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Hintergrund
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Drehgestell mit veränderlicher
Spurweite für
einen Eisenbahnwagen zur Verwendung im unmittelbaren Betrieb zwischen
zwei Gleisen unterschiedlicher Spurweite und insbesondere einen
Antriebsmechanismus, einen Spurweitenverstellmechanismus und dessen
Stütze
bei einem Drehgestell mit veränderlicher
Spurweite für
einen Eisenbahnwagen.
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Herkömmliche
Drehgestelle für
Eisenbahnwagen haben Achsen einer bestimmten Länge oder Spurweite, wobei jede
Achse an beiden Enden mit jeweils zwei Rädern versehen ist, welche den
Kontaktabstand zwischen den Rädern
und den Schienen bestimmen und verhindern, daß ein Zug direkt zwischen einer
Linie einer Spurweite und einer Linie einer anderen Spurweite wechseln
kann, beispielsweise zwischen einem herkömmlichen Gleis und dem Shinkansen-Gleis.
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Wie
beschrieben müssen
bei einer Fahrt auf Eisenbahnschienen mit unterschiedlichen Spurweiten
die Züge
nacheinander gewechselt werden, wobei jeder Wechsel eine erhebliche
Zeitspanne in Anspruch nimmt.
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Um
einen derartigen aufwendigen Wechsel von einem Gleis zum nächsten zu
vermeiden, wird allgemein entweder das Drehgestell ersetzt oder
die Spurweite gewechselt. Das Ersetzen des Drehgestells umfaßt das Wechseln
der Drehgestelle an einer Stelle zwischen zwei Gleisen mit verschiedenen Spurweiten
und erfordert zur Fertigstellung einen gewissen Zeitaufwand, weshalb
es nicht praktisch ist, außer
beispielsweise an einer Grenzstation, an der ein Eisenbahnwagen
für relativ
lange Zeit hält.
Das Wechseln der Spurweite ermöglicht
das Einstellen der Räder
entlang ihrer Achsen zum Fahren von einem Gleis mit einer Spurweite
auf ein Gleis mit einer anderen Spurweite.
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Es
sind zahlreiche Spurveränderungsverfahren
bekannt; unter diesen sieht ein Verfahren die Verwendung von zwei
Zylindern, einem linken und einem rechten Zylinder, mit Rädern vor,
die in entgegengesetzte Richtungen gleitend verschiebbar auf einer Achse
angebracht sind, um die Position entsprechend der Spurweite zu verstellen
(wie in der offengelegten Japanischen Patentanmeldung Nr. 6-206541
(1994) dargelegt), und ein anderes Verfahren verwendet zwei T-förmige Drehgestelle, die durch
einen Verbindungsstangenmechanismus verbunden sind, um die Spanne
zwischen zwei Enden, einem linken und einem rechten Ende, vom einen zum
anderen zu verschieben (wie in der offengelegten Japanischen Patentanmeldung
Nr. 7-52795 (1995) dargelegt).
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Das
in der offengelegten Japanischen Patentanmeldung Nr. 6-206541 (1994)
offenbarte Verfahren zur Spurweitenänderung erlaubt das Bewegen der
beiden Zylinder auf der Achse und kann ein Biegemoment in gleitenden
Teilen verursachen. Dies erschwert die Betriebszuverlässigkeit
der gleitenden Teile. Das in der offengelegten Japanischen Patentanmeldung
Nr. 7-52795 (1995) offenbarte Verfahren sieht ebenfalls eine Anzahl
von Bewegungsbereichen oder bewegbaren Teilen vor, wodurch die Komplexität der Gesamtstruktur
erhöht
wird.
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Eines
der praktischsten Verfahren verwendet spanische Targo-Drehgestelle,
die an Achsen auf Rahmen nach links und rechts verschiebbar angeordnete
Räder und
Verriegelungsstifte zum Feststellen der Räder auf eine vorbestimmte Spurweite
aufweisen. Darüber
hinaus ist an einer Spurweitenwechselstelle zwischen zwei Gleisen
mit verschiedener Spurweite eine entsprechende Bodeneinrichtung vorgesehen,
welche Laststützschienen
zum Tragen des Gewichts eines Eisenbahnwagens während der Spurweitenänderung,
Verriegelungsstiftführungsschienen,
um das Vorschieben und Zurückziehen
der Verriegelungsstifte zu ermöglichen,
und Radführungsschienen
zum Verändern
der Spanne zwischen zwei Rädern
aufweist. Wenn der Verriegelungsstift bei durch die Laststützschienen
entlasteten Achsen entfernt wurde, wird die Spurweitenänderung
ausgeführt,
bevor die Verriegelungsstifte zum Verriegeln der Räder wieder
eingesetzt werden.
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Bei
einem derartigen Targo-Drehgestell ist die Achse zwischen dem Halter
des Lagers und dem Achsgehäuse
gleitend verschiebbar und kann mittels Führungsteilen zwischen einer
geringen Spurweite und einer Standardspurweite verschoben werden. Die
Achse wird sodann mit von unten her eingesetzten Verriegelungsstiften
zwischen der Schmalspurweite und der Standardspurweite verriegelt.
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Zum
Verschieben der Spurweite muß das Einführen der
Verriegelungsstifte glatt erfolgen, weshalb ein gewisses Spiel zwischen
den Verriegelungsstiften und den Führungsteilen erforderlich ist.
Dieses Spiel kann Stoßbewegungen
der Achse gegen die Achsgehäuse
bewirken, wodurch die Sicherheit des Eisenbahnwagens im Fahrbetrieb
beeinträchtigt wird.
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Ferner
wurden verschiedene Antriebsmechanismen für das spurweitenverstellbare
Eisenbahndrehgestell vorgeschlagen. Beispielsweise ist ein Motor
zum Treiben der Räder
an einem Eisenbahnwagen angebracht und über eine Antriebswelle mit
einer rechtwinkligen Antriebseinheit vom Kardan-Typ verbunden, die
am Drehgestell montiert ist, und die Antriebseinheit ist mit der
Achse durch ein flexibles Gelenk verbunden (offengelegte Japanische Patentanmeldung
Nr. 8-196338 (1996)), oder es ist ein Motor zum Antreiben der Räder an einem
Querträger
angebracht, der in bezug auf die Seitenträger des Drehgestells von links
nach rechts verschiebbar ist, und der mittels einer Wellenkupplung
mit einer parallelen Antriebseinheit vom Kardan-Typ verbunden ist,
welche ihrerseits durch eine flexible Welle an einem Ende mit der
Achse und am anderen Ende durch eine Aufhängung mit dem Querträger des Drehgestells
an der anderen Achse verbunden ist (offengelegte Japanische Patentanmeldung
Nr. 8-216881 (1996)).
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Bei
dem Antriebsmechanismus für
das spurweitenverstellbare Eisenbahndrehgestell nach der offengelegten
Japanische Patentanmeldung Nr. 8-196338 (1996) ist die Antriebseinheit
an dem Drehgestell derart angebracht, daß das flexible Gelenk eine
Verschiebung (nämlich
30 mm bis 40 mm) zwischen der Antriebseinheit und der Achse ausgleicht, welche
durch eine Veränderung
der Achslast bewirkt wird, so daß ein Spiel des flexiblen Gelenks
von bis zu 1 mm in dessen Drehrichtung erforderlich ist. Dieses
Spiel kann jedoch eine Stoßbewegung
des Eisenbahnwagens während
des Fahrens bewirken und die Fahrsicherheit beeinträchtigen.
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Bei
dem in der offengelegten Japanische Patentanmeldung Nr. 8-216881
(1996) beschriebenen Antriebsmechanismus ist die Antriebseinheit
direkt an einer Achse angebracht und durch die flexible Welle mit
der anderen Achse verbunden, wodurch deren Torsionssteifigkeit zwischen
dem linken und dem rechten Rad verschieden ist. Da die Steifigkeit zwischen
der rechten und der linken Seite unter schiedlich ist, können die
beiden Räder
ungleichmäßige Drehungen
erzeugen, so daß die
Stabilität
des Eisenbahnwagens während
der Fahrt beeinträchtigt ist.
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Überblick über die
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung zielt auf das Überwinden der vorgenannten
Nachteile ab und ihre Hauptaufgabe ist es, ein verbessertes spurweitenverstellbares
Eisenbahndrehgestell zu schaffen, bei dem Stoßbewegungen der Achsen gegen
die Achsgehäuse,
welche der Aufbau des Targo-Drehgestells bewirken kann, vermieden
werden.
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Ein
erfindungsgemäßes Drehgestell
mit veränderlicher
Spurweite für
einen Eisenbahnwagen ist gemäß Anspruch
1 versehen mit: zwei unabhängigen Radsätzen, wobei
jeder Radsatz ein an einer Achse angebrachtes Rad aufweist, wobei
die Achsen jedes Radsatzes in axialer Richtung aufeinander ausgerichtet
und einander zugewandt am Rad angeordnet sind; Lagern, die jeweils
an jeweiligen Enden der Achse angebracht sind; Haltern, die jeweils
an der Außenfläche des
Lagers angebracht sind; und äußeren Achsgehäusen und
inneren Achsgehäusen,
die auf der Außen-
und der Innenseite der einander zugewandten Räder vorgesehen sind, um jeweilige
Enden der Achsen aufzunehmen und das Gleiten derselben in axialer
Richtung zu ermöglichen,
wobei jedes äußere Achsgehäuse und
jedes innere Achsgehäuse
aufweist: mehrere zum Führen
der Halter vorgesehene erste und zweite Führungselemente, die in axialer
Richtung voneinander beabstandet sind; und einen Verriegelungsstift
zum lösbaren
Einführen
zwischen das erste und das zweite Führungselement, und eine Lastdrückeinheit,
deren eines Ende jeweils innerhalb eines jeden äußeren Achsgehäuses und deren
anderes Ende außerhalb
eines jeden äußeren Achsgehäuses angeordnet
ist, um das Gewicht des Wagens beim Verändern der Spurweite zu stützen, dadurch
gekennzeichnet, daß jedes äußere Achsgehäuse ferner
einen elastischen Körper
aufweist, der einen direkten Kontakt mit dem ersten oder zweiten Führungselement
auf der einen Seite und einer Innenfläche in axialer Richtung des äußeren Achsgehäuses auf
der anderen Seite bewirkt, wobei der elastische Körper durch
die Lastdrückeinheit
beim Verändern
der Spurweite gedrückt
wird, wobei jede Lastdrückeinheit
aufweist: ein auf der axial äußeren Seite
des Drehgestells angebrachtes Laststützelement zum Stützen des
Gewichts des Wagens beim Verändern
der Spur weite; und einen Hebel, der an einem Ende mit dem Laststützelement
verbunden ist und dessen anderes Ende direkt den elastischen Körper berührt, und
der den elastischen Körper
gegen dessen Druckkraft drückt,
während
das Laststützelement
das Gewicht des Wagens stützt,
wobei die äußeren Achsgehäuse und
die inneren Achsgehäuse fest
am Rahmen des Drehgestells angebracht sind.
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Daher
bleibt die Druckwirkung des elastischen Körpers zwischen dem Führungselement
und der Innenseite des Achsgehäuses
bestehen und verhindert einen Spalt zwischen dem Führungselement und
dem Verriegelungsstift, während
die Spurweitenverstellung blockiert ist, so daß eine Stoßbewegung der Achse in bezug
auf ihr Achsgehäuse
verhindert ist. Wenn die Spurweitenverstellung ermöglicht ist, wird
die Druckwirkung des elastischen Körpers durch die auf die Laststützelemente,
welche das Gewicht des Eisenbahnwagens tragen, aufgebrachte Lastkraft
aufgehoben. Dadurch entsteht ein Spiel zwischen dem Führungselement
und dem Verriegelungsstift, wodurch der Verriegelungsstift leicht
zurückgezogen
werden kann.
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Es
ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes
Drehgestell mit veränderlicher
Spurweite für
einen Eisenbahnwagen zu schaffen, bei dem ein an den Gleitteilen
auftretendes Biegemoment gedämpft
wird und die resultierende Neigung der Achse eliminiert ist, um
die Stabilität
des Eisenbahnwagens während
der Fahrt zu gewährleisten.
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Das
erfindungsgemäße Drehgestell
mit veränderlicher
Spurweite für
einen Eisenbahnwagen weist auf: einen Drehgestellrahmen; zwei unabhängige Radsätze, wobei
jeder Radsatz ein an einer Achse angebrachtes Rad aufweist, wobei
die Achsen jedes Radsatzes in axialer Richtung aufeinander ausgerichtet
und einander zugewandt am Rad angeordnet sind; und zwei äußere Achsgehäuse und
zwei innere Achsgehäuse,
die auf der Außen-
und der Innenseite der einander zugewandten Räder vorgesehen sind, um jeweilige
Enden der Achsen aufzunehmen und das Gleiten derselben in axialer
Richtung zu ermöglichen,
dadurch gekennzeichnet, daß Achsgehäusestützträger, die
unabhängig
auf dem Drehgestellrahmen im wesentlichen parallel zu den Achsen
angeordnet sind, vorgesehen sind, an welchen die beiden äußeren Achsgehäuse und
die beiden inneren Achsgehäuse
angebracht sind.
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Dementsprechend
sind die Lager der gepaarten unabhängigen Radsätze in axialer Richtung in
den Achsgehäusen
gleitend verschiebbar gestützt. Die
Achsgehäuse
sind an den Achsgehäusestützträgern befestigt,
welche im wesentlichen parallel zu den unabhängigen Radsätzen und vom Drehgestell getrennt
angebracht sind. Genauer gesagt sind die Achsgehäuse starr mit den Achsgehäusestützträgern verbunden,
während
die Lager gleitend verschiebbar, jedoch nahe der Außenseite
an den Innenseiten der Achsgehäuse
angebracht sind. Die paarigen unabhängigen Radsätze sind in axialer Richtung
der Achsen aufeinander ausgerichtet. Daher sind die beiden Achsen
der paarigen unabhängigen
Radsätze
frei von jedem Biegemoment, ungeachtet der Tatsache, ob sich die
Räder in
der Schmalspurstellung oder der Standardspurstellung befinden. Jegliche
Biegebelastung durch das Gewicht des Eisenbahnwagens wird auf die
Achsgehäusestützträger übertragen,
wodurch kein Biegemoment zwischen dem linken und dem rechten Radsatz
möglich
ist. Dies verhindert ein Kippen der unabhängigen Radsätze, wodurch die Stabilität des Eisenbahnwagens
beim Fahren gewährleistet
ist.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Drehgestell
mit veränderlicher
Spurweite für
einen Eisenbahnwagen zu schaffen, das in der Lage ist, die Spurweite
während
der Fahrt zu verstellen und die Stabilität des Eisenbahnwagens beim Fahren
zu erhöhen.
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Die
genannten und weitere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung
ergeben sich deutlicher aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung
unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen:
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Kurzbeschreibung
der Figuren
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1 ist eine Draufsicht auf
den Aufbau eines erfindungsgemäßen spurweitenverstellbaren Drehgestells;
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2 ist eine Seitenansicht
des Drehgestells von 1 von
der Seite gesehen;
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3 ist eine Seitenansicht
des Drehgestells der 1 von
vorn gesehen;
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4 ist eine teilweise geschnittene
Seitenansicht entlang der Linie A-A in 1;
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5 ist eine Querschnittsdarstellung
entlang der Linie B-B der 4;
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6 ist eine schematische
perspektivische Darstellung eines Spurweitenverstellmechanismus des
erfindungsgemäßen spurweitenverstellbaren Drehgestells;
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7A und 7B sind Querschnittsdarstellungen eines
unabhängigen
Radsatzes mit einem erfindungsgemäßen Achsgehäuse;
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8 ist eine schematische
Schnittdarstellung einer Laststützelementanordnung
in einem erfindungsgemäßen äußeren Achsgehäuse; und
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9 ist eine schematische
Draufsicht einer erfindungsgemäßen Eisenbahnspurweitenverstellanlage.
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Detaillierte
Erfindungsbeschreibung
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1 ist eine Draufsicht des
Aufbaus des erfindungsgemäßen spurweitenverstellbaren
Drehgestells. 2 ist
eine Seitenansicht des Drehgestells von 1 von einer Seite aus gesehen. 3 ist eine Seitenansicht
des Drehgestells von 1 von vorn
gesehen. 4 ist eine
teilweise geschnittene Seitenansicht entlang der Linie A-A der 1. 5 ist eine Querschnittsdarstellung entlang
der Linie B-B der 4.
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Wie
in den 1 bis 5 dargestellt sind zwei voneinander
unabhängige
Radsätze 30,
ein linker und ein rechter, vorgesehen, die jeweils ein Rad 1 auf einer
Achse 2 aufweisen, welche an beiden Enden mit Lagern 3 bzw. 5 versehen
ist. Die beiden Lager 3 und 5 in jedem der beiden
unabhängigen
Radsätze 30,
die durch ein Antriebsachsgehäuse 7 in
einen linken und einen rechten Radsatz getrennt sind, sind in ihren
jeweiligen Achsgehäusen 3a und 5a axial
entlang der Achse 2 gleitend verschiebbar. Die insgesamt
vier Achsgehäuse 3a und 5a sind
fest an Achs gehäusestützträgern 6 und 16 montiert,
welche getrennt von einem Drehgestellrahmen vorgesehen sind, der
hauptsächlich
aus zwei, einem rechten und einem linken Seitenträger 13a und 13b sowie
zwei, einem vorderen und einem hinteren Querträger 14 besteht. Die
Achsgehäusestützträger 6 und 16 verlaufen
im wesentlichen parallel zu den Achsen 2 in Längsrichtung
zwischen den beiden Seitenträgern 13a und 13b und
weisen Halteelemente 6a, 6b, 16a und 16b auf,
die vom Boden derselben nach unten vorstehen und an welchen die
Achsgehäuse 4a und 5a starr
befestigt sind. Die Achsgehäusestützträger 6 und 16 sind
unabhängig
von den beiden Seitenträgern 13a und 13b angeordnet
und mit dem Querträgern 14 des
Drehgestellrahmens durch Verbindungsstangen 23 verbunden,
so daß sie
in Fahrtrichtung des Drehgestells fixiert, jedoch auf- und abwärts bewegbar
sind. Die in der Mitte zwischen den linken und rechten Radsätzen 30 befindlichen
Antriebsachsgehäuse 7 sind
durch Halteelemente 24 starr an den Achsgehäusestützträgern 6 und 16 angebracht.
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Wie
am besten in 4 dargestellt
sind an den Außenseiten
der Lager 3 und 5 Halter 3b und 5b angebracht
und in den jeweiligen Achsgehäusen 3a und 5a gleitend
verschiebbar aufgenommen. Ferner sind Laststützelemente 180 an
einem Ende des äußeren Achsgehäuses 3a angebracht,
welche einen Eisenbahnwagen stützen
können,
wenn dieser auf einer Laststützelementschiene
ruht, um das Rad 1 beim Verstellen der Spurweite anzuheben.
Die Achsgehäuse 3a und 5a sind
mit Verriegelungsstiften versehen, welche die Räder 2 in der Schmalspurposition oder
der Standardspurposition verriegeln, wie im folgenden näher beschrieben.
In den 3 bis 5 ist die Schmalspurstellung
durch die durchgezogenen Linien dargestellt, während die Standardspurposition durch
die gestrichelten Linien wiedergegeben ist.
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Wie
in 5 dargestellt weist
jede der beiden gegenüberliegenden
Achsen 2 eine tiefe Hohlbohrung in einem inneren Ende auf,
welche auf der Innenwand der Bohrung mit einem inneren Zahn 4 versehen
ist, wobei sich jeder der Zähne
axial erstreckt. Ein Hauptzahnrad 9 ist in dem Antriebsachsgehäuse 7 zwischen
den beiden gegenüberliegenden
unabhängigen
Radsätzen 30 angeordnet.
Ein mit einem inneren Zahn eines Vorsprungs 8 im Hauptzahnrad 9 in
Eingriff stehender äußerer Zahn 26 und
ein mit dem inneren Zahn 4 der Achse 2 in Eingriff
stehender äußerer Zahn 27 sind
jeweils an den beiden Enden einer Welle 12a ange bracht
und bilden eine innere Verbindung vom Zahnradtyp (Kupplung vom Zahnradtyp) 12.
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Das
Antriebsachsengehäuse 7 befindet
sich in der Mitte jedes der beiden Achsgehäusestützträger 6 und 16, um
Kraft gleichmäßig auf
die beiden gegenüberliegenden
unabhängigen
Radsätze 30 zu übertragen.
Zwei Motoren 18 und 19 sind in einem kleinen Raum
zwischen dem vorderen und dem hinteren Radsatz 30 derart
angeordnet, daß sich
ihre Antriebswellen diagonal zur Achsrichtung (der Richtung der
Achse 2) erstrecken, das heißt schräg zur axialen Richtung und
der Fahrtrichtung des Drehgestells.
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Genauer
gesagt sind die Antriebswelle 29 des Motors 18 sowie
der Vorsprung 8 in dem Antriebsachsgehäuse 7 unter einem
vorbestimmten Winkel zur axialen Richtung des Drehgestells angeordnet.
Das Hauptzahnrad 9 am Vorsprung 8 ist ein Kegelrad
und steht mit einem untergeordneten Zahnrad 10, das als
Kegelrad ausgebildet ist, in Eingriff. Eine Welle 11 des
untergeordneten Zahnrads 10 ist über eine flexible Verbindung 29 vom
Zahnradtyp mit der Antriebswelle 29 des Motors 19 verbunden.
Die Wellen 11 der untergeordneten Zahnräder im vorderen und hinteren
Antriebsachsgehäuse 7 sind
durch Lager 11a gestützt,
die an den Antriebsachsgehäusen 7 angebracht
sind, und im wesentlichen parallel zueinander in entgegengesetzte
Richtungen verlaufend angeordnet. Anders ausgedrückt sind die Motoren 18 und 9,
die im wesentlichen parallel zueinander und schräg zur axialen Richtung des
Drehgestells angeordnet sind, wie in 1 dargestellt,
an zwei Stützplatten 28 befestigt,
die jeweils an den entsprechenden Seitenträgern 13a und 13b zwischen
den beiden Querträgern 14 befestigt
sind. Der Antriebsmechanismus des erfindungsgemäßen spurweitenverstellbaren
Drehgestells weist eine angewinkelte Kardan-Antriebseinheit auf.
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Wie
in 2 dargestellt sind
Achsgehäusestützen 15 mit
Schraubenfedern 17 vor und hinter den äußeren Achsgehäusen 3a unter
den Seitenträgern 13a und 13b vorgesehen.
Die Schraubenfedern 17 erzeugen nach oben und nach unten
gerichtete elastische Kräfte,
um vertikale Vibrationen der äußeren Achsgehäuse 3a zu
dämpfen.
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Das
innere Gelenk 12 vom Zahnradtyp zum Verbinden der Achsen 2 und
des Antriebsachsgehäuses 7 weist
einen äußeren Zahn 26,
der mit dem inneren Zahn an einem Ende des Vorsprungs 8 des Hauptzahnrads 9 im
Antriebsachsgehäuse 7 in
Eingriff steht, und einen äußeren Zahn 27 auf,
der mit dem inneren Zahn 4 der Achse 2 in Eingriff
steht, wodurch es dem äußeren Zahn 27 möglich ist,
die Position seines Zusammengreifens mit dem inneren Zahn 4 nach
links und rechts zu verschieben, um bei unterschiedlichen Spurweiten
eine gleichmäßige Kraftübertragung
an die linke und die rechte Seite zu erreichen. Die äußeren Zähne 26 und 27 sind
jeweils an den beiden Enden der Achse 12 angebracht.
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Die
vier Achsgehäuse 3a und 5a der
beiden unabhängigen
Radsätze 30,
nämlich
des linken und des rechten, sind starr an jedem der Achsgehäusestützträger 6 und 16 befestigt,
wodurch das Kippen der beiden unabhängigen Radsätze 30 durch die Last
des Eisenbahnwagens über
die äußeren Achsgehäuse 3a und
ein aus der Schienengegenkraft der Last resultierendes Biegemoment
verhindert ist.
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Der
Achsgehäusestützträger 6 kann
nicht nur horizontal, sondern auch unter einem Winkel zur horizontalen
Richtung angebracht sein, solange er die Achsgehäuse sicher hält.
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Zwar
ist in der vorhergehenden Beschreibung das Drehgestell mit einem
Motorantriebsmechanismus für
einen angetriebenen Eisenbahnwagen angegeben, jedoch kann das spurweitenverstellbare
Drehgestell des Ausführungsbeispiels
auch als antriebsloses Drehgestell verwendet werden. In diesem Fall
entfallen das Antriebsachsgehäuse,
die Zahnradkupplung, der Motor, die flexible Welle, das Hauptzahnrad
und das untergeordnete Zahnrad.
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Um
das zuvor beschriebene spurweitenverstellbare Drehgestell nach diesem
Ausführungsbeispiel
von einer Spurweite auf eine andere zu verstellen, werden die Laststützelemente 180 beispielsweise
auf Laststützschienen
angeordnet, die an der Stelle der Spurweitenverstellung zwischen
zwei Gleisen unterschiedlicher Spurweite vorgesehen sind, um die Achsen 2 anzuheben
und das Bewegen der Räder 1 entlang
den Achsen 2 zu ermöglichen.
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Im
folgenden werden ein erfindungsgemäßer Spurweitenverstellmechanismus
des spurweitenverstellbaren Drehgestells und eine erfindungsgemäße Eisenbahnspurweitenverstelleinrichtung
zum Verstellen der Spurweite von einer Spurweite auf eine andere
beschrieben.
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6 ist eine schematische
perspektivische Darstellung eines Spurweitenverstellmechanismus des
erfindungsgemäßen spurweitenverstellbaren Drehgestells.
Die 7A und 7B sind Querschnittsdarstellungen
eines unabhängigen
Radsatzes und der Achsgehäuse
in einer die Erfindung darstellenden Kombination. 7A zeigt den Radsatz 30 in der Schmalspurstellung
und 7B zeigt ihn in
der Standardspurweitenstellung.
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Wie
in 6 dargestellt ist
der Halter 3b an der Außenseite des Lagers an einem
Ende der Achse 2 angebracht. Der Halter 3b weist
einen zylindrischen Körper
um das Lager herum und mehrere Vorsprünge 50 auf, die sich
zur Vorder- bzw. Rückseite
des Drehgestells erstrecken. Es sind zwei Führungselemente 110 und 120,
ein erstes und ein zweites, vorgesehen, die in axialer Richtung
der Achse 2 voneinander beabstandet und elastisch durch
elastische Elemente 130 gestützt sind, welche beispielsweise aus
Gummiblöcken
oder -schichten bestehen und auf der Innenwand des äußeren Achsgehäuses 3a sitzen
(siehe 7A und 7B). das erste Führungselement 110 weist
ein Paar oberer und unterer Segmente auf, die voneinander durch
zwei Spalte 110b, einen vorderen und einen hinteren, beabstandet
und mit einem zwischen den Segmenten befindlichen Durchgangsloch 110a versehen
sind. Die jeweiligen Durchgangslöcher 110a und 120a sind
derart bemessen, daß sie
den zylindrischen Körper
des Halters 3b aufnehmen, und die Spalte 110b sind
derart ausgelegt, daß sie
die Vorsprünge 50 des
Halters 3b aufnehmen. Das zweite Führungselement 120 ist
in seiner Form mit dem ersten Führungselement 110 identisch
und ist näher
an der Mitte des Drehgestells angeordnet als das erste Führungselement 110.
Ein nach unten zurückziehbarer
Verriegelungsstift 150 ist zwischen dem ersten und dem
zweiten Führungselement 110, 120 zum
Verriegeln vorgesehen.
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8 ist eine schematische
Querschnittsdarstellung der Lastdrückeinheit am äußeren Achsgehäuse. Die
Lastdrückeinheit 160 umfaßt die Laststützelemente 180,
die an der äußeren Stirnfläche in axialer
Richtung des äußeren Achsgehäuses 3a angeordnet
sind, und Hebel 25, die jeweils an einem Ende mit dem Laststützelement 180 verbunden
sind, und deren anderes Ende in Kontakt mit einem laminierten Gummi 140 in
dem äußeren Achsgehäuse 3a gehalten
ist. Der Hebel 25 ist einstückig mit einer gebogenen Form
ausgebildet und in der Biegung durch einen Schwenkzapfen 170 schwenkbar
an einem oberen Bereich des äußeren Achsgehäuses 3a befestigt.
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Wie
in den 7A und 7B dargestellt ist das laminierte
Gummi 140 zwischen dem ersten Führungselement 110 und
der Innenwand der Außenseite
in axialer Richtung des äußeren Achsgehäuses 3a angeordnet.
Das laminierte Gummi 140 ist elastisch, um eine axiale
Dämpfung
zu bewirken, bleibt in seinem Normalzustand in direktem Kontakt
mit dem ersten Führungselement 110,
und wird durch die Bewegung der Laststützelementanordnung 160 am äußeren Achsgehäuse 3a gedrückt. Das
innere Achsgehäuse 5a ist
im Aufbau mit dem äußeren Achsgehäuse 3a identisch,
mit der Ausnahme, daß die
Lastdrückeinheit 160,
das laminierte Gummi 140 und die elastischen Körper 130 entfallen,
wobei ein erstes und ein zweites Führungselement 90 und 100 vorgesehen
sind, von denen das zweite Führungselement 100 näher an der
Mitte des Drehgestells angeordnet ist, und es ist ein Verriegelungsstift 150 zwischen
den beiden Führungselementen 90 und 100 angeordnet. Die
Komponenten sind in ihrer Form mit denen des äußeren Achsgehäuses 3a identisch
und werden nicht näher
erläutert.
Ferner ist ein identischer Halter am anderen Ende der Achse 2 angebracht.
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Wie
am besten in 7A dargestellt,
sind, wenn der unabhängige
Radsatz 30 in die Schmalspurstellung verschoben ist, der
zylindrische Körper und
die Vorsprünge 59 des
Halters 3b im Durchgangsloch 120a und den Spalten 120b des
zweiten Führungselements 120 aufgenommen
und durch den Verriegelungsstift 150 im äußeren Achsgehäuse 3a verriegelt.
Zu diesem Zeitpunkt ist der Halter 3b des inneren Achsgehäuses 5a in
den jeweiligen Teilen des zweiten Führungselements 100 aufgenommen und
durch den Verriegelungsstift 150 verriegelt. Dementsprechend
ist der unabhängige
Radsatz 30 sicher gehalten und an einem Verschieben in
die Standardspurweitenstellung gehindert.
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Wenn
der unabhängige
Radsatz 30 in die Standardspurweitenstellung verschoben
ist, wie in 7B dargestellt,
ist der Verriegelungsstift 150 des äußeren Achsge häuses 3a zurückgezogen,
wodurch der zylindrische Körper
und die Vorsprünge 50 des Halters 3b im
Durchgangsloch 110a und den Spalten 110b des ersten
Führungselements 110 gehalten und
anschließend
mit dem Verriegelungsstift 150 verriegelt werden können. Zu
diesem Zeitpunkt ist der Halter 3b des inneren Achsgehäuses 5a in
den jeweiligen Teilen des ersten Führungselements 90 aufgenommen
und durch den Verriegelungsstift 150 verriegelt. Dementsprechend
ist der unabhängige
Radsatz 30 sicher gehalten und an einem Verschieben in
die Schmalspurstellung gehindert.
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Zwar
ist die Lastdrückeinheit 160 nicht
aktiviert, so daß keine
Druckwirkung des Hebels 25 möglich ist, jedoch bleiben die
Vorsprünge 50 des
Halters 3b durch die elastische Kraft des laminierten Gummis 140 in
Richtung der Mitte des Drehgestells gedrückt. Dies bewirkt, daß der Verriegelungsstift 150 im äußeren Achsgehäuse 3a direkt
gegen das zweite Führungselement 120 drückt und
dieses weiter zur Mitte des Drehgestells bewegt. Gleichzeitig wird
der Verriegelungsstift 150 im inneren Achsgehäuse 5a durch die
Vorsprünge 50 derart
gedrückt,
daß er
direkt gegen das erste Führungselement 120 drückt, so
daß dieses
näher zur
Mitte des Drehgestells hin bewegt wird. Dementsprechend sind die
Verriegelungsstifte 150 in ihrer Verriegelungsstellung
gegen Verschieben gesichert.
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Um
die Radsätze 30 aus
der Standardspurweitenstellung nach 7B in
die Schmalspurstellung nach 7A zu
verschieben, werden die Laststützelemente 180 auf
den Laststützschienen
der Eisenbahnspurverstelleinrichtung an der Verstellstelle zwischen
dem Standardspurweitengleis und dem Schmalspurgleis angeordnet und
auf die Hebel 25 der Lastdrückeinheit 160 wird
zusätzlich
eine von unten her wirkende Kraft aufgebracht, so daß sie in
der Zeichnung im Uhrzeigersinn gedreht werden und gegen das laminierte
Gummi 140 drücken,
welches sodann zusammengedrückt
wird. Diese gegebene Freiheit des Führungselements 110 und 120 von
der elastischen Kraft des laminierten Gummis 140 führt zur
Bildung eines Spiels zwischen den Führungselementen 110 und 120 und
dem Verriegelungsstift 150, der somit zurückziehbar
ist. Gleichzeitig entsteht ein Spiel zwischen den beiden Führungselementen 90 und 100 und
dem Verriegelungsstift 150 im inneren Achsgehäuse 5a,
das ein Zurückziehen
des Verriegelungsstifts 150 ermöglicht.
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Die
Vorsprünge 50 des
Halters 3b im äußeren Achsgehäuse 3a bleiben
in den Spalten 120b des zweiten Führungselements 120,
wobei der unabhängige
Radsatz 30 näher
zur Mitte des Drehgestells verschoben ist. Das laminierte Gummi 140 bleibt
in direktem Kontakt mit dem ersten Führungselement 110 und
drückt
dieses in Richtung der Innenseite, wobei dieses gegen den Verriegelungsstift 150 und
das zweite Führungselement 120 drückt, so
daß keine Verschiebung
möglich
ist. Der Halter 5b bleibt in direktem Kontakt mit der inneren
Stirnwand und hält diese
in axialer Richtung des inneren Achsgehäuses 5a, während dieses
gegen den Verriegelungsstift 150 und das zweite Führungselement 100 drückt, so
daß keine
Verschiebung möglich
ist.
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Die
Spurweitenverstellung bei dem spurweitenverstellbaren Drehgestell
des Ausführungsbeispiels
erfolgt an der Eisenbahnspurweitenverstelleinrichtung, die sich
zwischen der Übergangsstelle
zwischen zwei Gleisen unterschiedlicher Spurweite, nämlich der
Schmalspur und der Standardspur, befindet. Ein Beispiel der Einrichtung
ist in 9 dargestellt.
An die Übergangsstelle
sind das Schmalspurgleis 32 und das Standardspurgleis mit
gegenseitigem Abstand heran gelegt. Die Eisenbahnspurweitenverstellungseinrichtung
weist eine rechte und eine linke Laststützschiene 34 zum Anheben
des Eisenbahnwagens auf, um die Räder lastfrei zu machen, sowie
vier Verriegelungsstiftführungsschienen 35, die
zum Verriegeln mit den Verriegelungsstiften 150 zusammengreifen,
und Radführungsschienen 36 zum
Führen
der Räder
für das
Festlegen der Spurweite. Die Laststützschienen 34 sind
gegenüber
den Laststützelementen 180 angeordnet,
die außen
an dem äußeren Achsgehäuse 3a des
Drehgestells montiert sind.
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Wenn
die Drehgestelle in die Eisenbahnspurverstelleinrichtung eingefahren
sind, kommen ihre Laststützelemente 180 in
direkten Kontakt mit den Laststützschienen 34,
wodurch der Eisenbahnwagen angehoben und die Radführungsschienen 36 abgesenkt
werden, so daß folglich
die Räder
von den Schienen entfernt sind. Anschließend kommen die Verriegelungsstifte 150 an
ihrem unteren Ende in Eingriff mit den Verriegelungsstiftführungsschienen 35, und
während
die unteren Enden der Verriegelungsstifte 150 allmählich abwärts geführt werden,
werden die Verriegelungsstifte 150 herausgezogen. Während die
Räder 1 anschließend auf
den Radführungsschienen 36 laufen,
werden die unabhängigen
Radsatzpaare 30 aus der Schmalspurstellung in die Standardspurstellung
verschoben, oder umge kehrt. Nach dem Abschluß der Spurweitenverstellung
und mit dem Anstieg der Verriegelungsstiftführungsschienen 35 auf
das ursprüngliche
Niveau werden die Verriegelungsstifte 150 in die Verriegelungsposition
zurückgestellt
und verlassen die Verriegelungsstiftführungsschienen 35 bevor
die Drehgestelle zu dem Schmalspurgleis 32 oder dem Standardspurgleis 33 weiterfahren.
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Die
Stoßbewegung
der unabhängigen
Radsätze 30 ist
durch die elastische Kraft der elastischen Gummiteile 140 frei,
und bei der Spurweitenverstellung können die Radsätze 30 gelöst werden,
wobei die elastische Kraft durch das Gewicht des Eisenbahnwagens über das
Wirken der Laststützelemente 180 aufgehoben
ist, und sie können
in die gewünschte
Spurstellung durch das Zurückziehen
der Verriegelungsstifte 150 bewegt werden.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf das vorgenannte Ausführungsbeispiel
beschränkt,
bei dem die Räder 1 verschoben
werden, während
sie auf den Radführungsschienen 36 laufen.
Es ist ebenso möglich,
daß, wenn
die Verriegelungsstifte 150 zurückgezogen sind, die unabhängigen Radsätze 30 durch
Hydraulikzylinder oder dergleichen angetrieben und die Verriegelungsstifte 150 in
ihre Verriegelungsposition zurückgestellt
werden.
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Zwar
ist das Antriebsachsgehäuse 7 in
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
in der Mitte zwischen dem linken und dem rechten unabhängigen Radsatz 30 an
den Achsgehäusestützträgern 6 und 16 angebracht,
weisen sie keine Laminierungen auf und können am Drehgestellrahmen angebracht
werden.
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Wie
zuvor beschrieben ermöglicht
die vorliegende Erfindung das verschiebungsfreie sichere Halten
der unabhängigen
Radsätze
durch die Druckkraft der elastischen Körper, beispielsweise der laminierten
Gummiteile, während
des Fahrens und bei der Spurweitenverstellung, so daß sie gelöst und verschoben
werden können,
wenn die Druckkraft durch das Gewicht des Eisenbahnwagens mittels
der Laststützelemente
aufgehoben ist.
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Die
vier Achsgehäuse,
welche das gleitend verschiebbar an jedem Paar aus linkem und rechtem unabhängigem Radsatz
angebrachte Lager aufnehmen, sind starr am einzelnen Achsgehäusestützträger angebracht,
wodurch ein auf die Radsätze
wirkendes Biegemoment und somit die Möglichkeit des Kippens der Radsätze verhindert
und damit ein Beitrag zur Betriebssicherheit des Eisenbahnwagens geleistet
wird.
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Das
Antriebsachsgehäuse
ist zwischen dem linken und dem rechten unabhängigen Radsatz an jeder der
vorderen und hinteren Radachsen in dem Drehgestell vorgesehen, um
die gleiche Torsionssteifigkeit auf der linken und der rechten Seite
zu erreichen, wodurch eine großzügige axiale
Verschiebung zwischen den Achsen und dem Antriebsachsgehäuse erreicht
und die gleichmäßige Kraftübertragung von
den Motoren auf die linke und die rechte Seite ungeachtet der Spurweitenverstellung
erzielt wird. Ferner werden zwei Sätze der angewinkelten Kardan-Antriebsmechanismen,
die in entgegengesetzten Richtungen angeordnet sind, für die vordere
und die hintere Radachse im Drehgestell verwendet, wodurch das Einbauen
der beiden Motoren in einem kleineren Raum zwischen der vorderen
Radachse und der hinteren Radachse möglich ist.