EP0649782B1 - Schienenfahrzeug und Fahrwerk für ein derartiges Fahrzeug - Google Patents

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EP0649782B1
EP0649782B1 EP94810172A EP94810172A EP0649782B1 EP 0649782 B1 EP0649782 B1 EP 0649782B1 EP 94810172 A EP94810172 A EP 94810172A EP 94810172 A EP94810172 A EP 94810172A EP 0649782 B1 EP0649782 B1 EP 0649782B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vehicle body
vehicle
running gear
rail vehicle
wheel
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP94810172A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0649782A1 (de
Inventor
Alberto Cortesi
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.)
Bombardier Transportation GmbH
Original Assignee
Schweizerische Lokomotiv und Maschinenfabrik AG (SLM)
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Filing date
Publication date
Application filed by Schweizerische Lokomotiv und Maschinenfabrik AG (SLM) filed Critical Schweizerische Lokomotiv und Maschinenfabrik AG (SLM)
Priority to SI9430303T priority Critical patent/SI0649782T1/xx
Publication of EP0649782A1 publication Critical patent/EP0649782A1/de
Application granted granted Critical
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • 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
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a rail vehicle according to the Preamble of claim 1.
  • Both locomotives and cars of the type mentioned exist essentially from a vehicle body that is on one or is built and supported by several bogies becomes.
  • the wheelsets or Wheelset units installed.
  • the wheelsets are with some these bogies are arranged to be movable relative to one another To improve cornering properties.
  • the object of the invention is a chassis for To create rail vehicles and thus a rail vehicle, which with less effort and in a lighter design than previous versions can be produced and at which the wheelsets of a chassis even in tight Curve radii of the track an automatic radial setting enable these wheel sets.
  • the new chassis is no longer a traditional bogie, where the wheelsets in one Frames are stored.
  • This simplified construction brings Weight saving and above all a big one Cost savings, and also enables a automatic radial adjustment of the wheelsets in a relative large angular range. This in turn means that too with tight curve radii of less than 300 meters, the Angle of attack of the wheels remains small, which the rail and Keeps wheel wear low because cross and longitudinal slip is strong is lowered. At the same time, they can be narrower when driving through Curves with conventional bogies typical Squeaking noises can be avoided. It is particularly advantageous the proposed construction for example Articulated railcars, in which the engine is separate Unit is arranged between two car parts.
  • Trolleys according to the invention and with a connecting joint between the two wheelset units also stand under Traction or braking force practically unaffected by the Curve radius on.
  • traction forces Longitudinal forces
  • the vehicle body with one of the Wheelset units can be coupled via a push-pull rod that is arranged so that the extension of its axis is below of the connecting joint between the two wheel set units Level of the top edges of the rails meets. Accordingly achieved that under the action of traction forces none Differences in axle load between the two wheelset units occur.
  • the new chassis according to the invention also allows one very compact design with minimal center distance and at the same time good accessibility for maintenance work, because the actual frame structure of previous bogies is missing.
  • the bogie frame which has a complex structure and on which the box is supported does not apply to a chassis according to the invention.
  • the support arrangement according to the invention are instead between the Box and the wheelsets essentially just that Spring stages that run long stroke and preferably on the Axle bearings can be arranged, and a guide device or a pendulum arrangement and means for Thrust transmission available.
  • the pendulum between the chassis and vehicle body are spherically mounted, for example Space pendulum.
  • the construction according to the invention gives the chassis so far more common compared to a bogie with a rigid frame Construction, a large torsional flexibility of the axes, which practically balanced wheel loads, e.g. when driving on Track twists are achievable. Thus the Safety against derailment in poor track conditions.
  • Connecting rods e.g. between the axle bearing housings Wheelsets may be provided, the resetting being passive with Tension-compression springs, but also actively with the help of pneumatic or Hydraulic cylinders, servomotors, etc. can be done. in the the latter case can also be the rotation of the wheel set units controlled, regulated or blocked according to specified values become.
  • compression springs, tension springs or tension compression springs can also be used between the wheelset units or, in the case of drive axles Tatz storage units, arranged between the drive units be.
  • the twisting movement can also by e.g. Damper arranged parallel to the return springs be dampened.
  • the reset could also can be achieved by connecting the link between the Wheelset units is torsionally rigid and at Deflect the restoring forces generated.
  • Other Design options can also be found there, for example consist of the springs between the vehicle body and chassis are transverse rigid in the longitudinal or driving direction.
  • FLEXICOIL springs of known design are used.
  • Other Options for lateral guidance are, for example, on the side suspended limits over one or both axles.
  • a cross stiffening inside the springs to arrange or cross buffer between the connecting rods of the Install wheel sets and side bolsters of the vehicle body.
  • the pendulum or the pendulum generate a restoring force if e.g. the Pendulum is short and / or on one or both sides with Rubber joints is attached, which when deflecting the Generate restoring moments.
  • By appropriate coordination of the Cross suspension of the box and the restoring forces of the Pendulum arrangement in the vehicle transverse direction can also be achieved be that the centrifugal force occurring when cornering the supports radial setting of the wheel sets.
  • another can be used Guide device e.g. in the form of a spherical Articulated connection between one of the wheel set units and the Vehicle body or in the form of an elastic connection, for example by means of an intermediate piece made of a rubber-like material, be provided so that the longitudinal forces are transmitted can.
  • part of the Wheelset units or the one arranged between them Link joint on one arranged on the box
  • the guideway must be movably supported transversely to the direction of travel.
  • the wheel set units via a box independent, at a distance from Connecting joint, e.g. arranged above it self-supporting support arrangement to be supported against each other, so that are provided for the transmission of the longitudinal forces Connecting parts can be freely deflected in the transverse direction.
  • a corresponding support arrangement is e.g. from the beginning EP-A 0 420 801, Fig. 8, known.
  • Tilting rubber rails or others Spring bearings are used which cause the springs to tilt favor in only one direction.
  • Tilting rubber rails the transverse to the direction of travel or against that Center of rotation of the undercarriage are e.g. from the EP-A 0 271 690 is known.
  • Fig. 1 essentially shows a as a frameless support arrangement trained chassis 1 of a rail vehicle according to the Invention in which the vehicle body that is on the springs 10 is supported, is only hinted at.
  • the feathers 10 are on the chassis side on the axle bearings 121 and 121 'of Wheelset units 12 and 12 'supported, which as Drive wheel sets are designed. These each contain one Drive motor 18, the Tatzlager 19 on the axis 20 of the supported wheel set and with this via gears 24 and 25 is geared.
  • the two Wheelset units 12 and 12 ' are on the drawbars 13, 13' and the coupling 14 hinged together and via a Guide device 5 in the form of a pendulum arrangement, the according to the illustration, on the wheel set unit 12 'and Contains articulated pendulum 11 with which Vehicle body coupled.
  • the two are between the two wheel set units 12 and 12 ' Reset spring elements 15 and 15 'arranged.
  • the push-pull rod 16 is between the wheelset unit 12 and only with Parallelograms 17 indicated vehicle body attached and essentially serves to transfer the traction forces between the vehicle body and the chassis 1.
  • the pendulum 11 serves on the one hand to suspend the wheel set units 12, 12 ', on the other hand also the torque support below Traction forces.
  • the cuboids 40 are transverse to in a known manner Rail-like rubber supports arranged in the direction of travel or a corresponding rubber-like material. Between the wheelset units 2 and 3 of each chassis are on the axle bearings 44 articulated return elements 45 are arranged.
  • the pull-push rod 46 is between the one Wheelset unit 2 and the attachment point 40 'on Vehicle body attached.
  • the chassis of Figures 2 to 4 differ in the Arrangement of the pendulum between the chassis and the Vehicle body are attached. 2 is the only one Pendulum 472 on the chassis side in the area of the coupling 23 of the two Wheelset units 2, 3, articulated on the drawbars and for Attachment point 40 ''.
  • pendulums 473, 473 ' there are two pendulums 473, 473 ', which are advantageously carried out with elastic joints can.
  • Each of these pendulums is with one of the wheel set units 2, 3 of the chassis connected and led to the vehicle body.
  • the pendulums are arranged in parallel.
  • the two pendulums 473, 473 'of the trolleys from 4 and 5 arranged obliquely to each other.
  • Your projections on a plane perpendicular to the intended direction of travel intersect at a height in the vehicle body (not shown) in the so-called Wankpol, an ideal fulcrum, whereby for a vehicle with, for example, two undercarriages the vehicle forms a roll axis by the two Wankpole of the two running gear runs.
  • the middle drive unit 61 can for example with the other two vehicle units 62 and 63 via pivot, hanging pendulum and / or one each Lemniscate guidance of known design be articulated.
  • the console 71 is part of one Pendulum arrangement on the vehicle body 17 hinge-like to one in Axis 72 extending in the longitudinal direction of the vehicle, articulated and on the wheelset unit 12, as shown on Drive motor 18, movable via a ball joint 74 articulated.
  • the reset elements are 45 hinged to the axle bearings 121, 121 'via spring elements 73, which, according to the illustration, each consist of a rubber-like material can exist and by what undesirable vibrations the Wheelset units 12, 12 'damped and thus the running stability of the chassis 1 can be improved.
  • the console 71 serves on the one hand for guiding the wheel set units 12, 12 'in Vehicle transverse direction, on the other hand as a means of transmission the traction forces between the chassis 1 and the Vehicle body 17. Via the vehicle body 17 Hinge-like bracket 71 can be attached to the Turning almost radially Wheel set units 12 and 12 'corresponding restoring forces be transferred to the respective opposite Counteract deflections of the wheel sets.
  • the Guide device 70 also one of the console 71st corresponding, attachable to the vehicle body 17 or trained, fixed driver part included, which via the articulated connection described and / or a appropriate elastic connection with one of the Wheelset units 12, 12 'is coupled to be movable.
  • the Driver part can e.g. in the form of a vertical pivot be executed or contain such.
  • a corresponding driver part can also on one of the Wheelset units 12, 12 'attached and with the vehicle body 17 can be coupled to be movable.
  • the wheel set units 12, 12 ' connected to each other via a ball joint 83 and with a Support part, as shown the drawbar 13, between two Guide parts 81, 82 attached to the vehicle body 17 Guide device 80 movable in the vehicle transverse direction held.
  • the drawbar 13 can, as shown, via Intermediate pieces 84 slidably guided on the guide parts 81, 82 be.
  • a movable connection between the drawbar 13 and the guide parts 81, 82 can also by appropriate elastic intermediate pieces 84 made of a rubber-like material can be achieved, with a instead of the ball joint 83 correspondingly simpler joint arrangement can be used.
  • the axle bearings 121, 121 ' are by restoring elements 85 coupled, each one hydraulic or pneumatic Damping and / or adjusting device 86 included.
  • Adjustment device 86 can adjust the wheel set units 12, 12 'can be influenced.
  • Actuator 86 can be on a control device, not shown be connected so that the adjustment of the Wheelset units 12, 12 'also according to predetermined values can be controlled, regulated or blocked.
  • Spring elements 10 can be air springs or, as shown, Coil springs may be provided.
  • a guide device 90 in Form of a self-supporting independent of the vehicle body 17 Support arrangement, which two in the vehicle longitudinal direction contains opposing support parts 91, 91 '.
  • the Support portions 91, 91 ' are on two of each one of the Drive motors 18 protruding projections, which above the coupling arrangement 14 via a support element 92 a rubber-elastic material are supported against each other.
  • Corresponding are those for the transmission of the traction forces certain drawbars 13, 13 ', unloaded by vertical forces, kept freely deflectable in the vehicle transverse direction.
  • the rail vehicle has at least one undercarriage 1 with two Wheelset units 12, 12 'on a clutch assembly are hinged together.
  • This chassis 1 is as frameless support arrangement and the vehicle body 17th is mounted on spring elements 10 and has at least one Guide device or at least one pendulum 11 between Chassis and vehicle body 17 on.
  • the radial adjustable wheel set units 12, 12 ' can also with a small distance from each other.
  • the frameless Chassis 1 is therefore particularly suitable for Rail vehicles on rail networks, the tight curve radii exhibit.

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schienenfahrzeug nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Sowohl Triebfahrzeuge als auch Wagen der genannten Art bestehen im wesentlichen aus einem Fahrzeugkasten, der auf einem oder mehreren Drehgestellen aufgebaut ist und von diesen getragen wird. Im Rahmen des Drehgestells sind die Radsätze bzw. Radsatzeinheiten eingebaut. Die Radsätze sind bei einigen dieser Drehgestelle gegeneinander beweglich angeordnet, um die Kurvenlaufeigenschaften zu verbessern.
Unabhängig davon, ob es sich um reine Laufradsätze oder mit Motoren angetriebene Antriebsradsätze handelt, sind die Radsatzeinheiten bisher in einer Rahmenkonstruktion angeordnet, auf welcher der Fahrzeugkasten federnd abgestützt ist. Derartige Fahrgestelle mit sog. Tatzlagereinheiten, die in einem Rahmen gegeneinander drehbar gelagert sind, und deren Funktion sind z.B. in EP-A1-0.420.801 ausführlich beschrieben.
Solche Dreh- oder Fahrgestelle mit der traditionellen, bisherigen Rahmenkonstruktion sind, insbesondere was die Fabrikation betrifft, relativ aufwendig und schwer. Die Konstruktion wird besonders aufwendig bei Schienenfahrzeugen für Gleisanlagen und Schienennetze mit relativ engen Kurvenradien, da die relativ kurzen Federstufen zwischen den Radsatzeinheiten und der Rahmenkonstruktion bei Radialeinstellung der Radsatzeinheiten grosse Relativbewegungen in der Horizontalebene aufnehmen müssen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Fahrwerk für Schienenfahrzeuge und damit ein Schienenfahrzeug zu schaffen, welches mit geringerem Aufwand und in einer leichteren Bauweise als bisherige Ausführungen hergestellt werden kann und bei welchem die Radsätze eines Fahrwerks auch bei engen Kurvenradien der Geleise eine selbsttätige Radialeinstellung dieser Radsätze ermöglichen.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe mit einem Schienenfahrzeug gelöst, das die Merkmale im Kennzeichen des unabhängigen Anspruchs eins aufweist. Ein Fahrwerk für ein derartiges Schienenfahrzeug weist die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 15 auf. Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Beim neuen Fahrwerk handelt es sich nicht mehr um ein traditionelles Drehgestell, bei welchem die Radsätze in einem Rahmen gelagert sind. Diese vereinfachte Konstruktion bringt Gewichtsersparnis und vor allem auch eine grosse Kostenersparnis, und ermöglicht darüber hinaus eine selbsttätige Radialeinstellung der Radsätze in einem relativ grossen Winkelbereich. Dies hat wiederum zur Folge, dass auch bei engen Kurvenradien von weniger als 300 Metern, der Anlaufwinkel der Räder klein bleibt, was den Schienen- und Radverschleiss niedrig hält, da Quer- und Längsschlupf stark erniedrigt wird. Zugleich können die beim Durchfahren enger Kurven mit konventionellen Drehgestellen auftretenden typischen Quietschgeräusche vermieden werden. Besonders vorteilhaft ist die vorgeschlagene Konstruktion beispielsweise für Gelenktriebwagen, bei denen das Triebfahrwerk als separate Einheit zwischen zwei Wagenteilen angeordnet ist.
Fahrwerke nach der Erfindung und mit einem Verbindungsgelenk zwischen den beiden Radsatzeinheiten stellen sich auch unter Zug- oder Bremskraft-Einwirkung praktisch unbeeinflusst auf den Kurvenradius ein. Zur Uebertragung dieser Traktionskräfte (Längskräfte) kann der Fahrzeugkasten mit einer der Radsatzeinheiten über eine Zug-Druckstange gekoppelt sein, die so angeordnet ist, dass die Verlängerung ihrer Achse unterhalb des Verbindungsgelenks zwischen den beiden Radsatzeinheiten die Ebene der Schienen-Oberkanten trifft. Entsprechend wird erreicht, dass unter der Wirkung der Traktionskräfte keine Achslastunterschiede zwischen den beiden Radsatzeinheiten auftreten.
Das neue Fahrwerk nach der Erfindung gestattet aber auch eine sehr kompakte Bauweise mit minimalem Achsabstand und gleichzeitig eine gute Zugänglichkeit für Wartungsarbeiten, da die eigentliche Rahmenstruktur bisheriger Drehgestelle fehlt.
Der Drehgestellrahmen, welcher eine komplexe Struktur aufweist und auf welchem der Kasten abgestützt ist entfällt also bei einem Fahrgestell nach der Erfindung. Bei der erfindungsgemässen Traganordnung sind stattdessen zwischen dem Kasten und den Radsätzen im wesentlichen lediglich die Federstufen, die langhubig ausgeführt und vorzugsweise auf den Achslagern angeordnet sein können, und eine Führungsvorrichtung oder eine Pendelanordnung sowie Mittel zur Längskraftübertragung vorhanden. Die Pendel zwischen Fahrwerk und Fahrzeugkasten sind beispielsweise sphärisch gelagerte Raumpendel.
Die Konstruktion nach der Erfindung verleiht dem Fahrwerk, gegenüber einem Drehgestell mit starrem Rahmen bisher üblicher Bauweise, eine grosse Verwindungsweichheit der Achsen, wodurch praktisch ausgeglichene Radlasten, z.B. beim Befahren von Gleisverwindungen, erzielbar sind. Somit erhöht sich die Sicherheit gegen Entgleisung bei schlechter Gleislage.
Bei einer Konstruktion mit z.B. zwei Pendeln lässt sich die Wanksteifigkeit zwischen dem Fahrwerk und dem Fahrzeugkasten durch die Wahl des Abstandes in Fahrzeugquerrichtung sowie durch die Steifigkeit der Pendel und ihrer Befestigungsaugen bestimmen. Mit einer Pendelanordnung mit schräggestellten Pendeln kann zudem die Lage des Wankpols beeinflusst und z.B. so gewählt werden, dass dieser etwa auf Körperhöhe von Passagieren liegt. Damit können die Komfortbedingungen für den Passagier verbessert werden.
Für das Rückstellen der gegensinnig um die Fahrzeug-Hochachse verdrehten Radsatzeinheiten können einseitig oder beidseitig Verbindungsstangen, z.B. zwischen den Achslagergehäusen der Radsätze, vorgesehen sein, wobei das Rückstellen passiv mit Zug-Druck-Federn, aber auch aktiv mit Hilfe von Pneumatik- oder Hydraulikzylindern, Stellmotoren u.s.w. erfolgen kann. Im letzteren Fall kann die Verdrehung der Radsatzeinheiten auch nach vorgegebenen Werten gesteuert, geregelt oder gesperrt werden.
Es können aber auch Druckfedern, Zugfedern oder Zugdruckfedern zwischen den Radsatzeinheiten bzw., bei Triebachsen mit Tatzlagereinheiten, zwischen den Antriebseinheiten angeordnet sein. Zur Verbesserung der für die Laufstabilität massgebenden Eigenschaften, z.B. zur Dämpfung von Schwingungen im oberen Geschwindigkeitsbereich, kann die Verdrehbewegung auch durch z.B. parallel zu den Rückstellfedern angeordnete Dämpfer gedämpft werden. Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung der Rückstellfedern als Gummifedern, die in sich Dämpfungseigenschaften aufweisen. Das Rückstellen könnte auch erreicht werden, indem das Verbindungsgelenk zwischen den Radsatzeinheiten ausdrehsteif ausgebildet ist und beim Auslenken die Rückstellkräfte erzeugt. Andere Konstruktionsmöglichkeiten können beispielsweise auch darin bestehen, das die Federn zwischen Fahrzeugkasten und Fahrwerk in Längs-, bzw. Fahrrichtung quersteif ausgebildet sind.
Für das Querführen des Kastens sind beispielsweise sog. FLEXICOIL-Federn bekannter Bauart eingesetzt. Andere Möglichkeiten für die Querführung sind beispielsweise seitlich gefederte Begrenzungen über einer oder beiden Achsen. Es ist auch möglich, eine Querversteifung innerhalb der Federn anzuordnen oder Querpuffer zwischen den Verbindungsstangen der Radsätze und Seitenwangen des Fahrzeugskastens anzubringen. Es besteht aber auch die Möglichkeit, mit Hilfe des Pendels bzw. der Pendel eine Rückstellkraft zu erzeugen, wenn z.B. das Pendel kurz ausgeführt ist und/oder ein- oder beidseitig mit Gummigelenken befestigt ist, welche beim Auslenken die Rückstellmomente erzeugen. Durch geeignete Abstimmung der Querfederung des Kastens und der Rückstellkräfte der Pendelanordnung in Fahrzeugquerrichtung kann auch erreicht werden, dass die bei Kurvenfahrt auftretende Fliehkraft die radiale Einstellung der Radsätze unterstützt.
Anstelle einer Pendelanordnung kann auch eine andere Führungsvorrichtung, z.B. in Form einer sphärischen Gelenkverbindung zwischen einer der Radsatzeinheiten und dem Fahrzeugkasten oder in Form einer elastischen Verbindung, etwa mittels eines Zwischenstücks aus einem gummiartigen Material, vorgesehen sein, so dass auch die Längskräfte übertragen werden können.
Nach einer weiteren Ausführungsform kann ein Teil der Radsatzeinheiten oder des zwischen diesen angeordneten Verbindungsgelenks auf einer am Kasten angeordneten Führungsbahn quer zur Fahrtrichtung beweglich abgestützt sein. Nach einer anderen Ausführungsform können die Radsatzeinheiten über eine vom Kasten unabhängige, im Abstand vom Verbindungsgelenk, z.B. oberhalb desselben, angeordnete selbsttragende Stützanordnung gegeneinander abgestützt sein, so dass die zur Uebertragung der Längskräfte vorgesehenen Verbindungsteile in Querrichtung frei auslenkbar sind. Eine entsprechende Stützanordnung ist z.B. aus der eingangs genannten EP-A 0 420 801, Fig. 8, bekannt.
Um die Ausdrehbewegung zwischen Fahrwerk und Fahrzeugkasten bei Kurvenfahrt zu begünstigen, was den Kurvenlauf der Fahrwerke verbessert, können z.B. Kipp-Gummischienen oder andere Federlagerungen verwendet werden, welche ein Kippen der Federn in vorzugsweise nur einer Richtung begünstigen. Kipp-Gummischienen, die quer zur Fahrtrichtung oder gegen das Drehzentrum des Fahrwerks hin zentriert sind, sind z.B. aus der EP-A 0 271 690 bekannt.
Nachstehend wird die Erfindung anhand der Figuren, welche schematische Beispiele der Erfindung und Einzelheiten zeigen, näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1
ein Fahrwerk mit zwei als Tatzlagereinheiten ausgebildeten Radsätzen für ein Schienenfahrzeug;
Fig. 2
die Skelett-Darstellung eines Fahrwerks mit einem Pendel;
Fig. 3
die Skelett-Darstellung eines Fahrwerks mit zwei parallel angeordneten Pendeln;
Fig. 4
die Skelett-Darstellung eines Fahrwerks mit zwei schräggestellten Pendeln mit einem Wankpol im Fahrzeugkasten;
Fig. 5
die Skelett-Darstellung eines Fahrwerks mit schräggestellten Pendeln mit einem Wankpol im Fahrzeugkasten und bei dem eine Zug-Druckstange im Bereich der Kupplung zwischen den Radsätzen angreift;
Fig. 6
die Seitenansicht eines Gelenk-Triebwagens mit einer zentralen Antriebseinheit;
Fig. 7
die Seitenansicht eines Fahrwerks in einer abgewandelten Ausführungsform;
Fig. 8
die Seitenansicht mit einem Teilschnitt eines Fahrwerks in einer weiteren Ausführungsform;
Fig. 9
die Seitenansicht eines weiteren Fahrwerks in einer abgewandelten Ausführungsform.
Fig. 1 zeigt im wesentlichen ein als rahmenlose Traganordnung ausgebildetes Fahrwerk 1 eines Schienenfahrzeuges nach der Erfindung, bei welchem der Fahrzeugkasten, der auf den Federn 10 abgestützt ist, nur andeutungsweise gezeigt ist. Die Federn 10 sind fahrwerkseitig auf den Achslagern 121 und 121' von Radsatzeinheiten 12 und 12' abgestützt, welche als Triebradsätze ausgebildet sind. Diese enthalten je einen Antriebsmotor 18, der über Tatzlager 19 auf der Achse 20 des betreffenden Radsatzes abgestützt und mit dieser über Zahnräder 24 und 25 getrieblich verbunden ist. Die beiden Radsatzeinheiten 12 und 12' sind über die Deichseln 13, 13' und die Kupplung 14 miteinander gelenkig verbunden und über eine Führungsvorrichtung 5 in Form einer Pendelanordnung, die darstellungsgemäss ein an der Radsatzeinheit 12' und am Fahrzeugkasten angelenktes Pendel 11 enthält, mit dem Fahrzeugkasten gekoppelt.
Zwischen den beiden Radsatzeinheiten 12 und 12' sind die beiden Rücksteller-Federelemente 15 und 15' angeordnet. Die Druck-Zugstange 16 ist zwischen der Radsatzeinheit 12 und dem nur mit Parallelogrammen 17 angedeuteten Fahrzeugkasten angebracht und dient im wesentlichen der Uebertragung der Traktionskräfte zwischen dem Fahrzeugkasten und dem Fahrwerk 1. Das Pendel 11 dient einerseits der Aufhängung der Radsatzeinheiten 12, 12', andererseits auch der Drehmomentabstützung unter Traktionskräften.
In den Skelettdarstellungen von Fig. 2 bis 5 sind jeweils die beiden Radsatzeinheiten 2 und 3 des erfindungsgemässen rahmenlosen Fahrwerks 1 sowie Federelemente 4 gezeigt, die auf den Achslagern 44 abgestützt sind und den Fahrzeugkasten stützen, der nur durch die Quader 40 symbolisch angedeutet ist. Die Quader 40 sind durch in bekannter Weise quer zur Fahrtrichtung angeordnete schienenartige Tragstücke aus Gummi oder einem entsprechenden gummiartigen Material gebildet. Zwischen den Radsatzeinheiten 2 und 3 jedes Fahrwerks sind an den Achslagern 44 angelenkte Rückstellelemente 45 angeordnet. Die Zug-Druck-Stange 46 ist je zwischen der einen Radsatzeinheit 2 und der Befestigungsstelle 40' am Fahrzeugkasten angebracht.
Die Fahrwerke der Figuren 2 bis 4 unterscheiden sich in der Anordnung der Pendel, die zwischen dem Fahrwerk und dem Fahrzeugkasten angebracht sind. In Fig. 2 ist das einzige Pendel 472 fahrwerkseitig im Bereich der Kupplung 23 der beiden Radsatzeinheiten 2, 3, an den Deichseln angelenkt und zur Befestigungsstelle 40'' geführt.
Beim Fahrwerk von Fig. 3 sind zwei Pendel 473, 473'vorhanden, die vorteilhafterweise mit elastischen Gelenken ausgeführt sein können. Jedes dieser Pendel ist mit einem der Radsatzeinheiten 2, 3 des Fahrwerks verbunden und zum Fahrzeugkasten geführt. Die Pendel sind parallel angeordnet.
Hingegen sind die beiden Pendel 473, 473' der Fahrwerke von Fig. 4 und 5 schräg zueinander angeordnet. Ihre Projektionen auf eine Ebene senkrecht zur vorgesehenen Fahrrichtung schneiden sich auf einer Höhe im Fahrzeugkasten (nicht dargestellt) im sog. Wankpol, einem ideellen Drehpunkt, wobei sich bei einem Fahrzeug mit beispielsweise zwei Fahrwerken für das Fahrzeug eine Wankachse bildet, die durch die beiden Wankpole der beiden Fahrwerke verläuft.
Die Zug-Druckstange des Fahrwerks von Fig. 5 ist zwischen dem Kupplungsbereich der beiden Radsätze 2, 3 und dem Fahrzeugkasten angebracht.
Beim dreiteiligen Gelenktriebwagen 6 von Fig. 6 ist die Antriebseinheit 61 als kompakter Fahrzeugteil mit einem Fahrwerk ausgebildet. Die mittlere Antriebseinheit 61 kann beispielsweise mit den beiden andern Fahrzeugeinheiten 62 und 63 über Drehzapfen, Hängependel und/oder je eine Lemniskatenführung bekannter Bauart gelenkig verbunden sein.
Das Fahrwerk 1 nach Fig. 7 ist mit dem Fahrzeugkasten 17 über eine Führungsvorrichtung 70 gekoppelt, die einen vom Fahrzeugkasten 17 abstehenden Führungsteil in Form einer Konsole 71 enthält. Die Konsole 71 ist als Teil einer Pendelanordnung am Fahrzeugkasten 17 scharnierartig, um eine in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Achse 72 schwenkbar, angelenkt und an der Radsatzeinheit 12, darstellungsgemäss am Antriebsmotor 18, über ein Kugelgelenk 74 raumbeweglich angelenkt. Bei dieser Ausführung sind die Rückstellelemente 45 an den Achslagern 121, 121' über Federelemente 73 angelenkt, welche darstellungsgemäss je aus einem gummiartigen Material bestehen können und durch welche unerwünschte Schwingungen der Radsatzeinheiten 12, 12' gedämpft und damit die Laufstabilität des Fahrwerks 1 verbessert werden kann. Die Konsole 71 dient einerseits zur Führung der Radsatzeinheiten 12, 12' in Fahrzeugquerrichtung, andererseits als Mittel zum Uebertragen der Traktionskräfte zwischen dem Fahrwerk 1 und dem Fahrzeugkasten 17. Ueber die am Fahrzeugskasten 17 scharnierartig angelenkte Konsole 71 können auf die bei Kurvenfahrt sich annähernd radial einstellenden Radsatzeinheiten 12 und 12' entsprechende Rückstellkräfte übertragen werden, die den jeweiligen gegensinnigen Auslenkungen der Radsätze entgegenwirken.
Abweichend von der dargestellten Ausführung, kann die Führungsvorrichtung 70 auch einen der Konsole 71 entsprechenden, am Fahrzeugkasten 17 anbringbaren oder ausgebildeten, feststehenden Mitnehmerteil enthalten, welcher über die beschriebene Gelenkverbindung und/oder eine entsprechende elastische Verbindung mit einer der Radsatzeinheiten 12, 12' raumbeweglich gekoppelt ist. Der Mitnehmerteil kann z.B. in Form eines vertikalen Drehzapfens ausgeführt sein oder einen solchen enthalten. Ein entsprechender Mitnehmerteil kann auch an einer der Radsatzeinheiten 12, 12' angebracht und mit dem Fahrzeugkasten 17 raumbeweglich koppelbar sein.
Beim Fahrwerk nach Fig. 8 sind die Radsatzeinheiten 12, 12' über ein Kugelgelenk 83 miteinander verbunden und mit einem Stützteil, darstellungsgemäss der Deichsel 13, zwischen zwei Führungsteilen 81, 82 einer am Fahrzeugkasten 17 angebrachten Führungsvorrichtung 80 in Fahrzeugquerrichtung beweglich gehalten. Die Deichsel 13 kann, wie dargestellt, über Zwischenstücke 84 an den Führungsteilen 81, 82 gleitend geführt sein. Eine raumbewegliche Verbindung zwischen der Deichsel 13 und den Führungsteilen 81, 82 kann auch durch entsprechende elastische Zwischenstücke 84 aus einem gummiartigen Material erzielt werden, wobei anstelle des Kugelgelenks 83 eine entsprechend einfachere Gelenkanordnung verwendet werden kann. Die Achslager 121, 121' sind durch Rückstellelemente 85 gekoppelt, welche je eine hydraulische oder pneumatische Dämpfungs- und/oder Stellvorrichtung 86 enthalten. Ueber die Stellvorrichtung 86 kann die Verstellung der Radsatzeinheiten 12, 12' beeinflusst werden. Die Stellvorrichtung 86 kann an eine nicht dargestellte Steuer- oder Regelvorrichtung angeschlossen sein, so dass die Verstellung der Radsatzeinheiten 12, 12' auch nach vorgegebenen Werten gesteuert, geregelt oder gesperrt werden kann. Als Federelemente 10 können Luftfedern oder, wie dargestellt, Schraubenfedern vorgesehen sein.
Das Fahrwerk nach Fig.9 enthält eine Führungsvorrichtung 90 in Form einer vom Fahrzeugkasten 17 unabhängigen, selbstragenden Stützanordnung, welche zwei in Fahrzeuglängsrichtung gegeneinander gerichtete Stützpartien 91, 91' enthält. Die Stützpartien 91, 91' sind an zwei je von einem der Antriebsmotoren 18 abstehenden Vorsprüngen ausgebildet, welche oberhalb der Kupplungsanordnung 14 über ein Stützelement 92 aus einem gummielastischen Material gegeneinander abgestützt sind. Entsprechend sind die zum Uebertragen der Traktionskräfte bestimmten Deichseln 13, 13', von Vertikalkräften unbelastet, in Fahrzeugquerrichtung frei auslenkbar gehalten.
Das Schienenfahrzeug weist mindestens ein Fahrwerk 1 mit zwei Radsatzeinheiten 12, 12' auf, die über eine Kupplungsanordnung miteinander gelenkig verbunden sind. Dieses Fahrwerk 1 ist als rahmenlose Traganordnung ausgebildet und der Fahrzeugkasten 17 ist auf Federelementen 10 gelagert und weist mindestens eine Führungsvorrichtung oder mindestens ein Pendel 11 zwischen Fahrwerk und Fahrzeugkasten 17 auf. Durch den Wegfall des aufwendigen Dreh-Fahrgestellrahmens wird die Konstruktion stark vereinfacht und damit leicht und kompakt. Die radial einstellbaren Radsatzeinheiten 12, 12' können zudem mit geringem Abstand voneinander angeordnet werden. Das rahmenlose Fahrwerk 1 ist daher insbesondere gut geeignet für Schienenfahrzeuge auf Schienen-Netzen, die enge Kurvenradien aufweisen.
Für konstruktive Einzelheiten und Ausbildungen bisheriger Drehgestelle nach dem Stand der Technik wird ausdrücklich auf das Patentgesuch EP-A1-0 420 801 verwiesen. Insbesondere sind darin Details von Radsatzeinheiten, Federelementen, Lageranordnungen gezeigt und beschrieben.

Claims (15)

  1. Schienenfahrzeug mit einem Fahrzeugkasten (17, 40) und mindestens einem Fahrwerk (1) mit zwei Radsatzeinheiten (2, 3; 12, 12'), die über eine Kupplungsanordnung (14, 23, 83) miteinander gelenkig verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens das eine Fahrwerk (1) als rahmenlose Traganordnung für den Fahrzeugkasten (17, 40) ausgebildet ist und dass zwischen dem Fahrzeugkasten (17, 40) und dem Fahrwerk (1) Federelemente (4, 10) und mindestens eine Führungsvorrichtung (5, 70, 80, 90) angeordnet sind.
  2. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1, bei welchem die Führungsvorrichtung (5) mindestens ein Pendel (11; 472; 473, 473') enthält.
  3. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, mit zwei Pendeln (473, 473'), die zwischen dem Fahrwerk (1) und dem Fahrzeugkasten (40) angeordnet sind.
  4. Schienenfahrzeug nach Anspruch 3, bei welchem je eines der Pendel (473 und 473') zwischen einer der Radsatzeinheiten (2 bzw. 3) des Fahrwerks (1) und dem Fahrzeugkasten (40) angeordnet ist.
  5. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem mindestens zwei Pendel (473, 473') zueinander geneigt angeordnet sind und sich ihre Verlängerungen - oder deren Projektion auf eine Ebene quer zur geraden Fahrrichtung - im Fahrzeugkastenraum, vorzugsweise auf Passagierhöhe, schneiden.
  6. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die Führungsvorrichtung (70) einen Führungsteil in Form einer vom Fahrzeugkasten (17) abstehenden Konsole (71) enthält, die mit dem Fahrwerk (1) raumbeweglich gekoppelt ist.
  7. Schienenfahrzeug nach Anspruch 6, bei welchem die Konsole (71) am Fahrzeugkasten (17) scharnierartig, um eine im wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Achse (72) schwenkbar, angelenkt ist.
  8. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1, bei welchem die Führungsvorrichtung (80) einen am Fahrzeugkasten (17) angebrachten Führungsteil (81, 82) für einen mit diesem quer zur Fahrzeug-Längsrichtung beweglich zusammenführbaren Stützteil (Deichsel 13) des Fahrwerks (1) aufweist.
  9. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1, bei welchem die Führungsvorrichtung (90) eine relativ zur Kupplungsanordnung (14) höhenversetzte, in Fahrzeugquerrichtung bewegliche Stützanordnung enthält, welche zwei je von einer der Radsatzeinheiten (12, 12') in Fahrzeuglängsrichtung gegeneinander abstützbare Stützpartien (91, 91') aufweist.
  10. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welchem zwischen den Radsatzeinheiten (2, 3; 12, 12') mindestens ein passives oder aktives Verstell- und/oder Rückstellelement (15, 15'; 45; 85) angeordnet ist.
  11. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei welchem mindestens eine der Radsatzeinheiten (2, 3; 12, 12') im Fahrwerk (1) als Antriebseinheit ausgebildet ist.
  12. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei welchem zwischen mindestens dem einen Fahrwerk (1) und dem Fahrzeugkasten (17, 40) eine Zug-Druckvorichtung (Zug-Druckstange 16, 46; Konsole 71) zum Uebertragen von Traktionskräften angeordnet ist.
  13. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei welchem die Federelemente (4, 10) Schrauben- oder Luftfedern sind.
  14. Schienenfahrzeug, als mehrteiliger Gelenktriebwagen (6) ausgebildet, bei welchem mindestens ein zwischen zwei Teilen (62, 63) des Triebwagens (6) liegender Teil (61) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 ausgebildet ist.
  15. Fahrwerk (1) mit zwei Radsatzeinheiten (2, 3; 12, 12'), die miteinander gelenkig verbunden sind und Achslager (44, 121, 121') enthalten, auf denen Trag-Federelemente (4, 10) für das Tragen des Fahrzeugkastens (17, 40) angeordnet sind, und mit mindestens einer Führungsvorrichtung (5, 70, 80), die mit einer der Radsatzeinheiten (2, 3; 12') bewegbar gekoppelt ist und zum Befestigen am Fahrzeugkasten (17) vorgesehen ist, sowie mit mindestens einem Verstell- und/oder Rückstellelement (15, 15'; 45; 85), das zwischen den beiden Radsatzeinheiten (2, 3; 12, 12') angeordnet ist.
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