AT407980B

AT407980B - Laufwerk für schienenfahrzeuge

Info

Publication number: AT407980B
Application number: AT236192A
Authority: AT
Original assignee: Daimlerchrysler Rail Systems
Priority date: 1991-12-19
Filing date: 1992-11-30
Publication date: 2001-07-25
Also published as: CH689783A5; DE4142028C2; ATA236192A; DE4142028A1

Description


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   Die Erfindung bezieht sich auf ein Laufwerk für Schienenfahrzeuge mit einem auf mindestens zwei mit radial einstellbaren Radsätzen abgestützten ein- oder mehrteiligen Rahmen, mit   aufen-   gelagerten Radsatzachsen, wobei zwischen den Radsatzachsen keine zusätzlichen Lager ange- ordnet sind. 



   Radsätze von Schienenfahrzeugen besitzen im allgemeinen Laufflächen, die im wesentlichen konisch profiliert sind, so dass bei Querauslenkung aus der Mittellage der Berührpunkt des   einen   Rades auf grösserem Radradius, der des anderen Rades auf kleinerem Radradius rollt, so dass sich die Radsätze beim Lauf in der Geraden ständig zur Gleismitte hin zentrieren und beim Lauf in   Gleisbögen auf unterschiedlichen Radradien rollen, die im günstigeren Fall dem Unterschied der Lauflängen auf bogemnnerem und bogenausserem Gleis entsprechen, wobei sich die Radsatz-   achse zum Bogenmittelpunkt ausnchtet und der Radsatz führungskräftefrei rollt, was mit Radial- stellung des Radsatzes bezeichnet wird 
Wenn mindestens zwei Radsatze m einem Laufwerk angeordnet sind,

   wird bei starrer F ad- 
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 ten bewirkt und hohe Führungskräfte im Gleisbogen zur Folge hat Geringere Führungskräfte nd eine gewisse Annäherung an die Radialstellung wird durch längsweiche Radsatzführung erreicht. 



  Hierbei werden im wesentlichen die Längsschlupfkräfte in den Radaufstandspunkten genutzt Durch diese werden Stellungsanderungen der Radsätze gegen die Federkraft der Längsführungen bewirkt, bis Gleichgewicht erreicht ist. Weitere Verbesserungen der Radialstellung erfolgen über Radialsteuerungen. 



   Ein Laufwerk mit profilierten Radsätzen stellt ein selbsterregbares Schwingungssystem dar das durch eine Anzahl charakteristischer   Schwingformen   gekennzeichnet ist, von denen jed in einem bestimmten Masse gedämpft ist, wobei das Dämpfungsmass generell von der Fahrzeuge- schwindigkeit abhängt Die für ein Laufwerk wichtigsten   Schwingformen   sind der Sinuslauf der Radsätze im Gleis, bei dem die Radsätze wellenförmige Bewegungen im   Spurkanal,   d. h.

   Quer- bewegungen und Wendebewegungen um die Hochachse ausführen 
Infolge der Reibkräfte in den Berührpunkten zwischen Rad und Schiene und infolge der Mas- senkräfte treten Führungskräfte im Gleis auf, die bei abnehmender Dämpfung der massgeblic en Schwingformen, das ist im allgemeinen bei zunehmender Fahrgeschwindigkeit, vorwiegend durch zunehmende Amplituden der Radsatzquerbewegung anwachsen und bei Erreichen der zulässigen 
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 grenze bezeichnet wird. Eine Abnahme der Langssteifigkeit der Radsatzführung, die der   Verbesse-   rung der Radialstellung dient, bewirkt im allgemeinen eine Verringerung der Dämpfung der rr ass- geblichen Schwmgformen, also eine Vernngerung der   Laufstabihtat,   die die Führungskräfte erhöht und die zulässige Fahrgeschwindigkeit einengt. 



   Die Anwendung von zusätzlichen Koppelelementen zwischen den Radsätzen, die die   Ste er-   wirkung insbesondere auf den vorlaufenden Radsatz verbessern und/oder die Laufstabilität   verbes-   sern, stösst auf Schwierigkeiten, wenn zwischen den Rädern auf der Radsatzwelle keine zusätz- lichen Lagerstellen für Antriebs-, Brems- oder Koppelelemente vorhanden sind, über die Koppel- kräfte auf den Radsatz übertragen werden können. Das ist beispielsweise bei Hohlwellenantne en der Fall, aber auch bei Besetzung der Radsatzwelle mit Wellenbremsscheiben. Auf die Radsatze wirkende Koppelkräfte können dann nur an den Aussenlagern angreifen.

   Damit werden die 0:)er- tragungswege verlängert, was besonders zu Lasten der Steifigkeit der Übertragung der Koppel- kräfte geht, womit die Laufstabilität beeinträchtigt und zusätzlicher Bauraum im Bereich zwischen den Radsätzen beansprucht wird 
Ein Beispiel für die ungünstigere Raumbeanspruchung, insbesondere für Antriebe und fehlen- de Integration der Bauteile, ist DE 26 59 797 A1. Ein Beispiel fur die Verschlechterung der radialen Einstellbarkeit durch die Drehsteifigkeit der Koppelelemente ist DE 32 23 989 A1. 



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Laufwerk mit aussengelagerten Radsätzen chne zusätzliche Lagerstellen zwischen den Rädern zu schaffen, das bei Bogenfahrt eine möglichst günstige radiale Einstellung der Radsätze, bei hoher Fahrgeschwindigkeit möglichst hohe Lauf- stabilität und eine Bauraum und Bauaufwand sparende sowie steife Anordnung der erforderlichen Führungselemente oder-rahmen besitzt und den Bauraum für Antnebs- oder Bremselemente und sonstige notwendige Bauteile freilasst. 



   Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass 

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 a) zur Übertragung von Steuerkräften zwischen den Radsätzen Führungsrahmen oder Führungs- elemente vorgesehen sind, dass b) zwischen den den Radsätzen zugeordneten Führungsrahmen oder Führungselemente Dämpfer angeordnet sind, dass c) zwischen zwei Radsätzen jeweils die querliegenden Teile der Führungsrahmen oder der Füh- rungselemente ineinander integriert sind, so dass der Platzbedarf entsprechend verringert ist und dass d) die in Längsrichtung wirkenden Dämpfer in die Führungsrahmen oder in die Führungselemente integriert sind und so die Relativbewegung der Radsätze zueinander dämpfen. Vorteilhafte Aus- gestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. 



   Die Anordnung von Führungselementen oder-rahmen gestattet die Verbesserung der Rad- satzstellungen im Bogen, wobei für die einzelnen Radsätze eines Laufwerkes je nach Art der An- forderung unterschiedliche Annäherung an die radiale Einstellung gewählt werden kann. 



   Die Anordnung von längsliegenden, zwischen den Radsatzlagern einer Laufwerksseite wirken- den Dämpfungselementen trägt zur Stabilisierung des Laufes, insbesondere in der Geraden und in Bögen mit grossem Radius bei, ohne die gewünschte Radsatzstellung im Bogen zu beeinträchtigen (ausgenommen bei Reibungsdämpfern). 



   Die Integration der querliegenden Teilstücke der Führungselemente oder-rahmen und der längsliegenden Dämpfungselemente erlaubt die steife Gestaltung und die räumliche Unterbringung auch bei starker Bauraumbelegung durch Antriebs-, Brems- und sonstige notwendige Bauteile 
Die schubsteife Querkoppelung der Führungsrahmen und die durch Dämpfungselemente dient der Anpassung an unterschiedliche Anforderungen sowie der Stabilisierung des Laufes, wobei die Integration der Querdämpfer die räumliche Unterbringung begünstigt. 



   In den Unteransprüchen 9 bis 13 sind weitere stabilitätssteigernde Massnahmen angegeben und in 14 eine untere Grenze für die Wirksamkeit der Führungsrahmen. 



   Kopplungen von Radsätzen bei Laufwerken von Schienenfahrzeugen sind in unterschiedlichen Ausbildungen bereits bekannt, wie dies beispielsweise aus den Einrichtungen der GB 1 571 499 A, US 4,300,454 A, US 4,151,801 A, US 4,067,261 A und AU 59   695/80   B hervorgeht. Aus keiner dieser Schriften ist jedoch ein Laufwerk der beanspruchten Art bekannt bzw. aufgrund entspre- chender Hinweise ableitbar. Insbesondere geht aus diesen Schriften nicht die erfindungsgemässe Kombination der Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 hervor, wodurch erst die genannte erfindungsgemässe Aufgabe gelöst wird. 



   Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert, in denen charakteri- stische und vorteilhafte Ausführungsbeispiele dargestellt sind. 



   Bei dem in Fig. 1 dargestellten Laufwerk, z. B. einem 2-achsigen Drehgestell, sind mit 1 die Radsätze bezeichnet, die über Radsatzlager mit dem Drehgestellrahmen 2 in geeigneterweise über die elastische Längsführung 4 und Querführungen 5 verbunden sind. Als Verbindungselemen- te, die Steuerkräfte zwischen den Radsätzen 1 übertragen, dienen Führungsrahmen 21,22, die in der Horizontalebene biege- und schubsteif ausgebildet und in den Punkten 24, 24' mit den Rad- satzlagern verbunden sind. Die querliegenden Mittelteile der Führungsrahmen 21, 22 sind ineinan- der integriert und beanspruchen somit bei hoher Steifigkeit nur minimalen Bauraum im Bereich der Laufwerksmitte.

   Die längsliegenden Dämpferelemente 11 und 11' sind in die Führungsrahmen inte- griert, wirken über die Führungsrahmenteile zwischen den Radsatzlagern einer Laufwerksseite ohne Kraftwirkung auf den Laufwerksrahmen 2 und dämpfen die Relativbewegung, insbesondere die Drehbewegung zwischen den Radsätzen. Für die Anlenkpunkte 12,12' finden sowohl Gelenk- lager als auch Silentblocs und Sphäriblocs mit entsprechender Steifigkeit Anwendung. Die Füh- rungsrahmen 21,22 sind mit einem Zapfen 23 verbunden, der die Kräfte zwischen den Rahmen überträgt. Der Zapfen 23 wird zur Zugkraftübertragung auf die Radsätze herangezogen, wenn die Längsführung 4 davon entlastet werden soll, wobei eine Querkraftübertragung auf Laufwerks- oder Fahrzeugrahmen vermieden wird. Als Beispiel hierfür ist eine Führung 25 angedeutet. 



   Die Bauraumbeanspruchung ist beispielhaft angedeutet in den Fig. 1 bis 3. 



   In Fig. 1 und Fig. 2 sind am Radsatz 1 Bremsscheiben 32,32' auf der Radsatzwelle 1 angeord- net. Am Radsatz 1' ist ein Motor 31 mit Hohlwellenantrieb 34 und auf der (nicht näher bezeichne- ten) Hohlwelle angeordneten Bremsscheiben 33, 33' dargestellt. 



   Das in Fig. 2 dargestellte Laufwerk besitzt an Stelle der Führungsrahmenarme Gestänge 43, 

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 43', 45, 45' zur Verbindung des integrierten Mittelteiles 53,54, 54' mit den Radsatzlagern 3, die die Längsführung 4 von der Zugkraftübertragung entlasten. 



   In Fig. 3 ist ein entsprechendes Laufwerk dargestellt, bei dem der mittlere Radsatz 1"über den Führungsrahmen 44 der Kraftübertragung zwischen den Radsätzen dient, wobei die querliegenden Rahmenteile mit den entsprechenden Teilen der Endradsätze integriert sind. Die längsliegenden Dämpfungselemente 11 sind oben im Bild nur zwischen den Endradsätzen wirkend gezeigt, die unten im Bild gezeigten Dämpfungselemente 11' wirken auch auf bzw. über den Mittelradsatz. 



   In Fig 4 besteht der integrierte Mittelteil der Führungsrahmen 21,22 aus einem Hohlprofil 53 und U-Profilen 54,54', an den die Rahmenarme 51, 52 anschliessen. 



   Fig. 5 zeigt einen integrierten Mittelteil in einer Ausführungsform mit 1- und U-Profilen 63,64, 64' und Kopplung in Querrichtung durch integrierte Dämpfungselemente 13,13'. 



   Fig 6 zeigt das gleiche integrierte Mittel 53,54, 54' wie Fig 4, jedoch mit Kopplung in Quer- richtung durch aussenliegende Dämpfungselemente 13,13'. 



   PATENTANSPRÜCHE: 
1. Laufwerk für Schienenfahrzeuge mit einem auf mindestens zwei mit radial einstellbaren 
Radsatzen abgestützten ein- oder mehrteiligen Rahmen, mit aussengelagerten Radsatz- achsen, wobei zwischen den Radsatzachsen keine zusätzlichen Lager angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass a) zur Übertragung von Steuerkräften zwischen den Radsätzen Führungsrahmen (21 22, 
44) oder Fuhrungselemente (43, 43', 45, 45') vorgesehen sind, dass b) zwischen den den Radsatzen zugeordneten Führungsrahmen (21,22, 44) oder Füh- rungselemente (43,43', 45, 45') Dämpfer (11, 11') angeordnet sind, dass c) zwischen zwei Radsätzen jeweils die querliegenden Teile der Führungsrahmen (21 , 22, 
44) oder der Führungselemente (43,43', 45,45') ineinander integriert sind, so dass der 
Platzbedarf entsprechend verringert ist und dass d)

   die in Längsrichtung wirkenden Dämpfer in die Führungsrahmen (21, 22, 44) oder ir die 
Führungselemente (43,43', 45,45') integriert sind und so die Relativbewegung der 
Radsätze zueinander dämpfen.

Claims

2. Laufwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die querliegenden Teilstucke der Führungselemente (43,43', 45,45') oder-rahmen (21,22, 44) in Querrichtung sclhub- steif miteinander gekoppelt sind.

3. Laufwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die querliegenden Teistucke der Führungselemente (43,43', 45,45') oder-rahmen (21,22, 44) in Querrichtung durch Dämpfungselemente (13, 13') miteinander gekoppelt sind 4 Laufwerk nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die querliegenden Damp- fer (13,13') in die querliegenden Teilstücke der Führungselemente (43,43', 45,45') oder -rahmen (21, 22, 44) integriert sind.

5. Laufwerk nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfer (11, 11' 13, 13') als hydraulische Dämpfer ausgebildet sind.

6 Laufwerk nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfer (11, 11', 13, 13') als Reibungsdämpfer ausgebildet sind.

7 Laufwerk nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Dämpfungsglied (11, 11', 13,13') gesteuerte Hydraulikzylinder bzw schaltbare Dämpfer angeordnet sind 8. Laufwerk nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Dämpfungsglied (11, 11', 13,13') elektrische Stellglieder angeordnet sind 9 Laufwerk nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfer (11, 11' 13, 13') als hydraulische Dämpfer ausgebildet sind und Kennlinien aufweisen, die im unteren Bereich der Kolbengeschwindigkeit steilen Kraftanstieg und bei zunehmender Kolbe ge- schwindigkeit konstante oder weniger ansteigende oder abfallende Kraftverläufe besitzen.

10 Laufwerk nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei Drehgestellen zusätz- lich Drehdämpfer zwischen Drehgestell und Fahrzeugkasten angeordnet sind 11. Laufwerk nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei Drehgestellen zu$ätz- <Desc/Clms Page number 4> lich Querdämpfer zwischen Drehgestell und Fahrzeugkasten angeordnet sind.

12. Laufwerk nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass Vertikaldämpfer zwischen Radsatzlagern und Laufwerksrahmen unter Winkeln von 20 - 70 gegenüber der Vertikalen geneigt angeordnet sind.

13. Laufwerk nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungselemente (43, 43', 45, 45') mit verschleissfreien, in Kraftrichtung steifen Gelenken ausgerüstet sind.

14. Laufwerk nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsrahmen (21, 22,44) auf dem Übertragungsweg von den Radsatzlagern zum Verbindungsgelenk/Quer- dämpferanlenkpunkt eine Steifigkeit von mindestens 1 x 106 N/m aufweisen.

15. Laufwerk nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in die Führungsrahmen (21,22, 44) Elemente zur Übertragung der Zugkraft vom Radsatz zum Drehgestell oder Wagenkasten integriert sind.

HIEZU 3 BLATT ZEICHNUNGEN