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Dreiachsiges Triebdrehgestell für Schienenfahrzeuge Die Erfindung
bezieht sich auf Schienenfahrzeuge, bei denen jedes Drehgestell von einem besonderen
Hauptgetriebe aus angetrieben wird, das im Oberrahmen des Fahrzeuges gelagert ist,
wobei die Leistungszufuhr zu den einzelnen, sonst voneinander unabhängigen Hauptgetrieben
von dem Fahrzeugführer für alle Getriebe gemeinsam geregelt wird. Bei großen Antriebsleistungen
und beschränkten zulässigen Raddrücken müssen die Drehgestelle solcher Fahrzeuge
oft dreiachsig ausgeführt werden. Dabei sind zahlreiche Forderungen an sie zu stellen,
deren gleichzeitige Erfüllung nicht ohne weiteres möglich ist. Solche Forderungen
sind: 1. Das Reibungsgewicht soll beim Anfahren möglichst gut ausgenutzt werden,
das bedingt: a) daß die Belastung der einzelnen Drehgestelle gleichbleibt, d. h.,
daß ein Aufbäummoment des Wagenkastens unter der Wirkung der Zugkraft möglichst
vermieden wird; denn sonst könnte der Fahrzeugführer die Leistungszufuhr zu den
Getrieben nur so hoch einstellen, daß das an den Achsen entstehende Drehmoment die
Gleitgrenze in dem am geringsten belasteten Drehgestell nicht überschreitet. Das
Reibungsgewicht der stärker belasteten Gestelle würde dabei nicht voll ausgenutzt.
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b) Innerhalb eines Drehgestells müssen die Achsen starr miteinander
gekuppelt sein, damit den stärker belasteten Achsen auch ein größeres Drehmoment
zugeführt werden kann. Größere Elastizitäten in der Verbindung der Achsen würden
dazu führen, daß die Räder der zuerst angetriebenen Achse so lange gleiten müßten,
bis sich die Verbindungsglieder genügend weit vorgespannt haben, daß sie auch den
dem Hauptgetriebe entfernter gelegenen Achsen das volle Drehmoment zuführen können.
Es sind Konstruktionen bekanntgeworden, bei denen Achsdruckänderungen innerhalb
eines Drehgestells vermieden werden. Bei ihnen wird aber bei Ausübung der Zugkraft
die Belastung des vorderen Drehgestells kleiner als die des hinteren, so daß die
Bedingung a) nicht erfüllt ist.
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2. Ein Drehzapfen hat sich als übertragungsmittel für die horizontalen
Längs- und Querkräfte einem ideellen Drehzapfen gegenüber hinsichtlich Einfachheit
und Zuverlässigkeit bisher überlegen gezeigt. Für seine Anordnung ist der notwendige
Raum frei zu lassen.
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3. Es ist auf zweckmäßige Betriebsbedingungen der Hauptantriebswelle
zu achten, die aus baulichen Gegebenheiten oft eine große Länge erhalten muß und
dadurch zu gefährlichen Biegeschwingungen neigt.
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4. Die Belange des Betriebes und der Wirtschaftlichkeit sind zu berücksichtigen,
wie gute Zugänglichkeit zu den Achsgetrieben, Drehmomentstützen, Bremsgestänge und
die Verwendung möglichst vieler Austauschteile, um Fertigung und Ersatzteilhaltung
zu verbilligen.
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Ein Aufbäummoment des Wagenkastens wird bekanntlich vermieden, wenn
die Drehzapfenanlenkung im Drehgestell in gleicher Höhe liegt wie die Zug-und Stoßvorrichtung.
Bei den festgelegten Höhen dieser Organe taucht dann aber der Drehzapfen beträchtlich
in das Drehgestell ein. Das gibt besonders bei dreiachsigen Triebdrehgestellen Anlaß
zu räumlichen Schwierigkeiten, da bei solchen Drehgestellen in Drehgestellmitte
auch das Achsgetriebe der Mittelachse liegt.
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Der Forderung, die Verdrehung der einzelnen Achswellen eines Drehgestells
gegeneinander .möglichst klein zu halten, wird am einfachsten entsprochen, wenn
die Hauptantriebswelle nicht in einen Endachs-, sondern in den Mittelachsantrieb
eingeführt wird. Da der Mittelachsantrieb hierzu eine besondere Eingangsstufe erhalten
muß, die ihn vergrößert, wird der Raum in der Drehgestellmitte noch weiter verringert.
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Diese Schwierigkeiten werden durch die Erfindung durch die Kombination
folgender für sich bekannter Merkmale gelöst:
a) Auf dem Mittelachsantrieb
ist ein Hochachsgetriebe zum Anschluß der Hauptantriebswelle aufgebaut, das gegenüber
der Mittelachswelle in Fahrzeuglängsrichtung zur Hauptantriebswelle hin verschoben
ist und damit über der Achswelle Raum für die Drehzapfenlagerung frei läßt.
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b) Ein durchgehender Wellenstrang durch alle drei Achstriebe ist vorhanden,
der unmittelbar durch die Eingangsstufe angetrieben wird, so daß die elastischen
Verdrehungen der beiden Endachsen gegenüber der Mittelachse klein sind und untereinander
gleichbleiben.
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c) Die in Höhe der Zug-Stoß-Vorrichtung liegende Drehzapfenlagerung
ist um ein kleines Maß aus der Mitte des Drehgestells heraus in der Längsrichtung
verschoben, während zwei seitliche Stützpunkte für die Lastaufnahme in der Drehgestellmitte
verbleiben.
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Während man bei der Hauptantriebswelle aus der Erkenntnis heraus,
daß kleine Kardanfehler unter einer gewissen Größe unbedenklich sind, bewußt auf
eine genaue Gleichhaltung der Beugungswinkel verzichtet, wird das Verhältnis Abstand
der Gelenke der Hauptantriebswelle voneinander zum Abstand ihres Gelenks an der
Hochachsgetriebeseite vom Drehzapfen groß gewählt, um die absolute Größe der Beugungswinkel
und die Längendifferenz (Schiebeweg in der Muffe) beim Drehgestellausschlag möglichst
klein zu halten. Genügend kleine Längendifferenzen können ohne Schiebemuffe durch
die Elastizität der Drehmomentstützen aufgenommen werden. Die Querschnittsfläche
und das Trägheitsmoment des Querschnitts der Hauptgetriebewelle werden gleichzeitig
so auf ihre Länge abgestimmt, daß die Eigenfrequenz ihrer Biegeschwingungen nicht
in Resonanz zu ihrer mit der Fahrgeschwindigkeit veränderlichen Drehzahl geraten
kann. Um dies zu ermöglichen, kann die Hauptantriebswelle durch den Einbau eines
Zwischenlagers verkürzt werden. Am Oberrahmen befestigte Zwischenlager in der Hauptantriebswelle
sind zwar an sich bekannt. Jedoch wurden sie bisher zu anderen Zwecken und mit entsprechend
anderer Unterteilung der Hauptantriebswelle angewandt.
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Die Zugänglichkeit zu den Gelenkwellen, Achsgetrieben und Drehmomentstützen
wird dadurch gewahrt, daß die Achsgetriebe mit den Drehmomentstützen nicht in der
Längsachse des Fahrzeugs liegen, sondern seitlich nach rechts oder links verschoben
sind. Dadurch bleibt auf der anderen Seite genügend Raum, um von der Arbeitsgrube
aus zwischen den Radachsen hochzusteigen und an die genannten Teile von der Seite
heranzukommen, ohne daß das Drehgestell unter dem Rahmen des Wagenkastens herausgefahren
werden müßte.
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Bei der beschriebenen Anordnung können nicht nur Endradsätze mit ihren
Achsgetrieben, Drehmomentstützen und Gelenkwellenanschlüssen aus völlig gleichen
Teilen aufgebaut werden, sondern es kann auch der Hochachstrieb der Mittelachse
dadurch hergestellt werden, daß auf ein Endachsgetriebe die Eingangs-Getriebestufe
aufgeschraubt wird. Zur Anpassung an geänderte Drehgestellachsstände ist lediglich
ein längerer oder kürzerer Wellenschaft in die zu den Endachstrieben führenden Gelenkwellen
einzubauen. Bei zweiachsigen Drehgestellen wurden bereits Vorgelegestufen vorgeschlagen,
welche an den Achsgetrieben anzuflanschen sind. Diese vorgeschlagenen Vorgelege
sind aber nicht für dreiachsige Drehgestelle mit durchgehendem Antriebswellenstrang
verwendbar.
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In den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel
dargestellt. Es zeigt Abb. 1 einen Längsschnitt durch ein Schienenfahrzeug mit einem
dreiachsigen Drehgestell und Abb. 2 die Draufsicht unter Fortlassung der Antriebsmaschine.
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Der Fahrzeugrahmen 1 trägt die Zug-Stoß-Vorrichtung 2, die ungefähr
in Höhe des Drehzapfens 3 für das Drehgestell liegt. Der Drehzapfen 3 ist in der
Lagerung 7 des Drehgestells gelagert.
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Auf dem Fahrzeugrahmen 1 ist die Antriebsmaschine 4 aufgebaut, die
ihr Drehmoment über die Welle 19 an das Getriebe 5 abgibt. Vom Getriebe 5 führt
die Hauptantriebswelle 15 zum Hochachsgetriebe 13, welches auf demAchsgetriebe12
desmittlerenRadsatzes 10 aufgebaut ist. Falls der Abstand a der Gelenke 20 und 21
für die Beherrschung der Biegeschwingungen der Hauptantriebswelle unzweckmäßig groß
ist, kann die Hauptantriebswelle 15 durch Einschaltung des im Lager 17 geführten
Wellenstückes 16 und des Kardangelenkes 22 verkürzt werden. Der Abstand a der Gelenke
20 und 22 voneinander ist wesentlich größer als der Abstand b des Gelenkes 20 vom
Drehzapfen 3, wodurch die Absolutwerte der Beugungswinkel und die Längsschiebung
in der Muffe 23 klein gehalten werden. Die äußeren Radsätze 9 tragen die Achsgetriebe
11. Ein Wellenstrang 18 verbindet alle Achsgetriebe 11 und 12 miteinander.
Der Drehgestellrahmen 6 trägt in seiner Mitte seitliche Lastabstützungen
B. Die Achsgetriebe 11 und 12 sind über Drehmomentstützen 14
am Drehgestellrahmen 6 angeschlossen.
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Das Hochachsgetriebe 13 ist gegenüber der Mittelachse 10 in Fahrzeuglängsrichtung
nach der Hauptantriebswelle 15 hin verschoben. Der Drehzapfen 3 ist um den Abstand
d zur entgegengesetzten Seite gegenüber der Mittelachse 10 versetzt.
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Die Ansprüche 2 bis 6 sind echte Unteransprüche und gelten nur in
Verbindung mit dem Hauptanspruch.