CH638731A5

CH638731A5 - Schienenfahrzeug.

Info

Publication number: CH638731A5
Application number: CH645479A
Authority: CH
Inventors: Ernst Kreissig
Original assignee: Schweizerische Lokomotiv
Priority date: 1979-07-11
Filing date: 1979-07-11
Publication date: 1983-10-14
Also published as: DE2929927C2; DE2929927A1; AT368961B; GB2055079A; FR2460824B1; SE445106B; IT8023206A0; JPS5617753A; JPH0380666B2; IT1131895B; US4411202A; CA1137816A; SE8005024L; ATA347080A; ZA804047B; FR2460824A1; GB2055079B

Description

Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug mit einem Fahrzeugkasten und zwei diesen abstützenden Drehgestellen, welche mit dem Fahrzeugkasten über relativ zu dessen Quermittenebene symmetrisch und relativ zur Ebene der Schienenoberkanten geneigt angeordnete, zur Übertragung von Zug- und Bremskräften bestimmte Stangen verbunden sind.

Es ist bekannt, jedes der beiden Drehgestelle mit dem Kasten einer Lokomotive über zwei je in die entgegengesetzte Längsrichtung weisende Zugstangen zu verbinden, von denen jede, entsprechend der jeweiligen Fahrtrichtung, die im Betrieb auftretenden Zugkräfte vom betreffenden Drehgestell auf den Fahrzeugkasten bzw. von diesem auf das Drehgestell überträgt. Diese Stangen können, je nach Ausführung, horizontal oder relativ zur Ebene der Schienenoberkanten geneigt angeordnet sein. Durch eine solche Neigung kann in bekannter Weise die Radlastverteilung in den Drehgestellen beeinflusst werden.

Bei einer aus der US-PS 3 796 166 bekannten Anordnung der eingangs genannten Art sind zwischen jedem Drehgestell und dem Kasten zwei Stangen vorgesehen, welche in Längsebenen angeordnet sind, die beidseits der Längsmittenebene des Drehgestelles, in gleichen Abständen von dieser, verlaufen. Die Stangen sind kastenseitig je an einem Support, der am Kasten befestigt ist, und drehgestellseitig an einer in der Mittenpartie des Drehgestelles in Querrichtung verlaufenden Tragplatte angelenkt, welche einen nach unten ragenden Zapfen aufweist, der in eine zentrale Bohrung des Drehgestellrahmens eingreift und in dieser drehbar geführt ist. Dabei sind die Stangen so geneigt, dass jeweils die Schnittpunkte ihrer verlängert gedachten Mittellinien mit der Quermittenebene des betreffenden Drehgestelles, und damit die ideellen

Übertragungspunkte der Zugkräfte, etwa in der Ebene der Schienenoberkanten liegen.

Bei der bekannten Ausführung ist die Tragplatte im Drehgestell drehbar gelagert, was insbesondere hinsichtlich der Anlenkung der Stangen eine relativ komplizierte und aufwendige Konstruktion erfordert. Innerhalb jedes Drehgestelles wird die auf dieses wirkende vertikale Belastung, auch bei Ausübung der Zugkraft, gleichmässig auf die beiden. Radsätze verteilt. Ebenso werden sowohl die vertikale Entlastung des in Fahrtrichtung vorderen Drehgestelles als auch die entsprechende Mehrbelastung des in Fahrtrichtung hinteren Drehgestelles jeweils auf die Radsätze des betreffenden Drehgestelles gleichmässig verteilt. Dabei kann die vordere Achse des in Fahrtrichtung vorderen Drehgestelles relativ zu dessen zweiter Achse in ihrer Fähigkeit zur Übertragung von Adhäsionskraft benachteiligt sein, wenn sie — bei entsprechenden Betriebsbedingungen — etwa durch nasse Schienen oder Laub bedingte, schlechte Reibungsverhältnisse vorfindet. Bei bisherigen Ausführungen kann dadurch die übertragbare Zugkraft und damit die Beschleunigung, bzw. die zulässige Anhängelast in Steigungen, bei ungünstigen Reibungsverhältnissen in beträchtlichem Mass herabgesetzt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schienenfahrzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem durch einfache Konstruktionsmassnahmen die vertikale Gesamtbelastung, die auf das vorlaufende Drehgestell einwirkt, auf dessen beide Achsen ungleichmässig so verteilt werden kann, dass bei Ausübung von Zugkraft die vorlaufende Achse des vorlaufenden Drehgestelles deutlich mehr belastet wird als die zweite Achse, um die Fähigkeit der allfällig schlechtere Redbungsverhältnisse vorfindenden, vorlaufenden Achse zur Übertragung von Adhäsionskräften, und damit die Leistung der Lokomotive bei schlechten Wetterbedingungen im Vergleich mit bekannten Schienenfahrzeugen zu verbessern.

Das erfindungsgemässe Schienenfahrzeug zur Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen jedem der Drehgestelle und dem Fahrzeugkasten eine einzige, der Aufnahme von Druck und Zugkräften dienende Stange vorgesehen ist, die im wesentlichen in der Längsmittenebene des Fahrzeugkastens angeordnet und einerseits am Fahrzeugkasten, andererseits an einem Bestandteil des betreffenden Drehgestelles angelenkt und so geneigt ist, dass die verlängert gedachte Längsachse der Stange die Quermittenebene des Drehgestelles in einem unterhalb der Ebene der Schienenoberkanten liegenden Schnittpunkt schneidet.

Die bei der erfindungsgemässen Anordnung gegebene Lage des den theoretischen Übertragungspunkt der Zugkraft bildenden Schnittpunktes unterhalb der Ebene der Schienenr Oberkanten hat eine Mehrbelastung der vorderen Achse des vorlaufenden Drehgestelles zur Folge, was ihre Fähigkeit zur Übertragung von Zugkräften, auch bei Adhäsionsverhältnissen, die sie bei schlechten Wetterbedingungen antrifft, deutlich verbessert. Der Abstand' von der Ebene der Schienenoberkanten ist entsprechend den für die Auslegung als massgebend zu berücksichtigenden Reibungsverhältnissen, insbesondere hinsichtlich der jeweiligen Anforderungen bezüglich der auf die Schienen übertragbaren Zugkraft und der erforderlichen Anhängelast in Steigungen,« bemessbar. Die erfindungsgemässe Anordnung gestattet ferner die Anlenkung der Stangen an üblichen, insbesondere festen Bestandteilen des Drehgestelles, was der Konstruktion Einfachheit und Wirtschaftlichkeit verleiht.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung schneidet die verlängert gedachte Längsachse der Stange die Quermittenebene des Fahrzeugkastens in einem Schnittpunkt, der im Bereich des Schwerpunktes des Fahrzeugkastens liegt. Da allfällige Nickbewegungen des Kastens mit grösster Wahr2

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scheinlichkeit um dessen Schwerpunkt herum erfolgen, findet bei dieser Ausführungsform bei solchen Nickbewegungen keine Bewegungsübertragung auf die Drehgestelle statt, was das Längsschwingungsverhalten des ganzen Fahrzeuges günstig beeeinflusst.

Vorzugsweise ist der mit der Stange verbundene Bestandteil des Drehgestelles ein an einem Querträger des betreffenden Drehgestelles befestigter Support. Diese Ausführungsform ergibt eine besonders einfache und betriebssichere Konstruktion.

Der mit der Stange verbundene Bestandteil des Drehgestelles kann nach anderen Ausführungsformen der Erfindung ein im Drehgestell angeordnetes Aggregat einer Antriebseinrichtung, oder — nach einer weiteren Ausführungsform — eine Achse eines Radsatzes des betreffenden Drehgestelles sein. Diese Konstruktionen weisen den zusätzlichen Vorteil auf, dass die Stange jeweils eine grössere Länge aufweisen kann und. der Anlenkpunkt tiefer zu liegen kommt. Zudem kann unter Umständen das Drehgestell ohne Kopftraverse, d.h. ohne vorderen Querträger, und damit entsprechend leichter ausgeführt werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche anhand der Zeichnung erläutert wird. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Schienenfahrzeuges mit erfindungsgemäss angeordneten Stangen zwischen Kasten und Drehgestellen,

Fig. 2 einen Horizontalschnitt durch das Schienenfahrzeug entlang der Linie II-II in der Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Details der Fig. 1 in grösserer Darstellung, mit den vom Drehgestell auf den Kasten und die Schienen ausgeübten Kräften, und

Fig. 4 und 5 Einzelheiten von abgewandelten Ausführungsformen der Erfindung, je in einem Teil-Längsschnitt und ebenfalls in grösserer Darstellung.

In den Figuren sind einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Gemäss Fig. 1 und 2 ist der Kasten 1 des Schienenfahrzeugs über zwei Paar Sekundärfedern 3 auf zwei Drehgestellen 2 abgestützt. Diese weisen je einen Drehgestellrahmen 4 auf, der über Primärfedern 5 auf Achslagern 31 zweier Radsätze 6 und 6' abgestützt ist. Die Achslager 31 sind über nicht dargestellte Mittel zur Zugkraftübertragung, wie z.B. Lenker oder Führungszapfen, mit dem Drehgestellrahmen 4 verbunden. Die Radsätze 6 und 6' sind mit einer in bekannter Weise im Drehgestellrahmen angeordneten Antriebseinrichtung versehen, welche der besseren Übersicht wegen in den Fig. 1 und 2 ebenfalls nicht dargestellt sind.

Der Kasten 1 ist mit den beiden Drehgestellen 2 über zwei Stangen 7 verbunden, welche relativ zur Quermittenebene 10 des Kastens 1 symmetrisch angeordnet und unter einem Neigungswinkel a gegen eine durch die Schienenoberkanten bestimmte, horizontale Ebene 16 geneigt sind. Die Stangen 7 sind — horizontal und vertikal beweglich — je an einem am Kasten 1 feststehend angeordneten Support 8, und mit dem anderen Ende an einem Support 9 angelenkt, der an einem der Quermittenebene 10 zugewendeten Querträger 11 des Drehgestellrahmens 4 befestigt ist. Die Supporte 8 und 9 sind je in der Längsmittenebene 12 bzw. 12 a des Fahrzeugkastens 1 bzw. des betreffenden Drehgestelles 2 angeordnet.

Pro Drehgestell 2 ist somit je eine einzige Stange 7 vorgesehen, die zur Übertragung von Zug- und Druckkräften ausgebildet ist. Die Anlenkpunkte 15 der Stangen 7 an den Supporten 9 liegen je in Längsrichtung zwischen der Quermittenebene 17 des betreffenden inneren Radsatzes 6' und der Quermittenebene 10 des Kastens 1. An den beiden Enden des Kastens 1 sind, je auf einer Höhe h über den Schienenoberkanten, Zughaken 32 angeordnet. Der Neigungswinkel a der Stangen 7 ist so gewählt, dass deren verlängert gedachte Längsachsen 13 die Quermittenebene 10 des Kastens 1 in einem in unmittelbarer Nähe des Kastenschwerpunktes S liegenden Punkt P, und die Quermittenebene 14 der Drehgestelle 2 je in einem Schnittpunkt 0 schneiden, der in einem Abstand a deutlich unterhalb der Ebene 16 der Schienenoberkanten liegt.

Aufgrund der beschriebenen Lage des Schnittspunktes 0 wird die jeweils vorlaufende Achse des vorlaufenden Drehgestelles mehr als dessen zweite Achse belastet, so dass das mit der Erfindung verfolgte Ziel erreicht und damit die Fähigkeit der jeweils vorlaufenden Achse zur Übertragung von Adhäsionskräften bei schlechten Wetterbedingungen entsprechend verbessert wird. Durch die beschriebene Anordnung des Schnittpunktes P in der Nähe des Kastenschwerpunktes S wird eine Übertragung allfälliger Nickbewegungen des Kastens 1 auf die Drehgestelle verhindert. Damit wird das Längsschwingungsverhalten des ganzen Fahrzeugs verbessert.

Der vertikale Abstand a des Schnittpunktes 0 von der Ebene 16 der Schienenoberkanten kann mit Rücksicht auf die bei den interessierenden Wetterbedingungen herrschenden Reibungsverhältnisse berechnet werden. In der Fig. 3 sind die dabei zu berücksichtigenden, von einem in Fahrtrichtung F . vorderen Drehgestell 2 auf den Kasten 1 und die Schienen ausgeübten Kräfte dargestellt. Die auf den Kasten 1 ausgeübte Zugkraft K wird ideell im Punkt 0 im Abstand a unter der Ebene 16 der Schienenoberkanten abgenommen. Dadurch entsteht ein Nickmoment auf das Drehgestell nach vorn, wobei der vordere Radsatz 6 mehr als der hintere Radsatz 6' belastet wird. Unter der Annahme von durch verschiedene Reibungskoeffizienten (ij und jx2 gekennzeichneten, unterschiedlichen Reibungsverhältnissen, jedoch gleichen

Z

Zugkraftkomponenten bei den Radsätzen 6 und 6', er-

2

geben die entsprechenden Radsatzdrücke Werte von

AQ AQ

Q + und Q — ,

2 2

wobei Q die Hälfte des für das gesamte Drehgestell 2 gültigen Durchschnitts-Radsatzdruckes ist und aus den üblichen Berechnungen bekannt ist, und AQ aus der Gleichheitsbedingung der Zugkraftkomponenten bei beiden Radsätzen hervorgeht, nämlich aus

Z AQ AQ

— = Hj . (Q + ) = n2 • (Q )•

2 2 2

Die Momentengleichung in bezug auf den Punkt 0 ergibt

AQ.L

Z . a =

2

wobei L der Abstand zwischen den Radsätzen 6, 6' ist.

Daraus lässt sich der Wert a berechnen:

AQ

a = . L.

2. Z

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Für eine Lokomotive mit folgenden, angenommenen Daten:

Gesamtgewicht der Lokomotive

80

t

Zu übertragende Gesamtzugkraft, 2Z

280

kN

Abstand zwischen den Radsätzen, L

2,5

m

Abstand zwischen den Drehstellen

7

m

Zughakenhöhe h

1

m

Abstand a

0,1

m ergaben Berechnungen, unter Verwendung der genannten Beziehungen, folgende Werte:

AQ

= 0,56

2

AQ

Q +

2 185,6kN

AQ 174,4kN Q

2

Wenn also der Reibungskoeffizient (i2 beim zweiten Radsatz 6' um 6% grösser ist als derjenige — jxx — beim ersten Radsatz 6 des vorlaufenden Drehgestelles 2, kann durch Verlegung des Schnittpunktes 0 um den Abstand a = 0,1 m unter die Ebene 16 der Schienenoberkanten erreicht werden, dass die durch die beiden Radsätze 6 und 6' übertragenen Zugkräfte gleich gross sind. Es wird geschätzt, dass ein Minimalwert von a = 0,05 m, entsprechend 2% des Abstan-des L, notwendig wäre, um einen merkbaren Effekt der Massnahme zu erreichen. Das damit kompensierbare Verhältnis beträgt 1,03.

Es versteht sich, dass das drehgestellseitige Ende der

Stangen auch an einem im Drehgestellrahmen 4 feststehend oder beweglich angeordneten Aggregat der Antriebseinrichtung angelenkt sein kann.

In der Fig. 4 ist eine mit dem Radsatz 6 gekoppelte An-5 triebseinrichtung dargestellt, welche einen auf der Achse 36 des Radsatzes 6' abgestützten Tatzlagermotor 21 und ein Getriebe 22 mit Zahnrädern 23 und 24 umfasst. Das Getriebe 22 ist in einem Gehäuse 19 untergebracht, welches auf der Achse 36 gelagert ist. Der Tatzlagermotor 21 ist über io eine Drehmomentstütze 20 auf einem Längsträger des ohne Kopftraverse ausgebildeten Drehgestellrahmens 4 angelenkt.

Bei dieser Ausführungsform ist das drehgestellseitige Ende der Stange 7 über einen tiefliegend angeordneten Zapfen 18 an einem Support 9' angelenkt, welcher am Gehäuse 19, 15 also an einem gegenüber dem Drehgestellrahmen 4 beweglichen Aggregat der Antriebseinrichtung, befestigt ist. Dies ermöglicht, wegen des fehlenden Kopfträgers, z.B. eine leichtere Bauart des Drehgestellrahmens 4; ausserdem kann die am Gehäuse 19 angelenkte Stange 7 eine entsprechend grös-20 sere Länge aufweisen als bei direkter Anlenkung am Drehgestellrahmen, was für die Beweglichkeit der Verbindung zwischen Kasten und Drehgestell von Vorteil ist.

Der Anlenkpunkt (Zapfen 18) liegt auch bei dieser Ausführung in einem Bereich zwischen der Quermittenebene 17 25 des Radsatzes 6' und der in der Fig. 4 nicht sichtbaren Quermittenebene 10 des Kastens 1. Der Anlenkpunkt könnte jedoch auch im Bereich zwischen der Quermittenebene 17 und der Quermittenebene 14 des Drehgestelles 2 liegen. Ebenso könnte die Stange 7 an einem anderen Teil der An-30 triebseinrichtung, z.B. dem Motor 21, angelenkt sein.

Wie aus der Fig. 5 hervorgeht, ist auch eine Ausführung möglich, bei der das drehgestellseitige Ende der Stange 7 über ein Pendellager 35 direkt an, der Achse 36 des Radsatzes 6' angelenkt ist. Dabei ist die Achse 36 über eine zur 35 Übertragung von Zug- und Druckkräften bestimmte Stange 37 mit der in der Fig. 5 nicht dargestellten Achse des zweiten Radsatzes des gleichen Drehgestelles 2 verbunden.

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= 1,06 = —

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3 Blätter Zeichnungen

Claims

638 731 PATENTANSPRÜCHE

1. Schienenfahrzeug mit einem Fahrzeugkasten und zwei diesen abstützenden Drehgestellen, welche mit dem Fahrzeugkasten über relativ zu dessen Quermittenebene symmetrisch und relativ zur Ebene der Schienenoberkanten geneigt angeordnete, zur Übertragung von Zug- und Bremskräften bestimmte Stangen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen jedem der Drehgestelle (2) und dem Fahrzeugkasten (1) eine einzige, der Aufnahme von Druck-und Zugkräften dienende Stange (7) vorgesehen ist, die im wesentlichen in der Längsmittenebene (12) des Fahrzeugkastens (1) angeordnet und einerseits am Fahrzeugkasten (1), andererseits an einem Bestandteil des betreffenden Drehgestelles (2) angelenkt und so geneigt ist, dass die verlängert gedachte Längsachse (13) der Stange (7) die Quermittenebene (14) des Drehgestelles (2) in einem unterhalb der Ebene (16) der Schienenoberkanten liegenden Schnittpunkt (0) schneidet.

2. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verlängert gedachte Längsachse (13) der Stange (7) die Quermittenebene (10) des Fahrzeugkastens (1) in einem Schnittpunkt (P) schneidet, der im Bereich des Schwerpunktes (S) des Fahrzeugkastens (1) liegt.

3. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mit der Stange (7) verbundene Bestandteil des Drehgestelles (2) ein an einem Querträger (11) des betreffenden Drehgestelles (2) befestigter Support (9) ist.

4. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mit der Stange (7) verbundene Bestandteil des Drehgestelles (2) ein in diesem angeordnetes Aggregat (21, 22) einer Antriebseinrichtung ist.

5. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mit der Stange (7) verbundene Bestandteil des Drehgestelles (2) eine Achse (36) eines Radsatzes (6') des betreffenden Drehgestelles (2) ist.