte Hebelverhältnis ein kombinierter Wert der Hebelverhältnisse der ersten und zweiten Hebel 28 und 40, während in der zweiten Ausführungsform das Hebelverhältnis des Hebels 28 alleine das gesamte Hebelverhältnis bestimmt. Dasselbe trifft auf den anderen Hebel 29 zu. Die vorliegende Erfindung kann auf andere Konstruktionen angewendet werden, bei denen der Aufbau 1 auf einem Drehgestellrahmen 6 getragen ist, oder auf Drehgestelle mit Polsterfederträger oder Gierträger.

Dritte Ausführungsform

Fig. 12 zeigt eine dreidimensionale Liniendiagrammansicht einer dritten Ausführungsform eines Schienenfahrzeugdrehgestells gemäß der vorliegenden Erfindung; Fig. 13 zeigt eine Aufsicht der Ausführungsform von Fig. 12 und Fig. 14 zeigt eine Seitenansicht von Fig. 13. Elemente, die ähnlich zu denjengen in der ersten Ausführungsform sind, werden nicht beschrieben.
Ein Paar dritter Hebel 101 und 102, sogenannte Glockenkurbelhebei oder Kniehebel, werden bei 103 und 104 durch Klammern 105 und 106 des Aufbaus 1 getragen. Die einen Enden der dritten Hebel 101 und 102 sind winkelmäßig verstellbar an Verbindungsstücken 107 und 108 mit den Betätigungsschwingen 47 und 48 verbunden, während die anderen Enden winkelmäßig verstellbar an Verbindungsstücken 111 und 112 mit der starren Betätigungsstange 110 mittels Stiften verbunden sind. Die Verbindungsstücke 107 und 108 können die Form von kugelförmigen Lagern einnehmen. Die Betätigungsstange 110 ist dadurch in Bezug auf die dritten Hebel 101 und 102 winkelmäßig verstellbar. Wenn sich die Betätigungsstange 110 beispielsweise in der Richtung des Pfeils 113 verstellt, verstellt sich der eine Hebel 101 der dritten Hebel 101 und 102 winkelmäßig in der Richtung des Pfeils 114, während der andere Hebel 102 sich in der Richtung des Pfeils 115 verstellt. Das bedeutet, die Betätigungsstange ist mit den beiden Hebeln 101 und 102 derart verbunden, daß die Drehung eines Hebels in einer Richtung die Drehung des anderen in der anderen Richtung verursacht.
Wenn der Aufbau 1 sich in die in Fig. 12 durch Phantomlinien 58 gezeigte Position relativ zum Drehgestell verstellt oder giert, während das Fahrzeug auf einem linearen Gleis läuft, arbeitet der vorstehend beschriebene Mechanismus wie folgt: die zweiten Hebel 40 und 41 verbleiben stationär und die Betätigungsschwingen 47 und 48 verstellen sich um einen Winkel α&sub1; um die Verbindungsstücke 49 und 50 aus der in durchgezogener Linie gezeigten Position in die in Phantomlinie gezeigte Position, so daß die dritten Hebel 101 und 102 sich in die Richtung 114a und 115a verstellen, wodurch die Betätigungsstange 110 dazu veranlaßt wird, sich in der Richtung des Pfeils 113 zu verstellen. Zu diesem Zeitpunkt verbleiben die zweiten Hebel 40 und 41 stationär. Dadurch werden auf die zweiten Hebel 40 und 41 aufgrund des seitlichen Gierens des Aufbaus 1 keine Kräfte ausgeübt, wodurch es möglich ist, daß das Fahrzeug auf dem linearen Gleis geradeaus läuft.
Wenn das Gleis kreisförmig gekrümmt ist, beschreibt das Zentrum zwischen dem Paar von Schienen 3 einen Bogen 59 mit einem Radius R1 und einem Zentrum 60, wie in Fig. 7 gezeigt. Der Aufbau 1 ist auf den beiden Drehgestellen 2 getragen, einem vorderen Drehgestell und einem hinteren Drehgestell, die um eine Distanz Ll in der Vorwärtslaufrichtung des Fahrzeugs voneinander beabstandet sind. Die Achsen der Räder 10a und 10b sind um eine Distanz L11 voneinander beabstandet. Der Aufbau 1 schwenkt um die Achse 64 relativ zu dem Drehgestellrahmen 6 um einen Winkel α&sub2; der durch eine Linie 61 festgelegt ist, die die Distanz zwischen den zentralen Stiften der beiden Drehgestelle in zwei gleiche Teile teilt, und eine Linie 62, welche die Achse 64 des Stifts 84 und das Zentrum 60 verbindet. Damit das Fahrzeug ein Kurvengleisstück glatt durchläuft, ist es notwendig, daß die Verlängerung der Achse 11a die gerade Linie 62 unter einem Winkel α&sub3; nahe am Zentrum 60 schneidet. Zu diesem Zeitpunkt schneidet die Verlängerung der Achse 68a der Achse 68 außerdem die Linie 62 unter einem Winkel α&sub3;. Dadurch erzeugt die Verlängerung der Achse 11a einen Winkel 2 α&sub3; mit der Verlängerung der Achse 68a.
Fig. 15 zeigt die Beziehung zwischen den Rädern, den Schwingen, der Betätigungsstange und den Hebeln, wenn der Aufbau 1 sich um eine Distanz d2 seitlich relativ zu dem Drehgestellrahmen 6 verstellt und sich um einen Winkel α&sub2; relativ zu dem Drehgestellrahmen um den zentralen Stift 84 dreht, während das Fahrzeug ein Kurvengleisstück durchläuft. Zu diesem Zeitpunkt ist die Betätigungsstange 110 derart positioniert, wie durch eine Phantomlinie 117 in Fig. 15 gezeigt.
Der zweite Hebel 40 wird durch die Betätigungsschwinge 47 in eine winkelmäßige Verstellung um 42 in eine Richtung P derart angetrieben, daß der erste Hebel 28 dazu veranlaßt wird, sich winkelmäßig um 30 in einer Richtung R zu verstellen, während der andere zweite Hebel 41 durch die Betätigungsschwinge 48 in eine winkelmäßige Verstellung um 43 in einer Richtung Q derart angetrieben wird, daß sie den anderen ersten Hebel 29 dazu veranlaßt, sich winkelmäßig um 31 in einer Richtung S zu verstellen. Daraufhin treiben die ersten Hebel 28 und 29 die ersten Schwingen 18 und 19 dazu an, sich in eine Richtung T bzw. U zu verstellen, so daß die Achse 11 um den vorstehenden Dorn 14a sich geringfügig in eine Position dreht, die durch eine Phantomlinie gezeigt ist. Zwischenzeitlich treiben die Hebel 28 und 29 auch die zweiten Schwingen 26 und 27 an, damit sie sich in die Richtung V bzw. W verstellen, so daß die Achse 68 um den vorstehenden Dorn 14a sich geringfügig im Uhrzeigersinn in eine Position dreht, die durch eine Phantomlinie gezeigt ist.
Wenn der Aufbau 1 sich seitlich relativ zum Drehgestellrahmen 6 verstellt und sich um einen Winkel relativ zum Drehgestellrahmen derart dreht, daß der Aufbau 1 sich von der mit durchgezogener Linie gezeigten Position in die in Phantomlinie gezeigte Position in Fig. 15 bewegt, verstellt sich die Betätigungsstange 110 in der Richtung des Pfeils 113, und die dritten Hebel 101 und 102 verstellen sich in die durch 114b und 115b gezeigten Positionen. Die Betätigungsstange 110 wird nicht deformiert, weil sie eine hohe Steifigkeit hat. Die winkelmäßigen Verstellungen der dritten Hebel 101 und 102 sind deshalb dieselben. Das resultierende Hebelverhältnis der ersten Hebel 28 und 29 und der zweiten Hebel 40 und 41 wird derart gewählt, daß der Winkel α&sub3;, der durch die Linien 62 und 11a festgelegt ist, erhalten wird, wenn der Aufbau 1 sich winkelmäßig um den Winkel α&sub2; relativ zum Drehgestellrahmen 6 verstellt. Auf diese Weise werden die Achsen der Räder 10a und 10b derart gelenkt, daß die verlängerten Achsen 66 und 67 der Achsen 11 und 68 durch das Zentrum 60 des Kurvengleisstücks verlaufen. Die vorstehend erläuterte Arbeitsweise minimiert den Angriffwinkel der Räder 10a und 10b relativ zu den Schienen 3 derart, daß auf die Schienen 3 geringere seitliche Niederdrückkräfte ausgeübt werden. Dies sorgt für einen glatten Lauf des Fahrzeugs, wenn das Fahrzeug ein Kurvengleisstück mit kleinem Radius durchläuft. Keine Lenkkraft wird auf die Achsen 11 und 68 ausgeübt, wenn der Aufbau 1 sich relativ zu dem Drehgestellrahmen 6 seitlich und vertikal verstellt, während das Fahrzeug ein Kurvengleisstück durchläuft. Während die Arbeitsweise in Bezug auf das Fahrzeug erläutert worden ist, das eine Kurve im Gegenuhrzeigersinn durchläuft, kann die vorstehende Beschreibung umgekehrt werden, wenn das Fahrzeug eine Kurve im Uhrzeigersinn durchläuft.
Fig. 14 zeigt die Betätigungsschwinge in Phantomlinie 47a, wenn der Aufbau 1 sich relativ zu dem Drehgestellrahmen 6 einfach in vertikaler Richtung verstellt. Das Verbindungsstück 107 der Betätigungsschwinge 47 verstellt sich um eine Distanz 83 in Rückwärtsrichtung. Das Verbindungsstück 108 der Betätigungsschwinge 48 stellt sich ebenfalls um eine Distanz 83 in Rückwärtsrichtung. Die vertikale Relativbewegung des Aufbaus 1 und des Drehgestellrahmens 6 lenkt dadurch die Achse 11 nicht.
Wenn der Aufbau 1 sich nach links und rechts sowie nach oben und unten relativ zu dem Drehgestellrahmen 6 bewegt, bleibt die Distanz L11 zwischen den Mitten der beiden Achsen 11 und 68 konstant, was den Vorteil hat, daß die Konstruktion vereinfacht wird, wenn die Spule 5 an den Achslagerkästen 13a und 13b befestigt ist. Das elastische Material 23, das für die Verbindungsstücke 20 verwendet wird, kann auch für die anderen Verbindungsstücke 33, 34, 35, 36, 37, 38, 30, 31, 42 und 43 verwendet werden, oder es kann anstelle der kugelförmigen Lager 45, 46, 49 und 50 verwendet werden.

Vierte Ausführungsform

Die Fig. 16 bis 17 zeigen eine vierte Ausführungsform der Erfindung. Fig. 6 zeigt eine Aufsicht eines natürlich kippenden oder eines zwangskippenden Drehgestells 2a, auf das die vorliegende Erfindung angewendet wird. Fig. 16 zeigt die Beziehung zwischen den Rädern, den Schwingen, der Betätigungsstange und den Hebeln, wenn der Aufbau 1 winkelmäßig so wie seitlich relativ zu dem Drehgestellrahmen 6 verstellt wird und pendelartig schwingt, während das Fahrzeug in Richtung A ein Kurvengleisstück durchläuft. Fig. 17 zeigt eine Seitenansicht des Drehgestells 2a von Fig. 16. Die Querschnittsansicht der vierten Ausführungsform ist in Fig. 7 gezeigt, wobei ein Teil des Drehgestells 2a gezeigt ist, wenn der Aufbau 1 sich seitlich relativ zu dem Drehgestellrahmen 6 verstellt und pendelartig schwingt. Elemente, die denjenigen in der dritten Ausführungsform entsprechen, sind mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Achslagerkästen 69 und 70 sind an den Seitenträgern 7 des Drehgestellrahmens 6 mittels Achsfedern 71 und 72 angebracht, und die Achslagerkästen tragen Achsen 11 und 68. Es wird bemerkt, daß im Gegensatz zur dritten Ausführungsform die Räder 10a und 10b zwischen den Seitenträgern 7 angeordnet sind, wie in Fig. 16 gezeigt. Wie in Fig. 11 gezeigt, trägt ein Kippträger 74 den Aufbau mittels einer Luftfeder. Auf dem Drehgestellrahmen 6 sind drehbare Rollen 76 angebracht, auf denen der Kippträger 74 bei 77 getragen ist. Der Aufbau 1 schwingt innerhalb eines Winkels α&sub4; in der einen Richtung und eines Winkels α&sub4; in der anderen. Der abwärts vom Aufbau 1 vorstehende Vorsprung 78 ist hinsichtlich seiner seitlichen Verstellung δ&sub4; durch Anschläge 79 auf den Kippträgern 74 begrenzt. Die Kippträger 74 sind hinsichtlich ihrer Bewegungen durch weitere, nicht gezeigte Anschläge begrenzt. Der Hebel 28 ist winkelmäßig verstellbar bei 30 am Drehgestellrahmen 6 angebracht, und die Schwingen 26 und 18 sind winkelmäßig verstellbar über und unter dem Verbindungsstück 30 angeschlossen. Die erste Schwinge 18 ist mit dem Achslagerkasten 69 verbunden, der an einem Endabschnitt der Achse 11 angebracht ist, und der Hebel 28 verläuft aufwärts zum Boden des Aufbaus 1, wie in Fig. 17 gezeigt. Das Anbringen der Hebel 28 und 29 an den äußersten Enden der Achsen ist vorteilhaft für das Ermitteln der winkelmäßigen Verstellung des Aufbaus 1 relativ zum Drehgestellrahmen 6 mit höherer Empfindlichkeit, als wenn die Hebel nahe an den Längsmitten der Achsen angebracht wären. Ein Ende der Betätigungsschwinge 47 ist winkelmäßig verstellbar bei 45 mit dem Hebel 28 verbunden, während das andere Ende winkelmäßig verstellbar bei 107 mit dem dritten Hebel 101 verbunden ist.
In der dritten Ausführungsform in Fig. 12 ist das gesamte Hebelverhältnis ein kombinierter Wert der Hebelverhältnisse der ersten und zweiten Hebel 28 und 40, während in der zweiten Ausführungsform das Hebelverhältnis des Hebels 28 alleine das gesamte Hebelverhältnis bestimmt. Dasselbe trifft für den anderen Hebel 29 zu. Die vorliegende Erfindung kann auf andere Konstruktionen angewendet werden, bei denen der Aufbau 1 auf dem Drehgestell 6 oder auf Drehgestellen mit Polsterträgern oder Gierträgern getragen ist.

Claims

1. Schienenfahrzeugdrehgestell mit:

einem ersten Achslagerkasten und einem zweiten Achslagerkasten, die in Längsrichtung eines Drehgestellrahmens voneinander beabstandet sind, der einen Aufbau trägt, wobei jeder der Achslagerkästen eine Achse hält und um eine Mitte derselben Schwenkbewegungen durchführt,

einem Paar erster Schwingen (18,19), von denen jede ein erstes und ein zweites Ende hat, wobei die ersten Schwingen voneinander beabstandet und winkelmäßig verstellbar an den ersten Enden mit dem ersten Achslagerkasten verbunden sind, und

einem Paar zweiter Schwingen (26,27), von denen jede ein drittes und ein viertes Ende hat, wobei die zweiten Schwingen voneinander beabstandet und winkelmäßig verstellbar an dem dritten Ende mit dem Achslagerkasten verbunden sind, gekennzeichnet durch

einem Paar erster Hebel (28,29), die quer zum Drehgestellrahmen voneinander beabstandet sind, von denen jeder ein fünftes Ende, ein sechstes Ende, einen ersten Zwischenabschnitt (30,31) benachbart zum fünften Ende und einen zweiten Zwischenabschnitt benachbart zum sechsten Ende hat, wobei die zweiten Zwischenabschnitte winkelmäßig verstellbar mit den zweiten Enden der ersten Schwingen verbunden sind, wobei die fünften Enden winkelmäßig verstellbar mit den vierten Enden der zweiten Schwingen (26,27) verbunden sind, wobei die ersten Zwischenabschnitte winkelmäßig verstellbar durch den Drehgestellrahmen getragen sind,

wobei das Paar erster Hebel (28,29) an den sechsten Enden angetrieben sind, um sich in entgegengesetzten Richtungen derart winkelmäßig zu verstellen, daß die ersten und zweiten Achslagerkästen relativ zu dem Drehgestellrahmen in winkelmäßige Verstellung angetrieben sind, wenn der Aufbau sich winkelmäßig relativ zu dem Drehgestellrahmen verstellt.

2. Schienenfahrzeugdrehgestell nach Anspruch 1, wobei das Drehgestell außerdem umfaßt:

ein Paar Betätigungsschwingen (47,48), von denen jede ein siebtes Ende und ein achtes Ende hat,

ein Paar zweiter Hebel (40,41), die quer zum Drehgestellrahmen voneinander beabstandet sind, von denen jeder ein neuntes Ende, ein zehntes und einen dritten Zwischenabschnitt (42,43) hat und winkelmäßig verstellbar am dritten Zwischenabschnitt durch den Drehgestellrahmen getragen ist, wobei die neunten Enden winkelmäßig verstellbar mit den sechsten Enden des ersten Hebels (28,29) verbunden sind, und wobei die zehnten Enden winkelmäßig verstellbar mit den siebten Enden der Betätigungsschwingen (47,48) verbunden sind,

ein Betätigungselement (51), das zwei Endabschnitte hat und im wesentlichen quer zum Aufbau verläuft, wobei die Betätigungsstange an diesen beiden Endabschnitten drehbar getragen und hinsichtlich ihrer axialen Bewegung relativ zum Aufbau beschränkt ist, und

ein Paar Arme (54,55), von denen jeder fest mit dem Endabschnitt der Betätigungsstange verbunden und winkelmäßig verstellbar mit einem distalen Ende davon mit dem achten Ende der Betätigungsschwinge verbunden ist.

3. Schienenfahrzeugdrehgestell nach Anspruch 1, wobei das Drehgestell außerdem umfaßt

ein Paar zweiter Hebel (40,41), die quer zum Drehgestellrahmen voneinander beabstandet sind, von denen jeder ein neuntes Ende, ein zehntes Ende und einen dritten Zwischenabschnitt (42,43) hat sowie winkelmäßig verstellbar am dritten Zwischenabschnitt mit dem Drehgestellrahmen verbunden ist, wobei die neunten Enden winkelmäßig verstellbar mit den sechsten Enden der ersten Hebel (28,29) verbunden sind, und wobei die zehnten Enden winkelmäßig verstellbar mit den siebten Enden der Betätigungsschwingen (47,48) verbunden sind,

ein Paar dritter Hebel (101,102), die quer zum Drehgestellrahmen voneinander beabstandet sind, von denen jeder ein elftes Ende, ein zwölftes Ende und einen vierten Zwischenabschnitt (103,104) hat und winkelmäßig verstellbar am vierten Zwischenabschnitt mit dem Aufbau verbunden ist, wobei die elften Enden winkelmäßig verstellbar mit den achten Enden der Betätigungsschwingen (47,48) verbunden sind, und

eine Betätigungsstange (110), die zwei Enden hat und winkelmäßig verstellbar an den beiden Enden mit den zwölften Enden des dritten Hebels derart verbunden ist, so daß eine winkelmäßige Verstellung von einem der dritten Hebel in einer Richtung eine winkelmäßige Verstellung des Drehgestellrahmens in der anderen Richtung verursacht,

wobei das Paar erster Hebel (28,29) an ihren sechsten Enden so angetrieben werden, daß sie sich winkelmäßig in entgegengesetzten Richtungen derart verstellen, daß die ersten und zweiten Achslagerkästen in winkelmäßige Verstellung relativ zu dem Drehgestellrahmen angetrieben werden, wenn der Aufbau sich winkelmäßig relativ zum Drehgestellrahmen verstellt.

4. Schienenfahrzeugdrehgestell mit:

einem ersten Achslagerkasten und einem zweiten Achslagerkasten, die in Längsrichtung eines Drehgestellrahmens voneinander beabstandet sind, der einen Aufbau (1) trägt, wobei jeder der Achslagerkästen eine Achse (11,68) hält und um ihre Achse eine Schwenkbewegung durchführt,

einem Paar zweiter Schwingen (26,27), von denen jede ein drittes und ein viertes Ende hat, wobei die zweiten Schwingen voneinander beabstandet und winkelmäßig schwenkbar am dritten Ende mit dem zweiten Achslagerkasten verbunden sind, gekennzeichnet durch

ein Paar erster Hebel (28,29), die quer zum Drehgestellrahmen voneinander beabstandet sind, von denen jeder ein fünftes Ende, ein sechstes Ende, einen ersten Zwischenabschnitt benachbart zum fünften Ende und einen zweiten Zwischenabschnitt benachbart zum sechsten Ende hat, wobei die fünften Enden winkelmäßig verstellbar mit den zweiten Enden der ersten Schwingen (18,19) verbunden sind, wobei der zweite Zwischenabschnitt winkelmäßig verstellbar mit den vierten Enden der zweiten Schwingen (26,27) verbunden ist, wobei die ersten Zwischenabschnitte (30,31) winkelmäßig verstellbar durch den Drehgestellrahmen getragen sind,

wobei das Paar erster Hebel (28,29) an den sechsten Enden angetrieben werden, um sich in entgegengesetzten Richtungen winkelmäßig zu verstellen, so daß die ersten und zweiten Achslagerkästen in winkelmäßige Verstellung relativ zu dem Drehgestellrahmen angetrieben werden, wenn der Aufbau sich winkelmäßig relativ zu dem Drehgestellrahmen verstellt.

Schienenfahrzeugdrehgestell nach Anspruch 4, wobei das Drehgestell außerdem umfaßt:

ein Paar Betätigungsschwingen (47,48), von denen jede ein siebtes Ende und ein achtes Ende hat, wobei die siebten Enden winkelmäßig beabstandet mit den sechsten Enden der ersten Hebel (28,29) verbunden sind,

ein Betätigungselement (51), das zwei Endabschnitte hat und im wesentlichen quer zum Aufbau verläuft, wobei die Betätigungsstange drehbar an den beiden Endabschnitten getragen und hinsichtlich einer axialen Bewegung relativ zum Aufbau begrenzt sind, und

ein Paar Arme (54,55), von denen jeder mit dem Endabschnitt der Betätigungsstange fest verbunden und winkelmäßig verstellbar an einem distalen Ende mit dem achten Ende der Betätigungsschwinge verbunden ist.

6. Schienenfahrzeugdrehgestell nach Anspruch 4, wobei das Drehgestell außerdem umfaßt:

ein Paar Betätigungsschwingen (47,48), von denen jede ein siebtes Ende und ein achtes Ende hat, wobei die siebten Enden winkelmäßig verstellbar mit den sechsten Enden der ersten Hebel (28,29) verbunden sind,

ein Paar zweiter Hebel (101,102), die quer zum Drehgestellrahmen voneinander beabstandet sind, von denen jeder ein neuntes Ende, ein zehntes Ende und einen zweiten Zwischenabschnitt (103,104) hat, sowie winkelmäßig vertellbar am zweiten Zwischenabschnitt mit dem Aufbau verbunden ist, wobei die neunten Enden winkelmäßig verstellbar mit den achten Enden der Betätigungsschwingen (47,48) verbunden sind, und

eine Betätigungsstange (110), die zwei Enden hat, die winkelmäßig verstellbar mit den zehnten Enden der zweiten Hebel derart verbunden ist, daß eine winkelmäßige Verstellung von einem der zweiten Hebel in einer Richtung eine winkelmäßige Verstellung des anderen in die andere Richtung verursacht.