DE19620962C2 - Drehgestell - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Drehgestell gemäß dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.

Bei einem bekannten Drehgestell dieser Art (DE-Z: ZEV + DET Glas. Ann 114 (1990) Nr. 11/12 November/Dezember, Seiten 539 bis 546), wie es im öffentlichen Nahverkehr bei einer Niederflur-Straßenbahn benutzt wird, ist ein Drehgestellrahmen vorgesehen, der zwei in Fahrzeuglängsrichtung weisende Langträger und wenigstens einen dieselben verbindenden Querträger aufweist. Auf dem Drehgestellrahmen sind Sekundärfederelemente festgesetzt, welche einen Wagenkastenaufbau tragen. Die Endbereiche der Langträger stützen sich dagegen auf Primärfederelementen ab, welche auf Radlagergehäusen aufsitzen. In den Radlagergehäusen ist jeweils ein Schienenrad drehbar gelagert, wobei zwei achsengleich angeordnete Räder einen Radsatz bilden. Der in Fahrtrichtung vorlaufende Radsatz weist dabei freilaufende Losräder auf, während den Rädern des in Fahrtrichtung nachlaufenden Radsatzes je ein Getriebe zugeordnet ist. Die Kupplung dieser Getriebe erfolgt schlupflos über eine Torsionswelle, die unterhalb einer die Radlager aufnehmenden Ebene liegt und die mit einem Antriebsmotor gekuppelt ist. Die Sicherung der Getriebekästen gegen die im Betrieb darauf einwirkenden Kräfte erfolgt mittels je einer Drehmomentstütze, die einerseits am Getriebegehäuse und andererseits an den zugehörigen Enden der Langträger angelenkt sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Drehgestell gemäß dem Oberbegriff des ersten Anspruchs Maßnahmen zu treffen, durch welche die Entgleisungssicherheit verbessert wird.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung durch die Merkmale des ersten Anspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Bei einer Ausgestaltung eines Drehgestells gemäß der Erfindung erfolgt ein Verwinden des Drehgestellrahmens bei einer Bogenfahrt in der Weise, daß das äußere Rad des in Fahrtrichtung vorlaufenden Radsatzes und das innere Rad des in Fahrtrichtung nachlaufenden, angetriebenen Radsatzes zusätzlich durch Komponenten der an den Getrieben wirkenden Kräfte belastet werden, also mit erhöhter vertikaler Belastung auf den Schienen sitzen. Diese Räder üben bei einer Bogenfahrt jedoch die entscheidende Führungsfunktion aus, so daß das als Entgleisungskriterium geltende Verhältnis aus der insbesondere bei Bogenfahrt auftretenden Querkraft zu der durch die Radbelastung gegebenen Vertikalkraft unter dem für Vollbahnfahrzeuge festgelegten Wert von 1, 2 bleibt. Die Vertikalkraftkomponente ist dabei auf die Radlast des vorn und außen laufenden Schienenrades bezogen. Durch die Abstützung der Getriebekästen an einem Punkt der Langträger im Bereich zwischen den Radsätzen wird demnach gerade am kritischen Führungsrad des Drehgestells die angestrebte Radlasterhöhung bei Kurvenfahrt erreicht. Es wird demnach gerade an dem vorn und außen laufenden Rad eine zusätzliche Radbelastung bewirkt, die infolge der antimetrisch wirkenden Längsschlupfkräfte zwischen Rad und Schiene bei Bogenfahrt erzeugt wird und die diagonalsymmetrisch verteilt ist. Zusätzlich wird die Entgleisungssicherheit auch dadurch erhöht, daß das bogeninnere vorlaufende Rad eine Entlastung erfährt. Dabei ist die Führungskraft bzw. Querkraft am führenden Radsatz zu einem Anteil abhängig von der Querreibung und damit von der Radlast des im Bogen innen laufenden Rades, die durch die neue Anordnung gesenkt wird. Es ergibt sich dadurch eine kostengünstige Lösung für einen entgleisungssicheren Betrieb insbesondere bei ungünstigen Gleisbedingungen wie sie bei verschlissenen Schienen, steilen Gleisverwindungen und dgl. gegeben sind. Zur Anordnung der Drehmomentstützen am Drehgestellrahmen ist insbesondere der Abschnitt geeignet, der zwischen dem zugehörigen Rad und der Mitte des Drehgestellrahmens liegt. Insbesondere können die Drehmomentstützen zwischen dem zugehörigen Rad und dem nächstliegenden Sekundärfederelement am Drehgestellrahmen angelenkt sein. Dabei ist es zweckmäßig, die Räder eines Radsatzes jeweils in einem gemeinsamen Radführungsrahmen zu lagern, der die zugehörigen Primärfederelemente trägt, welche andernends die Unterseiten der Langträger untergreifen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand der Prinzipzeichnung eines Drehgestells für einen Wagenkasten eines Schienenfahrzeugs näher erläutert.

Ein nicht näher dargestellter Wagenkasten sitzt mit seinem bei 1 angedeuteten Boden auf gummielastischen Sekundärfederelementen 2, welche sich auf in Fahrtrichtung bzw. in Längsrichtung des Wagenkastens 1 verlaufenden Langträgern 3 jeweils auf einem abgesenkten mittleren Abschnitt 3.1 abstützen. Unter den gegenüber den mittleren Abschnitten 3.1 nach oben abgekröpften Endabschnitten 3.2 der Langträger 3 ist je ein Schienenrad 4, 5, 6 und 7 in Radlagern 8 drehbar gelagert. Die Radlager 8 je eines aus den Rädern 4 und 5 bzw. 6 und 7 gebildeten Radsatzes sind in einem Radführungsrahmen 9 bzw. 10 angeordnet. Die Radführungsrahmen 9 und 10 sind jeweils an Schwingungslagern 11 gehalten, welche an Querträgern 12 des Drehgestellrahmens 3 schwenkbar oder schwingungsfähig gelagert sind. Die Querträger 12 verbinden dabei die Langträger 3 im Bereich der abgesenkten mittleren Abschnitte 3.1. Die Radführungsrahmen 9 bzw. 10 stützen sich entfernt von den Schwingungslagern 11 im Bereich jedes Rades 4 bis 7 auf jeweils zugeordneten Primärfederelementen 13 ab, die andernends an den darüberragenden Endabschnitten 3.2 der Langträger 3 angreifen. Die Radlager 8 sind im übrigen an parallelen Schwingen des jeweiligen Radführungsrahmens 9 bzw. 10 gehalten, an welchen die Schwingungslager 11 angreifen und welche die Primärfederelemente 13 tragen.

Einem der Radsätze (Räder 6 und 7) ist ein Antriebsgetriebe zugeordnet, das zwei als Stirnradgetriebe ausgebildete Antriebskästen aufweist, welche in direkter Antriebsverbindung mit dem zugehörigen Schienenrad 6 bzw. 7 stehen. Diese Getriebekästen 14 nehmen Getriebeelemente auf, die ihrerseits über eine Torsionswelle 15 fest miteinander verkoppelt sind. Die Kopplung der Schienenräder des Radsatzes (Räder 6 und 7) erfolgt über diese Antriebsgehäuse (Getriebekästen 14) bis auf Torsionsverwindungen der Torsionswelle 15 schlupffrei. Der weitere Radsatz (Räder 4 und 5) ist dagegen antriebslos, wobei seine Räder 4 bzw. 5 freilaufende Losräder sind. Der nichtangetriebene Radsatz bildet im betriebsbereiten Schienenfahrzeug den in Fahrtrichtung vorlaufenden Radsatz. Demgemäß ist der durch die Getriebekästen 1 4 und die Torsionswelle 15 gekoppelte Radsatz 6 und 7 der nachlaufende Radsatz. Die diesem Radsatz mit den Rädern 6 und 7 zugeordneten Antriebskästen (Getriebekästen 14) sind jeweils mit einer Drehmomentstütze 16 versehen, welche zur Mitte des Drehgestells hinweisen und sich zwischen den Rädern 4 und 5 bzw. 6 und 7 am Drehgestellrahmen abstützen. Die insbesondere am Drehgestellrahmen angelenkten Drehmomentstützen 16 sind vorzugsweise zwischen der Achse der zugehörigen Räder 6 und 7 und der Mitte des Drehgestellrahmens (Träger 3 und 12) bzw. des Langträgers 3 einendig gehalten. Vorzugsweise befindet sich dieser Befestigungspunkt zwischen der Achse des jeweils zugehörigen Rades 6 oder 7 und dem nächstliegenden Sekundärfederelement 2.

Wird ein so aufgebautes Drehgestell auf einem Gleisbogen betrieben, beispielsweise gemäß dem Pfeil 17 in Pfeilrichtung in einer Rechtskurve, dann bewirken die sich bei Bogenfahrt aus der Rad-Schiene-Geometrie ergebenden Schlupfkräfte an dem Getriebekasten 14, der dem im Bogen außen laufenden angetriebenen Schienenrad 7 zugeordnet ist, eine durch einen Pfeil 19 angedeutete Aktionskraft, welche das zugehörige Ende des betreffenden Langträgers 3 nach unten drückt. Gleichzeitig entsteht durch die getriebliche Verbindung und den dem weiteren angetriebenen, innen laufenden Schienenrad 6 zugeordneten Getriebekasten 14 ein Gegendrehmoment, welches gemäß dem Pfeil 19 eine Kraft auf den zugehörigen Langträger 3 ausübt, die nach oben, also entgegen dem nicht dargestellten Schienenbett gerichtet ist und demgemäß den zugehörigen Endabschnitt 3.2 des Langträgers 3 nach oben drückt. Die durch das Antriebsgetriebe bei Befahren eines Rechtsbogens auftretenden Kräfte bewirken somit am Drehgestellrahmen ein Absenken des Langträger-Endabschnitts 3.2 am dann außen laufenden angetriebenen Schienenrad 7, folglich durch das Absenken des Langträgers nach unten auch eine Entlastung des zugeordneten Primärfederelements 13 und damit eine Entlastung dieses Schienenrads 7. Dagegen wird der dem innen laufenden, angetriebenen Schienenrad 6 dieses Radsatzes zugeordnete Langträger-Endabschnitt 3.2 nach oben gedrückt, wodurch das zugehörige Primärfederelement 13 zusätzlich zur Gewichtskraft des Wagenkastens 1 belastet und dementsprechend dieses Schienenrad 6 mit erhöhter vertikaler Kraft auf die zugehörige Schiene gedrückt wird. Das antisymmetrische Kräftepaar (Bezugszeichen 18 und 19) bewirkt dabei gleichzeitig ein diagonales Verwinden des gesamten Drehgestellrahmens (Träger 3 und 12), so daß dadurch der dem außen vorlaufenden Schienenrad 4 zugeordnete Langträger-Endabschnitt 3.2 nach unten zum Schienenbett hin verstellt wird und eine Zusatzbelastung über das zugehörige Primärfederelement 13 und die "Schwinge" (Getriebekästen 14) auf das Schienenrad 4 ausübt. In analoger Weise wird durch das Verwinden des Drehgestellrahmens das innen laufende Schienenrad 5 dieses Radsatzes entlastet. Die Entgleisungssicherheit dieses vorlaufenden Radsatzes (Räder 4 und 5) ist somit durch die besondere Anlenkung der Drehmomentstützen 16 erhöht, so daß dadurch das die Entgleisungssicherheit bestimmende Kriterium aus Querkraft und Radbelastung beachtlich erhöht wird.

Claims (4)

1. Drehgestell für ein Schienenfahrzeug, insbesondere für eine Niederflur-Straßenbahn, mit einem in Fahrtrichtung vorlaufenden Radsatz mit freilaufenden Losrädern (4 und 5) und mit einem nachlaufenden Radsatz (Räder 6 und 7), dessen Rädern je ein Getriebe (Kasten 14) zugeordnet ist, die über eine Torsionswelle (15)miteinander gekuppelt sind, mit je einer einem Rad zugeordneten Primärfederung (Element 13) am Endbereich von zwei Langträgern (3) eines Drehgestellrahmens, die über wenigstens einen im Raum zwischen den Radsätzen liegenden Querträger (12) verbunden sind, mit Sekundärfederelementen (2) auf dem Drehgestellrahmen zur Auflagerung eines Wagenkastens sowie mit einer Drehmomentstütze (16) zwischen den Getrieben und dem Drehgestellrahmen, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentstützen (16) des Getriebes (Kasten 14 und Welle 15) zwischen den Rädern (4 und 5 bzw. 6 und 7) an einem Punkt der Langträger des Drehgestellrahmens (3, 12) angelenkt sind.

2. Drehgestell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentstützen (16) jeweils zwischen einem der Räder (4-7) und der Mitte des Drehgestellrahmens (3, 12) angelenkt sind.

3. Drehgestell nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentstützen (16) zwischen einem der Räder (4-7) und dem nächstliegenden Sekundärfederelement (2) am Drehgestellrahmen (3, 12) angelenkt sind.

4. Drehgestell nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Räder (4 und 5 bzw. 6 und 7) eines Radsatzes jeweils in einem gemeinsamen Radführungsrahmen (9 und 10) gelagert sind, der die zugehörigen Primärfederelemente (13) trägt, welche andernends an der Unterseite der Langträger (3) abgestützt sind.