DE2218089A1

DE2218089A1 - Schienenfahrzeug mit drehgestellen, insbesondere reisezugwagen

Info

Publication number: DE2218089A1
Application number: DE2218089A
Authority: DE
Inventors: Hans Dieling; Manfred Dipl Ing Schindehuette
Original assignee: Wegmann and Co GmbH
Current assignee: Waggonfabrik Talbot GmbH and Co KG
Priority date: 1972-04-14
Filing date: 1972-04-14
Publication date: 1973-10-25
Also published as: DE2218089C3; IT983819B; DE2218089B2; JPS4916107A; DD102653A5; GB1381699A; CH564446A5; FR2180137B1; US3941061A; FR2180137A1

Description

DR. HEINZ FEDER DR. WOLF-D. FEDER

PATENTANWÄLTE
Düsseldorf

"Akte 72-10/20-55

13. April 1972 Dr₀J¹Aa

Firma Wegmann & Co., 35 Kassel« Wolfhager Str. 77/79

Schienenfahrzeug mit Drehgestellen,

insbesondere Reisezugwagen. ι

Gegenstand der Erfindung ist ein Schienenfahrzeug mit Drehge- ; stellen, insbesondere Reisezugwagen_β Bei Reisezugwagen, ins- j besondere bei Wagen für schnellfahrende Züge, hat die Verwendung! von Luftfedern, insbesondere in der Form von Federbälgen er- j hebliche Vorteile. Diese Vorteile bestehen in der Hauptsache darin, daß die Luftfederung eine sehr weiche Federung ist, die

Stöße und Erschütterungen des Fahrgestelles vollständig auf- ^: nimmt, so daß sie im Wagenkasten nicht mehr fühlbar sind und J daß die Luftfedern auch seitliche Verschiebungen der gegeneinander abgefederten Teile aufzunehmen vermögen, so daß es möglich ist, die Luftfedern direkt zwischen dem Drehgestell und dem Wagenkasten anzuordnen. Diesen Vorteilen stehen jedoch auch Wachteile gegenüber. Die Weichheit der Federung bedingt eine geringe Wankstabilität. $f Um das Wankverhalten des Wagens zu verbessern, werden die Luftfedern möglichst weit nach außen gelegt, um eine möglichst breite Basis zu schaffen, und durch die zur .Niveauregelung vorgesehene Druckluftsteuerung werden die Luftfedern exnzeln gesteuert, was jedoch zur Folge hat, daß

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die Luftfederventile auf die Wankbewegungen des Fahrzeuges ansprechen, derart, daß über das eine Ventil Luft in eine Luftfeder nachgespeist wird, während gleichzeitig aus der anderen Luftfeder Druckluft ins Freie entweicht. Dadurch entsteht ein ständiger Luftverbrauch, der bei längeren Zügen durch den Lokomotivkompressor nicht mehr gedeckt werden kann.

Ein weiterer sehr bedenklicher Nachteil der Luftfedern besteht darin, daß mit der Möglichkeit gerechnet werden muß, daß ein einzelner Luftfederbalg während der Fahrt platzt. Für diesen Fall ist vorgesehen, daß sich sogleich auch die symmetrisciv&u dem geplatzten Balg angeordnete Luftfeder entleert. Trotzdem ist es unvermeidbar, daß k^uzzeitig eine vollständige Entlastung der einen Drehgestellseite auftritt, die dazu führen kann, daß sich die Räder von den Schienen kurzzeitig abheben und eine Entgleisung eintreten kann. Diese Entglexsungsgefahr ist um so größer, je größer die Breite der Luftfederbasis gewählt wurde.

Beim Gegenstand der Erfindung werden diese Kachteile der Luftfedern dadurch vermieden, daß für die Luftfedern eine möglichst schmale Basis gewählt wird, indem der Abstand a der Wirkungslinien der beiden symmetrisch &ur Längsmittelebene angeordneten Luftfedern kleiner als die Spurweite 3 ist, und zugleich der Wagenkasten gegen das Drehgestell bzw. einen Zwischenträger durch an sich bekannte Waukstützen abgestützt ist. Dadurch, daß der Abstand der Luftfedern auf einen 'Wert vermindert wird, dei? kleiner als die Spurweite ist, wird erreicht, daß sich beim Platzen eines Federbalges die nunmehr auf dem anderen Federbalg ruhende volle Wagenlast auf die beiden Seiten des Drehgestells verteilt und zwar umgekehrt proportional zu der Länge der Abstände der Radkränze von der Wirkungslinie der noch wirksam gebliebenen Luftfeder. Geht man davon aus, daß eine Radent-

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lastung ν bis zu einem gewissen Betrag in Prozenten der .Normallast zugelassen werden kann, ohne daß Entgleisungsgefahr eintritt - wobei die Bundesbahn eine Entlastung bis zu 6O# der jwormallast als zulässig ansieht - und berücksichtigt man ferner, daß sich die Radlast aus einem Anteil an Gewicht G-, des Drehgestelles und einem Anteil G~ am Gewicht des Wagenkastens zusammensetzt, so ergibt sich, daß beim Platzen einet Luftfeder die Mindestradlast nicht unterschritten wird, wenn a ^ S · ν * (tq +1) ist, wobei ν = die zulässige Radentlastung in Prozent der JMormallast, G-, das Gewicht des Drehgestelles und Gp der auf dieses Drehgestell entfallende Anteil des Gewichtes des Wagenkastens bedeuten. Nicht berücksichtigt sind in dieser Formel Radlastunterschiede, die durch die elastische Verformung im Drehgestell bei Verwindung bedingt sind.

Die schmale Basis würde sich auf das Wankverhalten des Wagens ungünstig auswirken. Diese ungs\£ntigen Auswirkungen können aber in an sich bekannter Weise durch Wankstützen behoben werden. Wankstützen sind bei stahlgefederten Drehgestellen bekannt, bei luftgefederten Drehgestellen wurden sie bisher nicht verwendet, weil man eine ungünstige Beeinflussung der senkrechten Einfederung befürchtete. Diese Bedenken gegen die Verwendung von Wankstützen werden aber bei weitem aufgewogen durch den Gewinn an Fahrsicherheit' durch die Beseitigung der Entgleisungsgefahr. Der Gegenstand der Erfindung bringt noch den weiteren Vorteil, daß die Luftfederbälge nicht mehr einzeln gesteuert werden müssen, sondern im Gegenteil die zwei symmetrisch zueinander angeordneten Luftfedern unmittelbar miteinander in Verbindung stehen können und die Druckluftsteuerung nur zur !Niveauregelung erforderlich ist, so daß ein Luftverbrauch nur insoweit eintritt, als durch Änderung der Zuladung bedingt ist. Dadurch wird der Luftverbrauch sehr erheblich vermindert, und es können auch lange Reisezüge aus solchen Wagen zusammengestellt werden,

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ohne daß die Leistungsfähigkeit des Lokomotivkompressors überschritten wird. Die Druckluftsteuerung wird damit insgesamt wesentlich vereinfacht und weniger störanfällig.

Für den Fall, daß wegen Beschädigung einer Luftfeder oder wegen mangelnder Druckluft mit drucklosen Luftfedern gefahren werden muß, muß in allen Fällen eine iMotfederung vorgesehen sein. Diese Notfederung muß so nachgiebig sein, daß auch in der maximal zulässigen Gleisverwindung die einseitige Radentlastung das zulässige?! Maß nicht überschreitet. Die beim Gegenstand der Erfindung vorgesehene schmale Basis der Luftfederung bedingt, daß auch der für die JNotfederung erforderliche Federweg, der sich zum Luftfederweg addiert, kleiner wird, womit sich auch der Raum, der zwischen Wagea und Drehgesteil freigehalten werden muß, vermindert, was sich auf die Fußbodenhöhe des Fahrzeuges günstig auswirkt. Beim Platzen einer Luftfeder sinkt der Wagen auf die iNotfeder ab. Dabei wird potentielle Energie frei, die um so größer ist, je größer die Strecke ist, um die der Wagen absinkt. Die Verkleinerung des Gesamtfederweges wirkt sich auch hier günstig aus.

Wird eine Wankstütze vorgesehen, die in an sich bekannter Weise aus einer Drehstabfeder und beiderseits an dieser angeordneten waagerechten Hebeln und Anlenkstangen besteht, so können die Anleukstangen so angeordnet sein, daß sie bei Geradeausfahrt mit der Senkrechten eineü Winkel bilden, derart, daß sich die nach unten gerichteten Verlängerungen der Anlenkstangen schneiden. Dadurch wird erreicht, daß sich bei Kurvenfahrt die Anlenkstangen an der Bogenaußenseite steiler stellen und damit den Wagenkasten außen etwas anheben, während sich an der Bogeninnenseite der Winkel der Anlenkstangen gegen die Senkrechte vergrößert, so daß die Wageninnenseite etwas abgesenkt wird.

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Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung zeigen die Figuren 1 bis 4.

Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch ein Schienenfahrzeug mit Drehgestell gemäß der Erfindung.

Figur 2 zeigt eine Aufsicht auf das Drehgestell des Fahrzeuges nach Figur 1.

Figur 3 zeigt das gleiche Drehgestell in S eil: en ansicht.

Figur 4 zeigt eine andere Ausführungsform der Anbringung der Wankstütze bei der Anordnung nach Figur 3·

Die Erfindung ist in den Figuren beschrieben anhand eines Reisezugwagens für sehr hohe Geschwindigkeiten, der zusätzlich in an sich bekannter Weise mit einer Drehhemmung versehen ist. Handelt es sich um Reisezugwagen für weniger höhe Geschwindigkeiten, so kann die Drehhemmung und damit der im Ausführungsbeispiel vorgesehene Zwischenträger entfallen. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 bis 3 stützt sich der Wagenkasten 1 über die Luftfedern 2 auf den Zwischenträger 3 ab, der sich seinerseits über die Gleitstücke 4 auf das Drehgestell 3 abstützt, das als verwindungsweiches Drehgestell ausgeführt ist. Der Abstand a der strichpunktiert eingezeichneten Wirkungslinien der beiden Luftfedern 2 ist, wie Figur 1 zeigt, kleiner als die Spurweite S und zwar beiderseits um die Abstände b. Da die beiden Luftfederbälge miteinander in Verbindung stehen und sich auf gleichem Druck befinden, verteilt sich das Gewicht P des Wagenkastens gleich-

p mäßig auf beide Bäder, so daß die Radlast auf beiden Seiten ^ beträgt, nimmt man au, daß einer der beiden Luftfederbälge 2 platzt, so tritt vorübergehend der Zustand ein, daß die ganze Last P des Wagenkastens auf dem anderen Luftfederbalg liegt und sich auf die Hader im Verhältnis b ϊ (a + b) verteilt. Wäre die Eadlast allein durch das Gewicht des Wagenkastens bestimmt, so

P ' würde daraus folgen, daß wenn der Raddruck nicht unter 0,4 · ^ absinke^ soll, der Abstand a gleich oder kleiner 0,6 · S sein

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müßte. Berücksichtigt man noch das Gewicht G-, des Drehgestelles im Verhältnis zu dem auf dieses Drehgestell entfallenden Anteil des Gewichtes G₀ des Wagenkastens, so ist dieser Grenzwert noch

mit (J=T-I- + l) zu multiplizieren.
^b2

Da der verhältnismäßig kleine Abstand a zwischen den, Luftfedern ein ungünstiges V/ankverhalten des Wagenkastens 1 zur Folge hätte, ist eine Jankstütze vorgesehen, die aus der Drehstabfeder 6, den horizontalen Hebeln 7 und den Yerbindungsstangen 8 besteht, derexi untere Enden entweder am Zwischenträger 3 oder am Drehgesteil 5,wie in Figur 4 gestrichelt gezeichnet, angelenkt sind. Bei der in Figur 4 dargestellten Anordnung stehen die Verbindungsstangen 8 senkrecht, was bedeutet, daß sich ein Ausdrehen des Drehgestelles auf den Wagenkasten nicht auswirkt, weil dabei die Verbindungsstangen 8 auf beiden Seiten des Wagens um gleiche Beträge schräg gestellt werden und deshalb auch die Hebel 7 kleine Schwenkbewegungeu um den gleichen Winkelbetrag nach unten ausführen. Einer seitlichen Neigung des Wagenkastens gegen das Drehgestell wirkt aber die Wankstütze entgegen, weil dabei der eine der Hebel 7 nach oben, der andere nach unten bewegt und dabei der Drehstab 6 verwunden wird.

Die Verbindungsstangen 8 können aber, wie in Figur 5 dargestellt, auch um den Winkel oC schräg gestellt werden und zwar so, daß bei Geradeausfahrt die unteren Endender Verbindungsstangen der Wagenmitte näher sind als die oberen Enden, oder mit andeim Worten ausgedrückt, daß sich die nach unten gerichteten Verlängerungen 8a der Anlenkstangen verschiedener Drehgestelle des gleichen Wagens unter der Wagenmitte schneiden. Bei Kurvenfahrt bewegt sich dann der Anlenkpunkt 9 au der Bogeninnenseite gegen die Wagenmitte, so daß an dieser Seite der Wagenkasten gesenkt wird, während sich der entsprechende Anlenkpunkt an der Wagenaußenseite gegen das Watfgenende zubewegt, und daher der Wagenkasten an dieser Seite angehoben wird.

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Handelt es sich um einen Reisezugwagen für sehr hohe Geschwindigkeit, so kann zusätzlich noch eine Drehhemmung Torgesehen werden. Zu diesem Zweck ist der Zwischenträger 3 durch die horizontalen Hebel 10 und die kurzen senkrechten Hebel 11 mit dem drehsteifen Eohr 12 verbunden, das in den am Wagenkasten 1 angebrachten Lagern 13 drehbar ist. Auf diese Weise ist der Zwischenträger 3 mit dem Wagenkasten so verbunden, daß die Federung des Wagenkastens in keiner Weise beeinträchtigt wird,-der Zwischenträger sich aber beim Ausdrehen des Drehgestells gegen den Wageukasten nicht verdrehen kamu Der Zwischenträger liegt über die Gleitstücke 4 ungefedert auf dem Drehgestellrahmen 5» so daß beim Ausdrehen des Drehgestelles diese Reibung überwunden werden muß. Dadurch wird erreicht, daß das Drehgestell beim Durchfahren von Kurven sich ausdrehen kann, daß aber

/beim Sinuslauf eines Drehgestelles auftretenden kleinen Drehungen gebremst und damit der Sinuslauf stark gedämpft werden» Die Längsmitnahme des Drehgestelles erfolgt in bekannter Weise durch eine Anlenkstange 14, deren eines Ende mit dem Drehgestell und deren anderes Ende mit dem Wagenkasten gelenkig verbunden ist.

Die Luftfedern 2 sind mit einer l^lotfederung 15 versehen, die nur eine geringe Elastizität besitzen muß, und dank dem Umstand, daß sich die Luftfedern innerhalb der Spurweite befinden, kann ein Behälter 16 für das Zusatzvolumen direkt unter jeder Luftfeder angeordnet sein.

Pat ent an sprüche

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Claims

18-Patentanspräche

/l.!schienenfahrzeug, insbesondere Reisezugwagen, mit Drehge-V^/ stellen mit Luftfederung, dadurch gekennzeichnet, daß je Drehgestell zwei, symmetrisch zur Längsmittelebene angeordnete Luftfedern (2), deren Abstand a kleiner als die Spurweite S ist, vorgesehen sind, und daß der Wagenkasten (1) gegen das Drehgestell (5) bzw. einen Zwischenträger (3) durch, an sich bekannte Wankstützen (6, 7» 8) abgestützt ist.

2. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand a = S · ν · (^i. + 1) ist, wobei ν die zulässige Radentlastung,G₁-das Gewicht des Drehgestells und G₂ der auf das Drehgestell entfallende Anteil am Gewicht des Wagenkastens bedeuten.

3. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckräume der beiden Luftfedern unmittelbar miteinander in Verbindung stehen.

4·. Schienenfahrzeug nacn Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in den beiden miteinander verbundenen Luftfedern belastungsabhängig gesteuert wird,

5. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4·, mit einer aus einer Drehstabfeder (62 und beiderseits angeordneten waagerechten Hebeln (7) und Anlenkstangen (8) bestehenden Wankstütze, riarhnrr.h. gekennzeichnet _T daß die Anlenkstangen (8, Figur 5) bei Geradeausfahrt mit der Senkrechten einen Winkel (oC ) bilden, derart, daß sich die nach unten gerichteten Verlängerungen (8a) der Anlenkstangen schneiden.

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