EP0439574B1 - Angetriebenes fahrwerk mit lenkbaren einzellaufwerken - Google Patents

Angetriebenes fahrwerk mit lenkbaren einzellaufwerken Download PDF

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EP0439574B1
EP0439574B1 EP90911997A EP90911997A EP0439574B1 EP 0439574 B1 EP0439574 B1 EP 0439574B1 EP 90911997 A EP90911997 A EP 90911997A EP 90911997 A EP90911997 A EP 90911997A EP 0439574 B1 EP0439574 B1 EP 0439574B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
running gear
individual
chassis according
driven chassis
body unit
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP90911997A
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English (en)
French (fr)
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EP0439574A1 (de
Inventor
Willy Dipl.-Ing. VAN EEUWIJK
Gabor Dipl.-Ing. HARSY
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schweizerische Industrie Gesellschaft
Original Assignee
Schweizerische Industrie Gesellschaft
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61G—COUPLINGS; DRAUGHT AND BUFFING APPLIANCES
    • B61G5/00—Couplings for special purposes not otherwise provided for
    • B61G5/02—Couplings for special purposes not otherwise provided for for coupling articulated trains, locomotives and tenders or the bogies of a vehicle; Coupling by means of a single coupling bar; Couplings preventing or limiting relative lateral movement of vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D13/00—Tramway vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F3/00—Types of bogies
    • B61F3/02—Types of bogies with more than one axle
    • B61F3/04—Types of bogies with more than one axle with driven axles or wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
    • B61F5/38—Arrangements or devices for adjusting or allowing self- adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves, e.g. sliding axles, swinging axles
    • B61F5/44—Adjustment controlled by movements of vehicle body

Definitions

  • the invention relates to a driven undercarriage with two mutually connected and mutually steerable individual drives for low-floor rail vehicles, in particular for articulated vehicles which consist of at least two articulated box parts, in which a steering linkage for the radial adjustment of the individual drives transfers the articulation angle of the box parts to the chassis .
  • Comfortable boarding conditions and the resulting lower vehicle floor which should extend continuously over the entire length of the vehicle, are some of the essential requirements that passengers place on the comfort of today's rail-bound vehicles, especially urban traffic.
  • stable straight running and low-wear cornering are required, the latter being closely associated with the elimination of the squeaking of curves which is perceived as disturbing.
  • two idler gears are each connected to an axle bridge arranged underneath their axle centers, which is otherwise essentially L-shaped and is rotationally symmetrically hung at the end of its long-beam-like leg with an opposing axle bridge carrying the second pair of idler gears in the vertical direction to form an unsprung bogie frame.
  • the axle bridges In their center, the axle bridges each hold a central air spring, both of which have a multi-part swivel joint on their top.
  • the two outward-facing end box parts, as well as a subframe support frame connecting the two air springs and serving as a central box part, which is articulated in the longitudinal direction via a handlebar on the axle bridges, are supported.
  • the drive equipment consists of a motor, which is located between the two pairs of idler gears and is mounted elastically on the unsprung bogie frame with double-sided output on the idler gears, whereby the power is transmitted by means of cardan shafts to bevel gearboxes with spur gears, which are arranged on the outside of the axle stubs.
  • the brake equipment consisting of block and magnetic rail brakes, is also suspended from the unsprung bogie frame.
  • the disadvantages are essentially that the solution shown is based on the design of a bogie, in which neither a curve-dependent control is provided by at least one of the box parts, nor is it possible to adjust the wheels radially when cornering.
  • the bogie frame disclosed there including all weighted attachments, such as motors and brakes, is to be counted among the unsprung bogie dimensions.
  • two idler gears are each connected to an axle bridge arranged below their axle centers, which otherwise has a rigid coupling part and, with this, longitudinally displaceably comprises the rigid coupling part of a mirror-symmetrically opposed axle bridge carrying the second idler gear pair.
  • the axle bridges are used in their center to accommodate a central air spring, which is rotatably arranged on its underside on a ball slewing ring and on its upper side carry the respective end box parts via support arms by means of an annular support, which has a combined axial / radial bearing, in that engages the pivot of the joint floor part.
  • the ring-shaped supports of both end box parts are connected to one another via a rod coupling, which is articulated in the longitudinal direction via links on the two telescopically telescoping coupling parts which are rigidly arranged on the axle bridges.
  • the end box parts are also connected to the axle bridges via anti-roll supports.
  • the brake equipment consists of external disc brakes, the brake discs of which are arranged on the stub axles, the brake actuation parts being suspended from a support of the axle bridge without being suspended.
  • a multi-part rail vehicle which has a driven chassis with at least two articulated box parts, two individual drives equipped with steering means being pivotally connected to one another about their horizontal axis.
  • the present invention seeks to remedy this.
  • such a driven undercarriage is characterized in that two mutually steerable individual drives of a lower, cranked type are connected to one another and carry the respective box part of a low-floor articulated vehicle consisting of at least two box parts and accelerate or articulate the articulated vehicle via motors and reduction gears suspended from this box part Decelerate via the brakes suspended there, a steering linkage with a corresponding transmission for the radial adjustment of the individual drives transmits the articulation angle of the box parts to the chassis.
  • the bend angle between a box part leading in the direction of travel, under which a chassis according to the invention is located, and a subsequent, for example likewise axially supported box part is transferred to the steerable individual drives, so that the desired curve-radial setting of the wheel pairs results.
  • the tapping angle that results when cornering can also be tapped between two axle-supported box parts, which are articulated by an axle-free box part, under each of which, in turn, there is a chassis according to the invention.
  • undercarriage according to the invention also allow a two-stage cushioning of the steerable individual drives, so that the unsprung masses are reduced to a minimum.
  • a driven undercarriage 1 shown in FIGS. 1 to 3 consists of two mutually steerable, essentially identical single wheel single drives 2, 2 ', which are inseparable from one another by a rigid and torsionally flexible connecting member 3 which defines their axial distance and which absorbs the drive and braking forces are connected.
  • each individual drive 2, 2 ' is provided at all of its outer corner points with four support arms 4, 4' located below the center of the axis for receiving a common, low-floor box part.
  • the box part is supported, single-stage suspension, on the outside of the wheel on a very large base on the support arms 4, 4 'formed at the ends of the connecting member 3'.
  • a total of eight spring means 5.5 'arranged on the transverse support arms 4,4' enable vertical deflection and horizontal transverse suspension of the box part and are damped, for example, by a vertical damper 6,6 'per pair of springs.
  • each individual drive 2, 2 ' preferably has a known ball slewing ring 7, 7', which rests over a large area on a wheel bridge 9, 9 ', which connects the two internally mounted single wheels 8, 8' to each other, and a horizontal tilting of the wheel bridge 9.9 'in the single drive 2.2' is impossible.
  • each wheel bridge 9, 9' has a tiller-like extension 15, 15 'which lies outside the longitudinal center planes 10 and which is connected to one another in a rotationally symmetrical manner with a steering rod 16 in the articulation points 18.
  • the longitudinal entrainment between the box part and the chassis is preferably carried out via two longitudinal links 19 mounted on the single drive 2 at articulation points 18, for example parallel on both sides of the longitudinal center planes 10.
  • a drive motor 21, 21 'including reduction gears 22, 22', as well as brake disks 23, 23 'on its output side, and the associated brake actuations 24, 24', are suspended on the sprung box section on each long side of the chassis.
  • the power transmission takes place from there on both sides by means of extendable cardan shafts 25, 25 ', to the bevel gear transmissions 26, 26' arranged on the outer axles of the individual wheels 8, 8 '.
  • a particularly light chassis 51 which consists of two mutually steerable, essentially identical single-axle single drives 52, 52 ', which are defined by a distance that defines their axis, as well as the drive and Braking forces absorbing rigid and torsionally flexible connector 3 are not separably connected.
  • each individual drive 52, 52 ' is provided at its outer corner points with two support arms 4, 4' located below the center of the axis for receiving a common, low-floor box part.
  • the box part is supported, spring-loaded in one step, on the outside of the wheel on a very large base on the support arms 4, 4 'formed at the ends of the connecting member 3'.
  • a total of four spring means 5.5 'arranged on the transverse support arms 4,4' enable vertical deflection and horizontal transverse suspension of the box part and are damped, for example, by a vertical damper 6,6 ', not shown, per spring.
  • each individual drive 52, 52 ' preferably has a known ball slewing ring 7, 7', which is guided on an inner bearing 70, 70 'of the wheel set 58, 58' on both sides parallel to an axis 56, 56 '. containing the axis frame 59,59 'over a large area, making horizontal tilting of the axis frame 59,59' in the individual drive 52,52 'impossible.
  • a drive motor 21 including reduction gears 22 and a brake disk 23 on its one output side, along with its associated brake actuation 24, are suspended from the spring-loaded box part on a longitudinal side of the chassis.
  • the power transmission takes place from there on both sides by means of extendable cardan shafts 25 to the bevel gear transmissions 26, 26 'arranged on one side of the wheel outside on the wheel sets 58, 58'.
  • the torsionally soft connection of the two individual drives fulfills all conditions for derailment safety with regard to uneven wheel pressures, as well as wheel load changes due to cornering when the track twists.
  • Figure 7 shows a previously described driven chassis 1, but with a two-stage cushioning of the box part. Additional spring means 55, 55 'serving purely vertical suspension are arranged between the wheel bridges 9, 9' and a respective ball slewing ring 7.7 '.
  • FIG. 1 Another possibility for a two-stage cushioning of the box part is shown in FIG.
  • the axle frames 59, 59 ' are supported by known spring means 78, 78' arranged on both sides next to the inner bearing 70, 70 '.
  • nested spherical ring segments can be provided, which are spring-loaded, and which are the spring means 55,55 ' record, tape.
  • FIG. 9 shows, using the example of a previously driven undercarriage 51, a variant 51 'with a different mutual steering of the individual drives 52, 52'.
  • a pivot lever 66 is rotatably mounted in a bearing 17 on the connecting member 3 over half the axis distance and is connected in its articulated points 18 via steering rods 79, 79 'to the corresponding articulated points 18 of the two axle frames 59, 59' in the form shown.
  • FIGS. 1 to 9 can also include the optional combination of the features shown (e.g. drive, suspension, steering) and all relate to a general inventive concept according to the wording of one of the claims.

Landscapes

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein angetriebenes Fahrwerk mit zwei untereinander verbundenen und gegenseitig lenkbaren Einzellaufwerken für Niederflur-Schienenfahrzeuge, insbesondere für Gelenkfahrzeuge die aus mindestens zwei, gelenkig miteinander verbundenen Kastenteilen bestehen, bei denen ein Lenkgestänge zur kurvenradialen Einstellung der Einzellaufwerke den Knickwinkel der Kastenteile auf das Fahrwerk überträgt.
  • Bequeme Einstiegverhältnisse und ein daraus resultierender niederer Fahrzeugboden, der sich stufenlos über die ganze Fahrzeuglänge erstrecken sollte, sind einige der wesentlichen Forderungen, die seitens der Fahrgäste an den Komfort heutiger schienengebundener Fahrzeuge, insbesondere des Stadtuerkehrs gestellt werden.
    Zudem ist aus der Sicht des Betreibers ein stabiler Geradeauslauf und ein verschleissarmer Kurvenlauf gefordert, wobei letzterer eng einhergeht mit dem Eliminieren des als störend empfundenen Kurvenquietschens.
  • Weitere Ziele sind Leichtbau und die Verringerung der Anlagekosten, beispielsweise durch Reduktion der Achszahlen bei gleichem Fassungsvermögen der Fahrzeuge.
  • Bereits sehr früh hat man gemäss dem Stand der Technik versucht, bei derartigen Leichtbau-Gelenkfahrzeugen auf Drehgestelle zu verzichten, welche durch ihre zentrale Belastung schwere Drehgestellrahmen bedingen.
  • Bekannte ältere Ausführungen bedienen sich hierzu entweder der sogenannten Vereinslenkachse oder sehen ein achsfreies Kastenteil vor welches die beiden achsgestützten Kastenteile gelenkig miteinander verbindet.
  • In den meisten Fällen tritt bei diesen Lösungen infolge des vorhandenen Spiels in den Achslagerführungen und der Lenkung, sowie der teilweise fehlenden Dämpfung, eine schlingernde Eigenbewegung in Form einer sinusartigen Drehbewegung um die Hochachse auf, die ein unruhiges Laufen der Fahrzeuge hervorruft.
  • In jüngster Zeit ist mit der europäischen Anmeldung EP-(A2) 0 263 793 ein Fahrwerk bekannt geworden, welches als motorisiertes zweiachsiges Drehgestell konzipiert, durch seine niedere, achsgekröpfte Bauart der Verwendung unterhalb eines zentralen Kastenteils oder des Gelenks von niederflurigen Schienenfahrzeugen mit zwei oder mehreren gelenkigen Kastenteilen entgegenkommt.
  • Hierzu sind jeweils zwei Losräder mit einer unterhalb deren Achsmittelpunkten angeordneten Achsbrücke verbunden, die ansonsten im wesentlichen L-förmig ausgebildet ist und jeweils am Ende ihres langträgerartigen Schenkels drehsymmetrisch mit einer gegengleichen, das zweite Losradpaar tragenden Achsbrücke in Vertikalrichtung gelenkig zu einem unabgefederten Drehgestellrahmen verhängt ist. Die Achsbrücken dienen in ihrer Mitte der Aufnahme je einer zentralen Luftfeder, welche beide an ihrer Oberseite ein mehrteiliges Drehgelenk besitzen. In diesem stützen sich, um die Vertikalachse ausschwenkbar, sowohl die beiden nach aussen hin gerichteten End-Kastenteile, als auch ein die beiden Luftfedern verbindender und einem mittleren Kastenteil dienender Untergestell-Tragrahmen ab, welcher in Längsrichtung über Lenker an den Achsbrücken angelenkt ist.
  • Die Antriebsausrüstung besteht aus je einem zwischen beiden Losradpaaren längsliegenden und am unabgefederten Drehgestellrahmen elastisch gelagerten Motor mit beidseitigem Abtrieb auf die Losräder, wobei die Kraftübertragung mittels Gelenkwellen auf Kegelradgetriebe mit Stirnradvorgelege erfolgt, die aussen auf den Achsstummeln angeordnet sind. Die Bremsausrüstung, bestehend aus Klotz- und Magnetschienenbremse ist ebenfalls am unabgefederten Drehgestellrahmen aufgehängt.
  • Die Nachteile liegen im wesentlichen darin, dass sich die gezeigte Lösung an der Bauart eines Drehgestells orientiert, bei dem weder eine kurvenabhängige Steuerung durch mindestens einen der Kastenteile vorgesehen ist, noch eine radiale Einstellbarkeit der Räder bei Kurvenfahrt möglich ist. Ausserdem ist der dort offenbarte Drehgestellrahmen samt allen gewichtigen Anbauteilen, wie Motoren und Bremsen zur unabgefederten Drehgestellmasse zu zählen.
  • Weiter ist mit der internationalen Anmeldung WO - 85 / 05 602 eine Lösung bekannt, bei der zwei Losrad-Einzellaufwerke mit ihren integrierten, starren Kurzkupplungsteilen lösbar miteinander verbunden sind und auf diese Weise ein vierrädriges, unmotorisiertes Laufwerk bilden, das durch seine niedere, achsgekröpfte Bauart der Verwendung unterhalb oder benachbart zu einer Gelenkpartie von niederflurigen Schienenfahrzeugen mit mindestens zwei Kastenteilen, entgegenkommt.
  • Hierzu sind jeweils zwei Losräder mit einer unterhalb deren Achsmittelpunkten angeordneten Achsbrücke verbunden, die ansonsten einen starren Kupplungsteil aufweist und mit diesem längsverschiebbar das starre Kupplungsteil einer spiegelsymmetrisch gegengleichen, das zweite Losradpaar tragenden Achsbrücke umfasst. Die Achsbrücken dienen in ihrer Mitte zur Aufnahme je einer zentralen Luftfeder, die an ihrer Unterseite drehbar auf einem Kugeldrehkranz angeordnet sind und an ihrer Oberseite die jeweiligen End-Kastenteile über Stützarme mittels einem ringförmigen Support tragen, der ein kombiniertes Axial-/Radiallager aufweist, in das der Drehzapfen des Gelenkfussbodenteils eingreift. Die ringförmigen Supporte beider End-Kastenteile sind über eine Stangenkupplung miteinander verbunden, welche in Längsrichtung über Lenker an den beiden starr an den Achsbrücken angeordneten, teleskopisch ineinanderschiebbaren Kupplungsteilen angelenkt sind. Weiter sind die End-Kastenteile über Wankstützen mit den Achsbrücken verbunden.
  • Die Bremsausrüstung besteht aus aussenliegenden Scheibenbremsen, deren Bremsscheiben auf den Achsstummeln angeordnet sind, wobei die Bremsbetätigungsteile unabgefedert an einem Support der Achsbrücke aufgehängt sind.
  • Aus der CH-A- 427 889 ist ferner ein mehrteiliges Schienenfahrzeug bekannt geworden, welches ein angetriebenes Fahrwerk mit mindestens zwei gelenkig miteinander verbundenen Kastenteilen aufweist, wobei zwei mit Lenkmitteln ausgestattete Einzellaufwerke um ihre Horizontalachse verschwenkbar miteinander verbunden sind.
  • Die Nachteile liegen im wesentlichen darin, dass bei den gezeigten Lösungen weder eine kurvenabhängige Steuerung durch mindestens einen der Kastenteile vorgesehen ist, noch eine radiale Einstellbarkeit der Räder bei Kurvenfahrt möglich ist und ausserdem die gezeigte Bremsanlage zur unabgefederten Masse zählt.
  • Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Fussbodenhöhe im Bereich der (motorisierten) Enddrehgestelle mit quer zur Fahrtrichtung angeordneten Stufen angehoben wird.
  • Durch die Nachteile der zum Stand der Technik aufgezeigten Lösungen werden nicht nur der Rad/Schiene-Verschleiss ungünstig beeinflusst, sowie das Kurvenquietschen nicht behoben, vielmehr werden auch alle Beschleunigungen vom Rad/Schiene-Kontakt her direkt und ungefedert in tragende Bauteile sowie deren Anbauten geleitet, was dort bekanntermassen zu unerwünscht hohen Beanspruchungen führt. Anrisse oder gar der Bruch von tragenden Bauteilen sind die Folge. Durch sich lösende Schraubverbindungen gehen nicht selten funktionswichtige Einzelzeile auf der Fahrt verloren. Dies gefährdet die Sicherheit und/oder die Funktionstüchtigkeit derart, dass es schliesslich zum zwangsweisen Ausfall des Fahrzeuges kommt.
  • Hier will die vorliegende Erfindung Abhilfe leisten.
  • Sie bezweckt daher die Schaffung eines einfachen und leichten angetriebenen Fahrwerks mit geringem unabgefedertem Massenanteil für niederflurige Schienenfahrzeuge, insbesondere für Gelenkfahrzeuge. bei denen mindestens zwei achsgestützte Kastenteile gelenkig miteinander verbunden sind und der Knickwinkel der Kastenteile zur kurvenradialen Einstellung der Radpaare auf das Fahrwerk benützt wird.
  • Erfindungsgemäss ist ein solches angetriebenes Fahrwerk dadurch gekennzeichnet, dass zwei gegenseitig lenkbare Einzellaufwerke einer niederen, achsgekröpften Bauart untereinander verbunden sind und den jeweiligen Kastenteil eines, aus mindestens zwei Kastenteilen bestehenden, niederflurigen Gelenkfahrzeuges tragen und über an diesem Kastenteil aufgehängte Motoren und Reduktionsgetriebe das Gelenkfahrzeug beschleunigen bzw. über dort aufgehängte Bremsen verzögern, wobei ein Lenkgestänge mit einer entsprechenden Uebersetzung zur kurvenradialen Einstellung der Einzellaufwerke den Knickwinkel der Kastenteile auf das Fahrwerk überträgt.
  • Hierdurch wird bei Kurvenfahrt der sich zwischen einem in Fahrtrichtung führenden Kastenteil, unter dem sich ein erfindungsgemässes Fahrwerk befindet und einem nachfolgenden, beispielsweise ebenfalls achsgestützten Kastenteil einstellende Knickwinkel auf die lenkbaren Einzellaufwerke übertragen, so dass sich die gewünschte kurvenradiale Einstellung der Radpaare ergibt. Gleichermassen kann der Abgriff des sich bei Kurvenfahrt ergebenden Knickwinkels auch zwischen zwei, gelenkig durch ein achsfreies Kastenteil miteinander verbundenen achsgestützten Kastenteilen erfolgen, unter welchen sich wiederum jeweils ein erfindungsgemässes Fahrwerk befindet.
  • Gegenüber vergleichbaren Gelenkfahrzeugen, die mit bekannten Drehgestellen ausgerüstet sind, ergibt sich so eine Verringerung der Anzahl von Fahr- und Laufwerken, was einhergeht mit einer wesentlichen Gewichtsreduktion und in der Folge eine Kostensenkung für Anschaffung und Unterhalt darstellt. Diese Tendenz wird durch die einfache und leichte Bauart des erfindungsgemässen Fahrwerks noch verstärkt. Hierzu tragen sowohl die kurvenradial einstellbaren Einzellaufwerke, wie auch die am achsgestützten Kastenteil aufgehängte Antriebs- und Bremsausrüstung bei.
  • Weitere Ausführungsformen des erfindungsgemässen Fahrwerks erlauben überdies eine zweistufige Abfederung der lenkbaren Einzellaufwerke, womit die unabgefederten Massen auf ein Minimum reduziert werden.
  • Vorteile der erfindungsgemässen Lösung sind ferner:
    • Die biegesteife Verbindung der beiden lenkbaren Einzellaufwerke ist verwindungsweich und erfüllt somit alle Bedingungen an die Entgleisungssicherheit im Hinblick auf ungleichmässe Raddrücke bzw. Radlaständerungen infolge Kurvenfahrt bei Gleisverwindungen.
    • Durch die spezielle, gleichzeitig der Kastenabstützung dienende Ausgestaltung der Verbindung beider Einzellaufwerke wird die Ausdrehbewegung bei Kurvenfahrt von der Kastenfederung ferngehalten und so der Ausdrehwiderstand auf ein Minimum reduziert.
    • Die Abstützung des Kastenteils erfolgt auf einer breiten Basis, so dass auf zusätzliche Wankstabilisatoren verzichtet werden kann.
    • Reaktionskräfte aus Antrieb und Bremse, sowie Raddurchmesserunterschiede werden vom System aufgenommen und lassen beispielsweise die kurvenradiale Einstellbarkeit unbeeinflusst.
    • Für die gegenseitige kurvenradiale Steuerung der beiden miteinander verbundenen Einzeilaufwerke können wahlweise die verschiedensten, an sich bekannten Lenkgestänge angewendet werden.
  • Die Erfindung wird beispielsweise anhand der folgenden Figuren erläutert:
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    ein beidseitig angetriebenes Fahrwerk mit Einzelrad-Einzellaufwerken in Draufsicht
    Fig. 2
    eine Seitenansicht des Fahrwerks gemäss Figur 1
    Fig. 3
    eine Vorderansicht des Fahrwerks gemäss Figur 1
    Fig. 4
    ein einseitig angetriebenes Fahrwerk mit Einachs-Einzellaufwerken in Draufsicht
    Fig. 5
    eine Seitenansicht des Fahrwerks gemäss Figur 4
    Fig. 6
    eine Vorderansicht des Fahrwerks gemäss Figur 4
    Fig. 7
    ein angetriebenes Fahrwerk gemäss Schnittlinie VII-VII der Figur 3, jedoch mit zweistufiger Abfederung
    Fig. 8
    eine weitere Ausführungsform einer zweistufigen Abfederung für ein angetriebenes Fahrwerk gemäss Schnittlinie VIII-VIII der Figur 6
    Fig. 9
    ein einseitig angetriebenes Fahrwerk mit Einzelrad-Einzellaufwerken gemäss Figur 4 und einer Variante der Kurvensteuerung in Draufsicht.
  • Ein in den Figuren 1 bis 3 dargestelltes angetriebenes Fahrwerk 1 besteht aus zwei gegenseitig lenkbaren, im Wesentlichen baugleichen Einzelrad-Einzellaufwerken 2,2', welche durch ein ihre Achsdistanz festlegendes, sowie die Antriebs- und Bremskräfte aufnehmendes biegesteifes und verwindungsweiches Verbindungsglied 3 nicht trennbar miteinander verbunden sind.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist jedes Einzellaufwerk 2,2' an allen seinen äusseren Eckpunkten mit vier, unterhalb der Achsmitte liegenden Tragarmen 4,4' zur Aufnahme eines gemeinsamen niederflurigen Kastenteils versehen.
  • Die Abstützung des Kastenteils erfolgt, einstufig gefedert, radaussenseitig auf einer sehr grossen Basis auf den an den Enden des Verbindungsgliedes 3 H-förmig ausgebildeten Tragarmen 4,4'. Insgesamt acht, auf den quergerichteten Tragarmen 4,4' angeordnete Federmittel 5,5', ermöglichen eine vertikale Einfederung und horizontale Querfederung des Kastenteils und werden beispielsweise pro Federpaar von einem Vertikaldämpfer 6,6' gedämpft.
  • Für die Ausdrehbewegung infolge Kurvenfahrt weist jedes Einzellaufwerk 2,2' vorzugsweise einen an sich bekannten Kugeldrehkranz 7,7' auf, welcher auf einer nach unten hin durchgekröpften, die beiden innengelagerten Einzelräder 8,8' miteinander verbindenden Radbrücke 9,9' grossflächig aufliegt und so ein horizontales Verkippen der Radbrücke 9,9' im Einzellaufwerk 2,2' verunmöglicht.
  • Durch die beschriebene Anordnung eines Kugeldrehkranzes 7,7' und insbesondere durch die spezielle Ausgestaltung des Verbindungesgliedes 3 für die gleichzeitige Kastenabstützung wird die Ausdrehbewegung bei Kurvenfahrt von den Federmitteln 5,5' ferngehalten. Dadurch werden diese lediglich vertikal und horizontal-quer beansprucht und bleiben bei Kurvenfahrt in einer bezüglich ihrer Traghöhe und vertikalen Stellung unveränderten Lage. Ein Einsinken des Kastenteils bei engen Kurven, wie es von flexi-beanspruchten Federn her bekannt ist, wird dadurch vermieden.
  • Hierdurch werden der Ausdrehwiderstand der Einzellaufwerke 2,2' auf ein Minimum reduziert und deren leichtere kurvenradiale Einstellung ermöglicht.
  • Zur kurvenradialen Einstellung der Einzellaufwerke 2,2' wird zunächst der Knickwinkel zwischen zwei benachbarten und gelenkig miteinander verbundenen Kastenteilen über eine in Fahrtrichtung angeordnete Lenkstange 11 auf einen. stirnseitig am Einzellaufwerk 2 in der Längsmittelebenen 10 mit einem Drehlager 17 gelagerten Winkelhebel 12 übertragen und somit quer zur Fahrtrichtung auf einen Lenker 13 umgelenkt, der an einem einseitig an der Radbrücke 9 befindlichen Fortsatz 14 angreift. Für die gegenseitige Lenkung der Einzellaufwerke 2,2' besitzt jede Radbrücke 9,9' einen ausserhalb der Längsmittelebenen 10 liegenden deichselartigen Fortsatz 15,15', welche drehsymmetrisch einander zugewendet mit einer Lenkstange 16 in den Gelenkpunkten 18 miteinander verbunden sind.
  • Die Längsmitnahme zwischen Kastenteil und Fahrwerk geschieht vorzugsweise über zwei am Einzellaufwerk 2 in Gelenkpunkten 18 gelagerten, beispielsweise beidseits der Längsmittelebenen 10 parallel angeordneten Längslenkern 19.
  • Durch die gezeigte Motorisierung werden die beiden in zuvor beschriebender Weise miteinander verbundenen Einzellaufwerke 2,2' zu einem angetriebenen Fahrwerk 1.
  • Hierzu ist beispielsweise an jeder Fahrwerkslangsseite ein Antriebsmotor 21,21' samt Reduktionsgetrieben 22,22', sowie auf dessen Abtriebsseite befindliche Bremsscheiben 23,23' samt den zugehörigen Bremsbetätigungen 24,24' am gefederten Kastenteil aufgehängt.
  • Die Kraftübertragung erfolgt von dort aus beidseitig mittels ausziehbarer Gelenkwellen 25,25', auf die jeweils radaussenseitig auf den-Achsstummeln der Einzelräder 8,8', angeordneten Kegelradgetriebe 26,26'.
  • In den Figuren 4 bis 6 ist als weitere bevorzugte Ausführungsform ein besonders leichtes erfindungsgemässes Fahrwerk 51 dargestellt, das aus zwei gegenseitig lenkbaren, im Wesentlichen baugleichen Einachs-Einzellaufwerken 52,52' besteht, welche durch ein, ihre Achsdistanz festlegendes, sowie die Antriebs- und Bremskräfte aufnehmendes biegesteifes und verwindungsweiches Verbindungsglied 3 nicht trennbar miteinander verbunden sind.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist jedes Einzellaufwerk 52,52' an seinen äusseren Eckpunkten mit zwei, unterhalb der Achsmitte liegenden Tragarmen 4,4' zur Aufnahme eines gemeinsamen niederflurigen Kastenteils versehen.
  • Die Abstützung des Kastenteils erfolgt, einstufig gefedert, radaussenseitig auf einer sehr grossen Basis auf den an den Enden des Verbindungsgliedes 3 T-förmig ausgebildeten Tragarmen 4,4'. Insgesamt vier, auf den quergerichteten Tragarmen 4,4' angeordnete Federmittel 5,5' ermöglichen eine vertikale Einfederung und horizontale Querfederung des Kastenteils und werden beispielsweise pro Feder von einem nicht dargestellten Vertikaldämpfer 6,6' gedämpft.
  • Für die Ausdrehbewegung infolge Kurvenfahrt weist jedes Einzellaufwerk 52,52' vorzugsweise einen an sich bekannten Kugeldrehkranz 7,7' auf, welcher auf einem beidseitig parallel zu einer Achse 56,56' geführten, die Innenlagerung 70,70' des Radsatzes 58,58' beinhaltenden Achsrahmens 59,59' grossflächig aufliegt und so ein horizontales Verkippen des Achsrahmens 59,59' im Einzellaufwerk 52,52' verunmöglicht.
  • Durch die beschriebene Anordnung eines Kugeldrehkranzes 7,7' und insbesondere durch die spezielle Ausgestaltung des Verbindungesgliedes 3 für die gleichzeitige Kastenabstützung wird die Ausdrehbewegung bei Kurvenfahrt von den Federmitteln 5,5' ferngehalten.
  • Dadurch werden diese lediglich vertikal und horizontal-quer beansprucht und bleiben bei Kurvenfahrt in einer bezüglich ihrer Traghöhe und vertikalen Stellung unveränderten Lage. Ein Einsinken des Kastenteils bei engen Kurven, wie es von flexi-beanspruchten Federn her bekannt ist, wird dadurch vermieden.
  • Hierdurch werden der Ausdrehwirderstand der Einzellaufwerke 2,2' auf ein Minimum reduziert und deren leichtere kurvenradiale Einstellung ermöglicht.
  • Die Längsmitnahme und die kurvenradiale Einstellung der Einzellaufwerke 52,52' erfolgt in gleicher Weise wie bereits unter den Figuren 1 bis 3 beschrieben. Für die gegenseitige Lenkung der Einzellaufwerke 52,52' ist an jedem Achsrahmen 59,59' gegeneinander diagonal versetzt ein Gelenkpunkt 18 vorgesehen, welche beide durch mindestens eine, unterhalb des Verbindungsgliedes 3 schräg hindurchgeführte Verbindungsstange 77 verbunden sind.
  • Durch die gezeigte Motorisierung werden die beiden in beschriebener Weise miteinander verbundenen Einzellaufwerke 52,52' zu einem angetriebenen Fahrwerk 51.
  • Hierzu ist beispielsweise an einer Fahrwerkslängsseite ein Antriebsmotor 21 samt Reduktionsgetrieben 22, sowie eine auf dessen einer Abtriebsseite befindliche Bremsscheibe 23 samt deren zugehöriger Bremsbetätigung 24 am gefederten Kastenteil aufgehängt.
  • Die Kraftübertragung erfolgt von dort aus beidseitig mittels ausziehbarer Gelenkwellen 25 auf die einseitig radaussenseitig auf den Radsätzen 58,58' angeordneten Kegelradgetriebe 26,26'.
  • Durch die erfindungsgemässe Anordnung werden bei beiden zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen die aus Antrieb und Bremse herrührenden Reaktionskräfte, sowie allfällige Raddurchmesserunterschiede vom System aufgenommen, ohne dass hierdurch beispielsweise die kurvenradiale Einstellbarkeit beeinflusst wird.
  • Gleichzeitig erfüllt die verwindungsweiche Verbindung der beiden Einzellaufwerke alle Bedingungen an die Entgleisungssicherheit im Hinblick auf ungleichmässige Raddrücke, sowie Radlaständerungen infolge Kurvenfahrt bei Gleisverwindungen.
  • Figur 7 zeigt ein zuvor beschriebenes angetriebenes Fahrwerk 1, jedoch mit einer zweistufigen Abfederung des Kastenteils. Hierbei sind der reinen Vertikalfederung dienende, zusätzliche Federmittel 55,55' zwischen den Radbrücken 9,9' und einem jeweiligen Kugeldrehkranz 7,7' angeordnet.
  • Eine weitere Möglichkeit für eine zweistufige Abfederung des Kastenteils ist in Figur 8 gezeigt. Hierbei sind die Achsrahmen 59,59' über beidseitig neben der Innenlagerung 70,70' angeordnete, an sich bekannte Federmittel 78,78' abgestützt.
  • Alternativ können bei einer zweistufigen Abfederung beidseits der Radbrücke 9,9' oder des Achsrahmens 59,59', und für eine möglichst niedere Bauweise, gegenüber diesen in der Höhe verschachtelt angeordnet an sich bekannte Kugeldrehkranz-Segmente vorgesehen sein, welche die Federmittel 55,55' aufnehmen.
  • Figur 9 zeigt am Beispiel eines zuvor beschriebenen angetriebenen Fahrwerks 51 eine Variante 51' mit einer anderen gegenseitigen Lenkung der Einzellaufwerke 52,52'. Hierbei ist ein Schwenkhebel 66 in einem Lager 17 drehbar am Verbindungsglied 3 auf der halben Achsdistanz gelagert und in seinen Gelenkpunkten 18 über Lenkstangen 79,79' mit den entsprechenden Gelenkpunkten 18 der beiden Achsrahmen 59,59' in der gezeigten Form verbunden.
  • Die in den Figuren 1 bis 9 gezeigten Ausführungsformen eines angetriebenen Fahrwerks 1, 51,51' können auch die wahlweise Kombination der aufgezeigten Merkmale (z.B. Antrieb, Federung, Lenkung) beinhalten und beziehen sich allesamt auf einen allgemeinen Erfindungsgedanken gemäss dem Wortlaut eines der Ansprüche.

Claims (15)

  1. Angetriebenes Fahrwerk für Niederflur-Schienenfahrzeuge mit mindestens zwei, gelenkig miteinander verbundenen Kastenteilen, zwei mit Lenkmitteln (15, 15', 16, 77, 66, 79, 79') ausgestatteten Einzellaufwerken (2, 2', 52, 52'), welche um ihre Horizontalachse verschwenkbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Einzellaufwerke miteinander verbindendes Verbindungsglied (3) unterhalb der Achsmitte der Rader (8, 8', 58, 58') angeordnet ist und an seinen Enden quergerichtete Tragarme (4, 4') für die Abstützung eines Kastenteils aufweist, an dem mindestens ein Motor (21) und eine Bremse (23, 24') befestigt sind, die über radaussenseitig an beiden Einzellaufwerken (2, 2', 52, 52') angeordnete Kegelradgetriebe (26, 26') das Fahrwerk (1, 51, 51') antreiben und bremsen.
  2. Angetriebenes Fahrwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbindungsglied (3) bezüglich seiner Längsmittelebenen (10) in sich biegesteif und in bezug auf seine quergerichten Tragarme (4, 4') torsionsweich ausgeführt ist.
  3. Angetriebenes Fahrwerk nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die quergerichteten Tragarme (4, 4') unterhalb der Achsmitte der Räder (8, 8', 58, 58') liegen und diese entweder H-förmig beidseitig oder T-förmig einseitig umgreifen und radaussenseitig auf einer grossen Basis der Abstützung eines Kastenteils dienende Federmittel (5, 5') aufweisen.
  4. Angetriebenes Fahrwerk nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbindungssglied (3) mindestens ein Drehlager (17) aufweist, in dem ein Lenkgestänge (11, 12, 13) gelagert ist, welches den Knickwinkel zweier gelenkig miteinander verbundener Kastenteile auf ein Einzellaufwerk (2, 2', 52, 52') überträgt, welches hierzu beispielsweise einen deichselartigen Fortsatz (14) aufweist.
  5. Angetriebenes Fahrwerk nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Verbindungssglied (3) grossflächig über einen Kugeldrehkranz (7, 7') in der Horizontalebene verschwenkbar auf der Radbrücke (9, 9') oder dem Achsrahmen (59, 59') eines Einzelradlaufwerks (2, 2', 52, 52') abstutzt und dadurch die Traghöhe und vertikale Stellung der Federmittel (5, 5') beim Ausdrehen infolge Kurvenfahrt unverändert bleiben und der Ausdrehwiderstand auf ein Minimum reduziert ist.
  6. Angetriebenes Fahrwerk nach einem der Ansprüche 3-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Federmittel (5, 5') ausschliesslich der vertikalen Kastenfederung dienen und horizontale Querbewegungen des Kastenteils zulassen, und eine gute kurvenradiale Einstellung der Einzellaufwerke (2, 2', 52, 52') mit den Lenkmitteln (15,15', 16, 77, 79,79') über einen Kugeldrehkranz (7,7') ermöglicht ist.
  7. Angetriebenes Fahrwerk nach einem der Ansprüche 3-6, dadurch gekennzeichnet, dass die Federmittel (5, 5') entweder pro Einzelfeder oder bei paralleler Anordnung derselben von einem Vertikaldämpfer (6, 6') gedämpft werden.
  8. Angetriebenes Fahrwerk nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einzellaufwerk entweder eine nach unten hin durchgekröpfte, die beiden innengelagerten Einzelräder (8, 8') miteinander verbindende Radbrücke (9, 9') oder einen beidseitig parallel zu einer Achse (56, 56') geführten, die Innenlagerung (70, 70') eines Radsatzes (58, 58') beinhaltenden Achsrahmen (59, 59') aufweist.
  9. Angetriebenes Fahrwerk nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass die Radbrücken (9, 9') beider Einzellaufwerke (2, 2') und die Achsrahmen (59, 59') beider Einzellaufwerke (52, 52') miteinander zum Zwecke der gegenseitigen Steuerung durch doppelseitig (15, 15', 16), einseitig (79, 79', 66) oder diagonal (77) angeordnete Lenkmittel verbunden sind.
  10. Angetriebenes Fahrwerk nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass zwei durch ein Verbindungsglied (3) miteinander verbundene Einzellaufwerke (2, 2', 52, 52') mindestens einen Antriebsmotor (21, 21') aufweisen, der an einer Fahrwerkslängsseite samt Reduktionsgetrieben (22, 22') sowie einer auf deren, Abtriebsseite befindlichen Bremsscheibe mit zugehöriger Bremsbetätigung (23), über Federmittel (5, 5') abgefedert, am Kastenteil aufgehängt ist.
  11. Angetriebenes Fahrwerk nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragung vom Antrieb mittels ausziehbarer Gelenkwellen (25, 25') auf die radaussenseitig auf den Einzelrädern (8, 8') oder den Radsätzen (58, 58') angeordneten Kegelradgetriebe (26, 26') erfolgt.
  12. Angetriebenes Fahrwerk nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionskräfte aus Antrieb (21, 22, 25) und Bremse (23, 24), sowie Unterschiede in den Durchmessern der Räder (8,8', 58,58') die Lenkmittel (15,15', 16, 77, 66, 79,79') zur kurvenradialen Einstellung der Einzellaufwerke (2, 2', 52, 52')unbeeinflusst lassen.
  13. Angetriebenes Fahrwerk nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, dass für die Längsmitnahme zwischen Kastenteil und Fahrwerk zwei, an eineim Einzellaufwerk (2, 2', 52, 52') in Gelenkpunkten (18) gelagerten Längslenker (19) vorgesehen sind.
  14. Angetriebenes Fahrwerk nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, dass zur Reduktion der unabgefederten Massen eine zweistufige Abfederung des Kastenteils mit zwischen der Radbrücke (9, 9') und dem Kugeldrehkranz (7, 7') angeordneten Federmitteln (55, 55') oder neben der Innenlagerung (70, 70') des Achsrahmens (59, 59') befindliche Federmittel (78, 78') vorgesehen sind.
  15. Angetriebenes Fahrwerk nach einem der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, dass für eine zweistufige Abfederung des Kastenteils beiderseits der Radbrücke (9,9') oder des Achsrahmens (59,59') und gegenüber diesen in der Höhe verschachtelt angeordnet, Kügeldrehkranz-Segmente vorgesehen sind, welche die Federmittel (55,55') aufnehmen.
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