DE1119896B

DE1119896B - Three-axle motor bogie for rail vehicles

Info

Publication number: DE1119896B
Application number: DEM43616A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Siegfried Kademann; Dipl-Ing Walter Hohbach
Original assignee: Atlas Werke AG
Current assignee: Atlas Werke AG
Priority date: 1959-12-07
Filing date: 1959-12-07
Publication date: 1961-12-21

Description

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.Three-axle motor bogie for rail vehicles The invention refers to rail vehicles where each bogie is of a special one Main gear is driven from, which is mounted in the upper frame of the vehicle, whereby the power supply to the individual, otherwise independent main gears is regulated jointly by the driver for all transmissions. With large drive powers and limited permissible wheel pressures must be the bogies of such vehicles often triaxial. There are numerous demands to be made of them, whose simultaneous fulfillment is not easily possible. Such demands are: 1. The friction weight should be used as well as possible when starting off, this requires: a) that the load on the individual bogies remains the same, d. H., that a rearing moment of the car body under the effect of the tensile force as possible is avoided; otherwise the vehicle driver could cut the power to the Only set the gearbox so high that the torque generated on the axles Does not exceed the sliding limit in the least loaded bogie. That Frictional weight of the more heavily loaded frames would not be fully utilized.

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.b) Within a bogie, the axles must be rigid with one another be coupled so that the more heavily loaded axles also have a greater torque can be fed. Greater elasticity in the connection of the axes would lead to the fact that the wheels of the first driven axle would have to slide for so long until the links have biased sufficiently that they also have the can supply the full torque to the main gearbox of axles located further away. There are constructions become known in which axial pressure changes within a bogie can be avoided. With them, however, the pulling force is exercised the load on the front bogie less than that of the rear, so that the Condition a) is not met.

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.2. A pivot pin has been used as a means of transmission for the horizontal Longitudinal and transverse forces compared to an ideal pivot in terms of simplicity and reliability so far shown to be superior. For its arrangement is the necessary To leave space free.

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.3. It is on expedient operating conditions of the main drive shaft to pay attention, which often has to get a great length due to structural conditions and thereby tends to produce dangerous flexural vibrations.

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.4. The concerns of the operation and the economic efficiency are to be considered, such as good accessibility to the axle drives, torque arms, brake linkages and the use of as many replacement parts as possible for production and spare parts inventory cheaper.

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.It is well known that the car body is prevented from rearing up if the pivot linkage in the bogie is at the same height as the pulling and pushing device. At the fixed heights of these organs, however, the pivot dips considerably into the bogie. This is particularly important with three-axle motor bogies spatial difficulties, because with such bogies in the center of the bogie the axle drive of the central axis is also located.

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.The requirement to twist the individual axle shafts of a bogie to keep them as small as possible is easiest to meet when the main drive shaft is not in a final axle but in the center axle drive is introduced. Since the center axle drive has a special input stage for this purpose which increases it, the space in the center of the bogie is reduced even further.

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.These difficulties are alleviated by the invention through the combination the following well-known features solved: a) On the center axle drive a high-axle drive is built to connect the main drive shaft, the opposite the central axle shaft moved in the vehicle longitudinal direction towards the main drive shaft is and thus leaves free space for the pivot bearing above the axle shaft.

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.b) A continuous shaft line through all three axle drives is available, which is driven directly by the input stage, so that the elastic Twists of the two end axes with respect to the central axis are small and with each other stay the same.

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.c) The pivot bearing at the level of the push-pull device is a small amount from the center of the bogie in the longitudinal direction moved, while two lateral support points for the load pick-up in the center of the bogie remain.

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.While with the main drive shaft from the knowledge that small cardan errors below a certain size are harmless if the diffraction angle is not exactly the same, the distance becomes the ratio of the joints of the main drive shaft from each other to the distance between their joint on the High axle drive side of the trunnion chosen large to the absolute size of the flexion angle and the difference in length (sliding path in the socket) at the bogie deflection, if possible to keep it small. Sufficiently small differences in length can pass without a sliding sleeve the elasticity of the torque arms can be added. The cross-sectional area and the moment of inertia of the cross section of the main gear shaft become simultaneous matched to their length so that the natural frequency of their flexural vibrations is not get in resonance with their speed, which changes with the driving speed can. To make this possible, the main drive shaft can be built in by installing a Intermediate storage can be shortened. Intermediate bearings attached to the upper frame in the main drive shaft are known per se. However, they have so far been used for other purposes and with corresponding other subdivision of the main drive shaft applied.

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.The accessibility to the cardan shafts, axle drives and torque arms is ensured that the axle drive with the torque arms is not in the Longitudinal axis of the vehicle, but shifted laterally to the right or left are. This leaves enough space on the other side to get away from the working pit from climbing up between the wheel axles and to the named parts from the side without the bogie having moved out from under the frame of the car body would have to be.

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.In the arrangement described, not only end gear sets with their Axle drives, torque arms and cardan shaft connections from completely the same Parts can be built up, but the vertical drive of the central axis can also be used can be produced in that the input gear stage on a final axle gear is unscrewed. To adapt to changed bogie axles is only a longer or shorter shaft shaft in the cardan shafts leading to the final drive shafts to be built in. Countershaft stages have already been proposed for two-axle bogies, which are to be flange-mounted on the axle drives. These proposed countershafts but are not for three-axle bogies with a continuous drive shaft train usable.

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.In the drawings, the subject matter of the invention is in one embodiment shown. It shows Fig. 1 a longitudinal section through a rail vehicle with a three-axle bogie and Fig. 2 the top view with the omission of the drive machine.

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.The vehicle frame 1 carries the push-pull device 2, approximately is at the level of the pivot 3 for the bogie. The pivot 3 is in the Storage 7 of the bogie stored.

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.The drive machine 4 is built on the vehicle frame 1 and transmits its torque to the transmission 5 via the shaft 19. The main drive shaft 15 leads from the gearbox 5 to the high-axle gearbox 13, which is mounted on the axle gearbox 12 of the central gear set 10. If the distance a between the joints 20 and 21 is inexpediently large for controlling the bending vibrations of the main drive shaft, the main drive shaft 15 can be shortened by engaging the shaft piece 16 guided in the bearing 17 and the universal joint 22. The distance a of the joints 20 and 22 from one another is substantially greater than the distance b of the joint 20 from the pivot 3, as a result of which the absolute values of the flexion angle and the longitudinal displacement in the sleeve 23 are kept small. The outer wheel sets 9 carry the axle drives 11. A shaft train 18 connects all axle drives 11 and 12 to one another. The bogie frame 6 carries lateral load supports B in its center. The axle drives 11 and 12 are connected to the bogie frame 6 via torque supports 14.

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.The vertical axle transmission 13 is opposite the central axis 10 in the vehicle longitudinal direction after the main drive shaft 15 moved out. The pivot 3 is about the distance d offset to the opposite side with respect to the central axis 10.

Die Ansprüche 2 bis 6 sind echte Unteransprüche und gelten nur in Verbindung mit dem Hauptanspruch.Claims 2 to 6 are genuine subclaims and only apply in Connection with the main claim.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Three-axle motor bogie for rail vehicles with cardan shaft drive, characterized by the union of the well-known Features: a) The high-axle drive built on the flat middle axle drive (12) (13) is opposite the central axis (10) in the vehicle longitudinal direction after the main drive shaft (15) moved towards to free space for the storage (7) of a pivot pin (3) permit; b) the high-axle gear (13) is with a through the axle gear (11 and 12) of all wheel axles running through shaft train (18) connected to which the individual Axes are connected via pairs of gears; c) the amount or approximately in Height of the push-pull device (2) built-in pivot bearing (7) is a little Dimension (d) shifted from the center of the bogie in the longitudinal direction, while the lateral load support (8) between the bogie (6) and the vehicle frame (1) remains in the center of the bogie. 2. Three-axle motor bogie according to claim 1, characterized in that the distance (a) between the joints (20 and 22) of the main drive shaft (15) from each other so large compared to the distance (b) of the Joint (20). the side of the main drive shaft facing the vertical axle drive (13) (15) from the pivot (7). 3. Three-axle motor bogie according to claim 1, characterized characterized in that the length and cross-sectional dimensions of the main drive shaft (15) are coordinated so that the natural frequency of their flexural vibrations above their rotational speeds occurring during operation. 4. Three-axle bogie after claims 1 and 3, characterized in that the main drive shaft (15) is shortened so far by the arrangement of an intermediate bearing (17) that the desired Natural frequency of their flexural vibrations is reached. 5. Three-axle bogie according to claim 1, characterized in that the axle drives (11 and 12) of the three Wheel axles (9 and 10) including their torque arms (14) asymmetrically too the longitudinal center line of the vehicle. 6. Three-axle motor bogie after Claim 1, characterized in that the vertical axis gear (12, 13) of the central axis (10) formed from an axle drive (11) with a built-up input stage (13) is. In. Documents considered: German Patent No. 833 447; German Auslegeschrift No. 1014 141; German patent application K 10012II / 20b (announced on September 18, 1952); Journal "Eisenbahntechnische Rundschau", No. 11 from November 1954, pp. 458 to 460.