DE69607518T2

DE69607518T2 - Drehgestell mit veränderlicher Spurweite für Eisenbahnen

Info

Publication number: DE69607518T2
Application number: DE1996607518
Authority: DE
Inventors: Tsuneo Aoki; Yukio Minowa; Masao C/O Jp Railway Constr. Ogawara; Noriaki Tokuda; Kanji Wako; Teruhide Watanabe
Original assignee: Railway Technical Research Institute; Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd; Japan Railway Construction
Current assignee: Railway Technical Research Institute; Subaru Corp; Japan Railway Construction Transport and Technology Agency
Priority date: 1995-06-06
Filing date: 1996-06-05
Publication date: 2000-08-10
Anticipated expiration: 2016-06-06
Also published as: DE69607518D1; EP0747278B1; CN1071221C; CA2178177C; KR100221715B1; ES2145384T3; AU719847B2; AU5473096A; TW355170B; EP0747278A1; CN1143584A; RU2127684C1; CA2178177A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Drehgestell für Eisenbahnen mit veränderlicher Spurweite und eine Schienenanordnung zur Änderung der Spurweite, genauer gesagt ein Drehgestell mit veränderlicher Spurweite, dessen Spurweite automatisch an die Spurweite eines Gleises angepaßt werden kann und die Schienenanordnung zur Spurweiteänderung, um die Spurweite des Drehgestells mit veränderlicher Spurweite zu ändern.

Beschreibung des Standes der Technik

Es sind verschiedene Drehgestelle mit veränderlicher Spurweite für Eisenbahnen vorgeschlagen worden, die für die Nutzung auf einem Gleis mit einer Standardspurweite von 1435 mm, wie etwa Gleisen für die Shinkansen-Linie und auf Gleisen mit schmaler Spurweite von 1067 mm, wie etwa einem Gleis für die alte Linie vorgesehen sind und verschiedene Schienenanordnungen zur Änderung der Spurweite.
Ein in JP-A Nr. 5-39036 offenbartes Verfahren zur Änderung der Spurweite nutzt beispielsweise eine Wagenhebevorrichtung, wie etwa eine Druckluftzylinderstellvorrichtung, die auf einem Eisenbahnwagen montiert ist, und welche die Spurweite eines Drehgestells, das den Eisenbahnwagen trägt, ändert, indem der Eisenbahnwagen von der Wagenhebevorrichtung angehoben wird und die Räder durch Stellvorrichtungen verschoben werden, nachdem der Eisenbahnwagen angehalten worden ist.
Bei einem in JP-A Nr. 6-40335 offenbarten Drehgestell mit veränderlicher Spurweite ist eine röhrenartige Schiebewelle auf einer Achse montiert, die an der Rotation gehindert ist, Räder sind auf Lagern auf einer röhrenartigen Schiebewelle gehalten und ein Stator eines Antriebsmotors ist fest mit der röhrenartigen Schiebewelle gekoppelt, und die Schiebewelle wird axial bewegt, um sowohl die Räder als auch den Antriebsmotor zu bewegen, um die Spurweite zu ändern. Achslager, die Achse und die Schiebewelle sind mit Durchgangslöchern versehen, um motorgetriebene Positionierungs- und Sperrbolzen aufzunehmen. Die Räder werden positioniert und an ihrem Platz in einer gewünschten Spurweite arretiert, indem die Positionierungs- und Sperrbolzen in die entsprechenden Durchgangslöcher der Achslager, der Achse bzw. der Schiebewelle eingepaßt werden, um die Achslager, die Achse und die Schiebewelle fest zu verbinden. Da sie an ihrem Platz arretiert sind, können sich die Räder nicht in Querrichtung bewegen, so daß, während das Drehgestell mit veränderlicher Spurweite fährt, eine feste Spurweite aufrechterhalten wird.
Bei einem in JP-A Nr. 5-246329 offenbarten Drehgestell für Eisenbahnen mit veränderlicher Spurweite werden die Achslager, welche die Achsen unabhängiger Räder stützen, durch eine parallele Verbindung auf einem Radrahmen gehalten. Entlang eines Spurweiteänderungsabschnitts eines Gleises wird eine Wagenstützbasis eingerichtet. Wenn ein auf einem Drehgestell mit veränderlicher Spurweite gehaltener Eisenbahnwagen mit einer niedrigen Reisegeschwindigkeit in den Spurweiteänderungsabschnitt einfährt, wird das Gewicht des Eisenbahnwagens durch die Wagenstützbasis getragen, um die Räder von dem Gewicht des Eisenbahnwagens zu entlasten, so daß sich die Glieder der parallelen Verbindung, welche die unbelasteten Räder hält, frei bewegen können und die Spurweite der Räder an die Spurweite eines Gleises angepaßt werden kann. Die Räder werden in ihrer Lage fixiert, indem Paßbolzen in Öffnungen eingepaßt werden, die an den gegenüberliegenden Enden der parallelen Verbindung vorgesehen sind.
In "Schnellzüge und Schlafwagen in Europa", Sharyou Gijutsu, Nr. 163, Nippon Tetsudo Sharyo Kogyo-kai FDN, wird auf ein automatisches Spurweiteänderungssystem Talgo für Eisenbahnwagen der französischen Staatsbahn und der spanischen Staatsbahn Bezug genommen, die sowohl auf Standardgleisen der Normalspur mit 1435 mm und breiten Gleisen der Breitspur mit 1668 mm fahren. Der Eisenbahnwagen des automatischen Spurweiteänderungssystems Talgo ist mit keinem Antriebsmechanismus zur Fortbewegung ausgestattet und verwendet unabhängige Räder, die durch keine einzige Achse oder ähnliches verbunden sind, und die zusammen mit ihren Achsen in Querrichtung bewegt werden, um die Spurweite zu ändern. Wenn der Eisenbahnwagen einen Spurweiteänderungsabschnitt durchfährt, wird das Gewicht des Eisenbahnwagens durch zusätzliche Lastaufnahmeschienen getragen, die entlang der Schienen des Spurweiteänderungsabschnitts gelegt sind, um die Räder von dem Gewicht des Eisenbahnwagens zu entlasten, so daß sich die Räder frei in Querrichtung bewegen können, um die Spurweite automatisch zu ändern, während der Eisenbahnwagen fährt.
Bei den in JP-A Nr. 5-39036 und 6-40335 offenbarten Spurweiteänderungssystemen müssen jedoch alle Eisenbahnwagen eines Zuges für den Spurweiteänderungsvorgang gleichzeitig durch die Wagenhebevorrichtungen angehoben werden, während die Eisenbahnwagen angehalten werden. Deshalb beansprucht der Spurweiteänderungsvorgang viel Zeit und wenn der Zug aus einer großen Anzahl von Eisenbahnwagen besteht, sind viele Wagenhebevorrichtungen oder eine sehr lange Wagenstützstruktur notwendig.
Bei einem Radpositionierungs- und Sperrmechanismus, der die Positionierungs- und Sperrbolzen verwendet, muß der Durchmesser der Durchgangsöffnungen etwas größer sein als jener, der entsprechenden Positionierungs- und Sperrbolzen, damit die Positionierungs- und Sperrbolzen bei der Positionierung und Arretierung der Räder am Platz leicht in die Durchgangsöffnungen eingepaßt werden können. Dadurch erlaubt der Radpositionierungs- und Sperrmechanismus zur Arretierung der Räder am Platz unvermeidlich Spiel und demzufolge bewegt sich jedes Radpaar auf einer Achse einzeln in Querrichtung und die Spurweite ändert sich geringfügig und fortlaufend. Eine solche geringfügige Änderung der Spurweite verstärkt die Schlängelbewegung des Eisenbahnwagens bei Hochgeschwindigkeitsfahrten, was Probleme einschließlich verschlechtertem Reisekomfort im Fahrverhalten des Eisenbahnwagens verursacht.
Wenn das Drehgestell in einer Kurve fährt oder eine Weiche überfährt, wirkt eine sehr hohe stoßartige Querkraft auf das Drehgestell. Deshalb verursacht das Spiel zwischen den Komponenten des Radpositionierungs- und Sperrmechanismus Probleme wie Verwinden, Bruch und Abrieb der Bauteile des Drehgestells, was die Lebensdauer des Drehgestells verkürzt.
Da das Achslager nicht eingepaßt ist, sondern elastisch von dem Rahmen des Drehgestells aus durch eine Achsfeder aufgehängt ist, ist eine spezielle Vorrichtung zum Ausrichten der Durchgangsöffnung des Achslagers mit denen der Achse und der Schiebewelle notwendig.
Da bei dem in JP-A Nr. 5-246329 offenbarten Spurweiteänderungssystem die Räder durch die Drehbewegung der Glieder der parallelen Verbindung verschoben werden, wenn die Spurweite des Eisenbahnwagens geändert wird, erhöht sich, wenn sich die parallelen Glieder einer horizontalen Lage nähern, die Kraft, die durch das Gewicht der Räder, der Achse und der Achslager erzeugt wird und auf ein verlängertes Achsführungsglied wirkt. Demzufolge neigt das verlängerte Achsführungsglied zu Verwindung oder Bruch und damit ist das Spurweiteänderungssystem nicht ausreichend zuverlässig.
Obwohl das automatische Spurweiteänderungssystem Talgo, bei dem jedes Paar unabhängiger Räder zusammen mit den Achslagern in Querrichtung verschoben wird, für die Verwendung bei einem einachsigen Drehgestell geeignet ist, weist das automatische Spurweiteänderungssystem Talgo bei der Anwendung desselben auf ein zweiachsiges Drehgestell strukturelle Probleme auf. Wegen Einschränkungen bezüglich der Abmessungen ist es sehr schwierig, das automatische Spurweiteänderungssystem Talgo bei einem Drehgestell für Schmalspur anzuwenden.
FR-A-2383810 offenbart ein System mit veränderlicher Spurweite für Eisenbahnwagen, wobei die Eisenbahnwagen ein Drehgestell mit veränderlicher Spurweite besitzen, das Achslager aufweist, welche von Seitenträgern eines Drehgestellrahmens durch elastische Vorrichtungen aufgehängt sind, Achsen, die vertikal beweglich in den Achslagern gehalten werden und Achshülsen, die axial verschiebbar auf den Achsen montiert sind, zur Bewegung zwischen einer breiten und einer schmalen Spurstellung. Räder sind zur Drehung auf Lagern auf den Achshülsen gehalten und Achshülsensperrglieder sind an einem Außenumfang der Achshülsen vorgesehen. An den Achslagern sind Achslagersperrvorrichtungen vorgesehen, die mit den Achshülsensperrgliedern in Eingriff treten können, um die Achshülsen an einer axialen Bewegung zu hindern, wenn sich jede der Achshülsen in ihrer breiten oder schmalen Spurstellung befindet und wenn das Gewicht des Drehgestellrahmens über die Achslager auf diese wirkt. Das Dokument offenbart weiterhin Spurweiteänderungsschienen, die Schienen einer breiten Spurweite und jene einer schmalen Spurweite verbinden, und Wagenstützschienen, die sich an einer äußeren Seite dieser und entlang der Spurweiteänderungsschienen, der Schienen mit breiter Spurweite und der Schienen mit schmaler Spurbreite erstrecken, so daß sie an die Achslagern angreifen, um die Achslager bezüglich der Achshülsen anzuheben, so daß die Sperrvorrichtung entkoppelt wird.
Das Dokument offenbart weiterhin Paare von Achslagern, die von Seitenträgern eines Drehgestellrahmens durch elastische Glieder aufgehängt sind und jeweils in ihren oberen Wänden mit Sperrvorrichtungen versehen sind; Wagenstützeinheiten, die jeweils an der unteren Oberfläche jedes Achslagers gebildet sind, um den Körper eines Eisenbahnwagens zu stützen, wenn die Spurweite geändert wird; Achsen, die vertikal beweglich in den Achslagern gehalten werden, wobei deren entgegengesetzte Enden jeweils in den Achslagern aufgenommen sind; Paare von Achshülsen, die jeweils axial verschiebbar zur Bewegung zwischen einer breiten Spurstellung und einer schmalen Spurstellung auf den Achsen befestigt sind; Radpaare, die zur Drehung auf den Paaren von Achshülsen gehalten werden; Paare von Sperrblöcken, die an dem Außenumfang der Achshülsenpaare befestigt sind, wobei jeder eine obere Oberfläche zum Tragen des Gewichtes des Eisenbahnwagens über die Achslager aufweist und Sperrfortsätze, die aus der oberen Oberfläche jedes Sperrblocks hervorragen, um mit den Sperrvorrichtungen der Achslager in Eingriff zu treten, wenn die Achshülse sich in einer Position für die breite Spurweite oder eine schmale Spurweite befindet.
Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System zur Änderung der Spurweite eines Drehgestells für Eisenbahnen zur Verfügung zu stellen, welches mindestens teilweise die Schwierigkeiten des Standes der Technik überwindet.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Drehgestell mit veränderlicher Spurweite für Eisenbahnen zur Verfügung zu stellen, das zumindest teilweise die Schwierigkeiten des Standes der Technik mindert.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt ein Drehgestell für Eisenbahnen mit veränderlicher Spurweite zur Verfügung, dessen Spurweite während des Fahrens geändert werden kann, und das mit hoher Sicherheit und Zuverlässigkeit funktioniert und auf Eisenbahnwagen für schmale Spurweite anwendbar ist und auf solche, die mit Antriebsmotoren ausgerüstet sind, und stellt eine Spurweiteänderungsgleisanordnung zur Verwendung in Kombination mit dem Drehgestell mit veränderlicher Spurweite zur Verfügung.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung stellt ein Drehgestell mit veränderlicher Spurweite für Eisenbahnen zur Verfügung, das einen Radpositionierungs- und Sperrmechanismus aufweist, mit dem die Räder, ohne Spiel zu gestatten, mit hoher Sicherheit und Zuverlässigkeit am Platz arretiert werden können.
Gemäß eines Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein System zur Änderung der Spurweite eines Drehgestells für Eisenbahnen zur Verfügung gestellt, das ein Paar Seitenträger aufweist, um Radachsen über Räder auf einer Eisenbahnschiene zu halten, Achslager, die jeweils unter den Seitenträgern angeordnet sind, um die Enden der Radachsen aufzunehmen, und Achshülsen, die die Räder drehbar auf diesen halten und die jeweils auf den Radachsen entlang der Radachsen verschiebbar befestigt sind, wobei das System beinhaltet: erste Eingriffs vorrichtungen, die auf einer umfänglichen Außenfläche jeder der Achshülsen vorgesehen sind; zweite Eingriffsvorrichtungen, die an einer Innenfläche jeder der Achslager gebildet sind und dazu vorgesehen sind, wahlweise die ersten Eingriffsvorrichtungen in Eingriff zu nehmen, wenn die Räder so positioniert sind, daß sie einer von verschiedenen Spurweiten entsprechen; Spurweiteänderungsschienen, die zwischen zwei Schienen unterschiedlicher Spurweite gelegt sind und dazu vorgesehen sind, daß das Drehgestell für Eisenbahnen auf ihnen rollen kann; und Wagenstützschienen, die parallel zu den Spurweiteänderungsschienen vorgesehen sind, um das Drehgestell für Eisenbahnen in einer vertikalen Richtung von den Hülsen und den Rädern zu trennen, um die zweiten Eingriffsvorrichtungen von den ersten Eingriffsvorrichtungen zu entkoppeln, während das Drehgestell für Eisenbahnen auf den Spurweiteänderungsschienen rollt, so daß die Spurweite geändert wird, ohne das Drehgestell für Eisenbahnen anzuhalten; gekennzeichnet durch: eine Befestigungsvorrichtung um jedes der Achslager und jede der Radachsen aneinander zu befestigen, um die Achslager an einer vertikalen Bewegung bezüglich der Radachsen zu hindern und um die Achslager von den Radachsen freizugeben, bevor das Drehgestell für Eisenbahnen auf den Spurweiteänderungsschienen zu fahren beginnt.
Vorzugsweise weist jede Achse an ihren Endabschnitten jeweils ringförmige Rillen auf, jedes Achslager weist eine Verlängerung auf, die in jede ringförmige Rille der Achse eingepaßt ist, die Befestigungsvorrichtung weist einen keilförmigen Schenkel auf, der angrenzend an die Verlängerung gehalten wird, so daß er in die ringförmige Rille der Achse gedrückt wird, und Keilspannelemente zur Belastung der keilförmigen Schenkel zu der ringförmigen Rille hin, wobei der keilförmige Schenkel die Verlängerung durch seine Keilwirkung gegen die Seitenfläche jeder der ringförmigen Rillen drückt, wenn sie in die ringförmige Rille der Achse gedrückt werden, um das Achslager und die Achse miteinander zu befestigen.
Wünschenswerterweise weist jede Wagenstützschiene eine Keilführungsschiene auf, die quer an dieser vorspringt und die ermöglicht, den keilförmigen Schenkel aus der ringförmigen Rille der Achse entgegen der Belastungskraft der Keilspannelemente zurückzuziehen, um das Achslager von der Achse zu lösen.
Vorzugsweise weist die Spurweiteänderungsgleisanordnung weiterhin Führungsschienen auf, die so gelegt sind, daß sie sich beidseitig und längs der Spurweiteänderungsschienen erstrecken und in Kontakt mit den Seitenflächen der Räder kommen, und Spannelemente zur Spannung der Führungsschienen, um die Führungsschienen in Kontakt mit den Seitenflächen der Räder zu bringen.
Wünschenswerterweise weist jedes Achslager Abstandsbleche zur Dickenanpassung seiner unteren Oberfläche auf, die in Kontakt mit der Wagenstützschiene kommen.
Gemäß eines zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Drehgestell für Eisenbahnen mit veränderlicher Spurweite zur Verfügung gestellt, um automatisch dessen Spurweite zu ändern, während des Befahrens von Spurweiteänderungsschienen, welche Schienen eines Breitspur-Gleises mit breiter Spurweite und Schienen eines Schmalspur-Gleises mit schmaler Spurweite verbinden, wobei das Drehgestell mit veränderlicher Spurweite aufweist: Achslager, die jeweils durch elastische Vorrichtungen von den Seitenträgern eines Drehgestellrahmens aus aufgehängt sind; Achsen, die vertikal beweglich in den Achslagern gehalten werden; eine Achshülse, die axial verschiebbar auf jeder der Achsen zur Bewegung zwischen einer Position für die breite Spurweite und einer Position für die schmale Spurweite befestigt ist; Räder, die jeweils zur Drehung auf den Achshülsen gehalten sind; Antriebsmotoren, die jeweils auf den Achshülsen gehalten sind, um die Räder zur Drehung anzutreiben; an der Hülse vorgesehene Sperrvorrichtungen, die jeweils an den äußeren Umfängen der Achshülsen gebildet sind; und eine an dem Lager vorgesehene Sperrvorrichtung, die an den Achslagern gebildet ist, um jeweils mit den an der Hülse vorgesehenen Sperrvorrichtungen in Eingriff zu treten, um die Achshülsen an der axialen Bewegung zu hindern, wenn sich jede Achshülse an einer Position für die breite Spurweite oder an einer Position für die schmale Spurweite befindet und wenn das Gewicht des Drehgestellrahmens über die Achslager auf sie wirkt, gekennzeichnet durch: Befestigungsvorrichtungen, um jeweils das Achslager und die entsprechende Achse aneinander zu befestigen, um das Achslager an einer vertikalen Bewegung bezüglich der Achshülse zu hindern, und um, unmittelbar bevor das Drehgestell mit veränderlicher Spurweite auf den Spurweiteänderungsschienen zu fahren beginnt, das Achslager von der Achse zu entkoppeln; und durch Wagenstützteile, die jeweils an der unteren Oberfläche jedes Achslagers vorgesehen sind, um den Körper des Drehgestells zu stützen, wenn die Spurweite geändert wird.
Gemäß eines dritten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Drehgestell für Eisenbahnen mit veränderlicher Spurweite zur Verfügung gestellt, zur automatischen Änderung der Spurweite während ein Eisenbahnwagen auf Spurweiteänderungsschienen fährt, die Schienen eines Breitspur-Gleises mit einer breiten Spurweite und Schienen eines Schmalspur-Gleises mit einer schmalen Spurweite verbinden, wobei das Drehgestell mit veränderlicher Spurweite aufweist: Paare von Achslagern, die durch elastische Vorrichtungen von Seitenträgern eines Drehgestellrahmens aus aufgehängt sind und in deren oberen Wänden jeweils Sperrvorrichtungen vorgesehen sind; Wagenstützteile, die jeweils an der unteren Oberfläche jedes Achslagers vorgesehen, um den Körper eines Eisenbahnwagens zu stützen, wenn die Spurweite geändert wird; Achsen, die vertikal bewegbar in den Achslagern gehalten sind, wobei deren gegenüberliegende Enden jeweils in den Achslagern aufgenommen sind; Paare von Achshülsen, die jeweils axial verschiebbar zur Bewegung zwischen einer Position für die breite Spurweite und einer Position für die schmale Spurweite auf den Achsen befestigt sind; Paare von Rädern, die jeweils zur Drehung auf den Achshülsenpaaren gehalten sind; Paare von Sperrblöcken, die jeweils an den äußeren Umfängen der Achshülsenpaare befestigt sind, und die jeweils eine obere Oberfläche zum Tragen des Gewichts des Eisenbahnwagens über die Achslager aufweisen; und Sperrfortsätze, die aus der oberen Oberfläche jedes Sperrblocks herausragen, so daß sie mit den Sperrvorrichtungen der Achslager in Eingriff treten, wenn sich die Achshülse in einer Position für die breite Spurweite oder in einer Position für die schmale Spurweite befindet; dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrvorrichtungen Sperröffnungen sind, die in den oberen Wänden der Achslager vorgesehen sind, so daß sie einen Paßeingriff der Sperrfortsätze in diesen ermöglichen; daß jeder der Sperrfortsätze ein konischer Fortsatz ist, der einen unteren zylindrischen Teil mit im wesentlichen festem Durchmesser und einer festgesetzten Höhe aufweist, und einen oberen, sich verjüngenden konischen Teil; daß jede der Sperröffnungen einen unteren Abschnitt mit im wesentlichen dem gleichen Durchmesser wie jenem des zylindrischen Teiles des konischen Sperrfortsatzes aufweist, und einen oberen Abschnitt mit einem Durchmesser, der größer ist als der des unteren Abschnitts; und daß Schwingungsabsorptionseinheiten jeweils in jeder der Sperröffnungen so vorgesehen sind, daß sie den sich verjüngenden konischen Teil umgeben und in elastischem Kontakt mit dem konischen Teil stehen.
Vorzugsweise weist das Drehgestell mit veränderlicher Spurweite mittige Anschlagvorrichtungen auf, die jeweils von einem Mittelteil jeder Achse hervorragen, um zu verhindern, daß die Achshülse sich über die Position für die schmale Spurweite hinaus zur Mitte der Achse hin bewegt; Endanschlagvorrichtungen, die von entgegengesetzten Endstücken jeder Achse hervorragen, um zu verhindern, daß die Achshülsen sich über die Positionen für die breite Spurweite hinaus zu den Enden der Achse hin bewegen; Gleitelemente, die von beiden Seiten jeder Endanschlagvorrichtung hervorragen und jeweils ein oberes, sich verjüngendes Endstück aufweisen; Führungsöffnungen, die in jedem Achslager vorgesehen sind, um jeweils die Gleitelemente in vertikaler Bewegung zu führen; und Schwingungsabsorptionseinheiten, die jeweils in einem oberen Teil jeder Führungsöffnung vorgesehen sind, so daß sie in elastischem Kontakt mit der Oberfläche des sich verjüngenden oberen Endstücks des Gleitelementes stehen.
Vorzugsweise weist die Schwingungsabsorptionseinheit für den Sperrfortsatz einen äußeren Ring auf, der fest in den oberen Abschnitt der Sperröffnung eingepaßt ist, einen Schwingungsabsorber aus Gummi, der an der Innenfläche des äußeren Rings befestigt ist, und einen inneren Ring, der an der Innenfläche des Gummischwingungsabsorbers befestigt ist, und der innere Ring wird durch den konischen Teil des konischen Sperrfortsatzes bewegt, so daß der Gummischwingungsabsorber verformt wird, wenn der konische Sperrfortsatz in die Sperröffnung eingepaßt wird.
Vorzugsweise weist die Schwingungsabsorptionseinheit für den Sperrfortsatz eine ringförmige Blattfeder mit einem V-förmigen Abschnitt auf.
Wünschenswerterweise weist die Schwingungsabsorptionseinheit für den Sperrfortsatz einen Keilring auf, der in den oberen Abschnitt der Sperröffnung eingepaßt ist, eine Abdeckung, die das obere offene Ende des oberen Abschnitts der Sperröffnung abdeckt und ein elastisches Element, das zwischen der oberen Oberfläche des Keilrings und der Abdeckung angeordnet ist, um den Keilring nach unten zu drücken, wobei der konische Teil des konischen Sperrfortsatzes in Eingriff mit der inneren Umfangsfläche des Keilrings kommt, wenn der konische Sperrfortsatz in die Sperröffnung eingepaßt wird.
Vorzugsweise sind die Gleitelemente Verlängerungen nach außen der entgegengesetzten Seitenflächen der Endanschlagvorrichtungen und die Führungsöffnungen sind Gleitrillen, die in den gegenüberliegenden Seitenwänden des Achslagers vorgesehen sind.
Wünschenswerterweise weist die Schwingungsabsorptionseinheit für das Gleitelement eine Lagerbuchse auf, die in eine Öffnung eingepaßt ist, die in jeder Seitenwand des Achslagers vorgesehen ist, entfernbar an der Seitenwand befestigt ist und eine Aussparungsöffnung zum Inneren des Achslagers aufweist, einen Schwingungsabsorber aus Gummi, der an der Oberfläche der Aussparung der Lagerbuchse befestigt ist und eine Einlage, die so an dem Schwingungsabsorber befestigt ist, daß sie in Kontakt mit dem sich verjüngenden oberen Endstück des Gleitelementes steht.
Vorzugsweise weist die Schwingungsabsorptionseinheit für das Gleitelement eine Blattfeder auf, die einen V-förmigen Quer schnitt besitzt und in elastischem Kontakt mit der Endfläche des sich verjüngenden oberen Endstücks und den gegenüberliegenden Seitenflächen des Gleitelementes steht.
Wünschenswerterweise sind die Gleitelemente Bolzen, die aufwärts von Trägern hervorragen, welche an den gegenüberliegenden Seitenflächen der Endanschlagvorrichtungen hervorragen, und die Führungsöffnungen sind vertikale Durchgangslöcher, die in dem Achslager vorgesehen sind.
Vorzugsweise weist die Schwingungsabsorptionseinheit für das Gleitelement einen äußeren Ring auf, der fest in dem oberen Teil der Führungsöffnung angeordnet ist, einen Schwingungsabsorber aus Gummi, der an der Innenfläche des äußeren Rings befestigt ist, und einen inneren Ring, der an der Innenfläche des Gummischwingungsabsorbers befestigt ist, und der inneren Ring wird durch das sich verjüngende obere Endstück des Gleitelementes so bewegt, daß der elastische Schwingungsabsorber verformt wird, wenn das Gleitelement in die Gleitöffnung eingesetzt wird.
Bei einer Ausführungsform kann die Spurweite ohne Anhalten des Eisenbahnwagens geändert werden, während der Eisenbahnwagen fährt, und die vorliegende Erfindung ist auf Eisenbahnwagen für schmale Spurweite anwendbar und auf Eisenbahnwagen, die mit Antriebsmotoren ausgestattet sind. Da die Sperrglieder der Achslager jeweils mit den Sperrgliedern der Achshülsen in Eingriff treten, um die Achshülsen an einer axialen Bewegung zu hindern, befinden sich, wenn das Gewicht des Eisenbahnwagens auf diese wirkt, die Sperrglieder in sicherem Eingriff, so daß das Drehgestell mit veränderlicher Spurweite für Eisenbahn mit hoher Sicherheit und hoher Zuverlässigkeit funktioniert.
Da die konischen Sperrfortsätze sicher in die Sperröffnungen eingepaßt sind und die Schwingungsabsorptionseinheiten jeweils in elastischen Kontakt mit den Umfangsflächen der konischen Sperrfortsätze kommen, werden dynamische Stöße, die auf das Spiel der konischen Sperrfortsätze in den entsprechenden Sperröffnungen zurückzuführen sind, absorbiert, was den Abrieb von Teilen verhindert und ein hochkonstantes Fahrverhalten sicherstellt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1A ist eine schematische Ansicht von oben eines Drehgestells mit veränderlicher Spurweite einer ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 1B ist eine Seitenansicht des Drehgestells mit veränderlicher Spurweite aus Fig. 1A;
Fig. 2 ist ein Bruchstück einer Längsschnittansicht eines Drehgestells mit veränderlicher Spurweite in der ersten Ausführungsform, das in eine Geometrie für eine schmale Spurweite gesetzt ist;
Fig. 3 ist ein Bruchstück einer Längsschnittansicht des Drehgestells mit veränderlicher Spurweite in der ersten Ausführungsform, das in eine Geometrie für eine Standardspurweite gesetzt ist;
Fig. 4 ist eine entlang der Linie IV-IV in Fig. 3 genommene Querschnittsansicht;
Fig. 5 ist eine entlang der Linie V-V in Fig. 4 genommene Längsschnittansicht;
Fig. 6 ist eine Seitenansicht, die die Beziehung zwischen einer Achse, einem Achslager und einer Sperrvorrichtung zeigt, die in dem Drehgestell mit veränderlicher Spurweite aus Fig. 2 beinhaltet sind;
Fig. 7A ist eine Ansicht von oben einer Gleisanordnung für die Spurweiteänderung in der ersten Ausführungsform;
Fig. 7B ist eine Seitenansicht der Spurweiteänderungsgleisanordnung aus Fig. 7A;
Fig. 8 ist eine vergrößerte Längsschnittansicht einer Achse und der zugehörigen Komponenten, die in einem Drehgestell mit veränderlicher Spurweite einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet sind;
Fig. 9 ist eine vergrößerte Seitenansicht eines Achslagers und der zugehörigen Bauteile, die in einem Drehgestell mit veränderlicher Spurweite der zweiten Ausführungsform beinhaltet sind;
Fig. 10 ist eine Ansicht von oben, die die Beziehung zwischen einem Achslager und einem Sperrblock zeigt, die in dem Drehgestell mit veränderlicher Spurweite in der zweiten Ausführungsform beinhaltet sind;
Fig. 11 ist eine entlang der Linie XI-XI in Fig. 8 genommene Querschnittsansicht;
Fig. 12 ist eine Längsschnittansicht, die die Beziehung zwischen einer Sperröffnung und einem konischen Sperrfortsatz zeigt, die in dem Drehgestell mit veränderlicher Spurweite in der zweiten Ausführungsform beinhaltet sind;
Fig. 13 ist eine halbe Schnittansicht entsprechend Fig. 12;
Fig. 14 ist eine Schnittansicht, die die Beziehung zwischen einem Gleitelement und einer Schwingungsabsorptionseinheit zeigt, die in einem Drehgestell mit veränderlicher Spurweite in der zweiten Ausführungsform beinhaltet sind;
Fig. 15 ist eine entlang der Linie XV-XV in Fig. 14 genommene Schnittansicht;
Fig. 16 ist eine entlang der Linie XVI-XVI in Fig. 15 genommene Schnittansicht;
Fig. 17 ist ein Bruchstück einer Querschnittsansicht einer Spurweiteänderungsgleisanordnung;
Fig. 18 ist eine halbe Schnittansicht einer Modifikation der Schwingungsabsorptionseinheit;
Fig. 19 ist eine Längsschnittansicht einer Schwingungsabsorptionseinheit einer anderen Ausführungsform;
Fig. 20 ist eine Ansicht von oben eines Keilrings;
Fig. 21 ist eine Schnittansicht von oben einer Schwingungsabsorptionseinheit für ein Gleitelement;
Fig. 22 ist eine Schnittansicht von der Seite einer Schwingungsabsorptionseinheit für ein Gleitelement;
Fig. 23 ist eine Seitenansicht einer Schwingungsabsorptionseinheit für ein Gleitelement; und
Fig. 24 ist eine Ansicht von oben einer Schwingungsabsorptionseinheit für ein Gleitelement.
Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 7 beschrieben. Zunächst wird der Aufbau eines Drehgestells mit veränderlicher Spurweite für Eisenbahnen beschrieben. Bezugnehmend auf Fig. 1A sind Achslager 4 von den Seitenträgern 1 eines Drehgestellrahmens durch Achsfedern 2, d. h. elastische Elemente aufgehängt. Die Achsfedern 2 können Schraubenfedern, Luftfedern oder Gummifedern sein. Die flachen unteren Oberflächen der Achslager 3, die als Gleitflächen 3a dienen, befinden sich auf derselben Höhe. Feststehende Achsen 4 sind in den Achslagern 3 gehalten.
Bezugnehmend auf die Fig. 1B, 2 und 3 ist ein Positionierungsfortsatz 5 auf jeder Achse 4 in der Mitte der Achse 4 vorgesehen, und ringförmige Positionierungsrillen 6 sind an jeder Achse 4 in einem Abstand von deren entgegengesetzten Enden vorgesehen. Zwei Achshülsen 7 sind auf jede Achse 4 gesteckt, so daß sie auf der Achse 4 axial bewegbar sind. Jede Achshülse 7 wird in dem Achslager 3 gehalten und durch einen Sperrblock 13 an der Rotation gehindert. Die Achse 4 und die Achshülse 7 werden nicht an einer Rotation relativ zueinander gehindert. Ein Rad 9 wird zur Rotation auf einem Kegelrollenlager 8 in einem im wesentlichen mittigen Abschnitt der Achshülse 7 gehalten. Vorzugsweise ist das Rad 9 ein elastisches Rad, das aus einem Verbundmaterial gebildet ist, welches die ungefederten Massen des Drehgestells und Schwingungsbeschleunigungen reduzieren wird. Ein Stator 10a, der in einem Antriebsmotor 10 beinhaltet ist, ist fest auf der Achshülse 7 an einer Stelle der mehr zur Mitte der Achse 4 gelegenen Seite des Rades 9 montiert. Ein Ende des in dem Antriebsmotor 10 beinhalteten Rotors 10b wird in einem Lager 11 auf der Achshülse 7 gehalten und das andere Ende ist an einer Seitenfläche des Rades 9 befestigt. Eine Bremsscheibe 12 ist an der äußeren Umfangsfläche des Rotors 10b vorgesehen.
Der röhrenartige Sperrblock 13 ist auf einem nahe des Endes der Achse 4 gelegenen Abschnitt der Achshülse 7 montiert und durch Keilwellen 14 fest mit der Achshülse 7 verbunden. Der Sperrblock 13 erstreckt sich in das Achslager 3 hinein, weist gleitende Seitenwände 13a auf, wie in Fig. 4 gezeigt, und ist bezüglich des Achslagers 3 vertikal beweglich.
Wie in Fig. 4 gezeigt, weist der Sperrblock 13 ein Paar oberer geneigter Oberflächen 13b auf, und zwei sich axial erstreckende Sperrfortsätze 15A und 15B derselben Form sind auf jeder oberen geneigten Oberfläche 13b vorgesehen, wie in Fig. 5 gezeigt. Die Sperrfortsätze 15A und 15B weisen einen trapezförmigen Längsschnitt auf. Der Mittenabstand zwischen den Sperrfortsätzen 15A und 15B ist gleich der Hälfte der Differenz zwischen einer breiten Spurweite und einer schmalen Spurweite. Genauer gesagt ist die breite Spurweite die Normalspur mit 1435 mm und die schmale Spurweite ist in dieser Ausführungsform 1067 mm, und somit beträgt der Mittenabstand zwischen den Sperrfortsätzen 15A und 15B (1435-1067)/2 = 184 mm. Sperrkerben 16, die eine zu den Sperrfortsätzen 15A und 15B komplementäre Form aufweisen, sind in den Innenflächen des Achslagers 3, gegenüber der oberen geneigten Oberflächen 13b des Sperrblocks 13 vorgesehen. Wenn der Sperrfortsatz 15A oder 15B in die entsprechende Sperröffnung 16, wie in Fig. 5 gezeigt, eingepaßt ist, kann sich die Achshülse 7 nicht axial bewegen.
Die Lagebeziehung zwischen den Sperrfortsätzen 15A und 15B und der entsprechenden Sperröffnung 16 ist so festgelegt, daß die folgenden Bedingungen eingehalten werden. Der Abstand zwischen dem Räderpaar 9 auf jeder Achse 4 entspricht der schmalen Spurweite wie in Fig. 2 gezeigt, wenn der Sperrfortsatz 15A in die Sperröffnung 16 eingepaßt ist, und der Abstand zwischen dem Räderpaar 9 entspricht der breiten Spurweite wie in Fig. 3 gezeigt, wenn der Sperrfortsatz 15B in die Sperröffnung 16, wie in Fig. 5 gezeigt, eingepaßt ist. Die Sperrfortsätze 15 und die Sperröffnung 16, die jeweils Sperrelemente der Achshülse 7 und des Achslagers 3 sind, können in jeder anderen geeigneten Form als der trapezförmigen Form gebildet sein, vorausgesetzt, daß die Sperrfortsätze 15 und die Sperröffnung 16 in der Lage sind, die Achshülse 7 an einer axialen Bewegung zu hindern, wenn sie sich im Eingriff befinden.
Obwohl bei dieser Ausführungsform zwei Sperrfortsätze 15 und die eine Sperröffnung 16 vorgesehen sind, kann an dem Sperrblock ein Sperrfortsatz 15 und in dem Achslager 3 können zwei Sperröffnungen 16 vorgesehen sein. An dem Achslager kann ein Sperrfortsatz oder zwei Sperrfortsätze vorgesehen sein und an dem Sperrblock 13 können zwei Sperröffnungen oder eine Sperröffnung vorgesehen sein.
Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, weist das Achslager 3 eine Gleitführungsverlängerung 17 mit vertikalen Führungsschenkeln auf. Die Führungsschenkel erstrecken sich vertikal an den entgegengesetzten Seiten eines dünneren Teils der Achse 4, der durch die kreisförmige Rille 6 definiert ist, welche in dem Endabschnitt der Achse 4 gebildet ist. Die Führungsschenkel der Führungsverlängerung 17, die den dünneren Abschnitt der Achse 4 zwischen sich aufnehmen, führen das Achslager 3, wenn sich das Achslager 3 vertikal bezüglich der Achse 4 und der Achshülse 7 bewegt. Die Führungsverlängerung 17 dient auch als Anschlagvorrichtung zur Begrenzung der nach außen gerichteten axialen Bewegung der Achshülse 7.
Bezugnehmend auf die Fig. 2, 3 und 6 wird eine gegabelte Befestigungsvorrichtung 18 in die kreisförmige Rille 6 der Achse 4 eingesetzt. Die Befestigungsvorrichtung 18 weist zwei keilförmige Schenkel 18a und 18b auf. Ein Paar Stangen 19 ist mit der Befestigungsvorrichtung 18 verbunden, und Schraubenfedern 20 erstrecken sich jeweils zwischen den unteren Enden der Stangen 19 und dem Achslager 3, um die Stangen 19 abwärts zu drücken. Somit wird die Befestigungsvorrichtung 18 über die Stangen 19 durch die Schraubenfedern 20 nach unten gedrückt, so daß die keilförmigen Schenkel 18a in die kreisförmige Rille 6 eingesetzt werden. Die Angriffsflächen der Führungsverlängerung 17 oder der Befestigungsvorrichtung 18 sind längsseitig abgeschrägt. Wenn die keilförmigen Schenkel 18a durch die Spannkraft der Schraubenfedern 20 in die kreisförmige Rille 6 gedrückt werden, wird die Führungsverlängerung 17 durch eine Keilwirkung fest gegen die Seitenfläche der kreisförmigen Rille 6 der Achse 4 gedrückt. Demzufolge werden das Achslager 3 und die Achse 4 fest miteinander verbunden, um eine vertikale Bewegung des Achslagers und der Achse 4 relativ zueinander vollständig zu verhindern.
Nachfolgend wird eine Spurweiteänderungsgleisanordnung beschrieben.
Bezugnehmend auf die Fig. 7A und 7B, die einen Teil eines schmalen Gleises einer schmalen Spurweite mit Schmalspurschienen 21, einen Teil eines Standardgleises der Standardspurweite mit Normalspurschienen 22 zeigt, sind die Schmalspurschienen 21 und die Normalspurschienen 22 durch ein Spurweiteänderungsgleis, das Spurweiteänderungsschienen 23 aufweist, verbunden. Die Schienenbreite des Spurweiteänderungsgleises, das die Spurweiteänderungsschienen 23 aufweist, erhöht sich allmählich von deren einem Ende, das mit dem schmalen Gleis verbunden ist, welches die Schmalspurschienen 21 aufweist, bis zu deren anderen Ende, das mit dem Standardgleis verbunden ist, welches die Normalspurschienen 22 aufweist. Teile der Schmalspurschienen 21 und der Normalspurschienen 22 sind angrenzend an das Spurweiteänderungsgleis in schrägen Abschnitten L einer vorbestimmten Länge jeweils gegen die Stoßstellen der Schmalspurschienen 21 und der Spurweiteänderungsschienen 23 bzw. jene der Normalspurschienen 22 und der Spurweiteänderungsschienen 23 hin geneigt, so daß die Stoßstellen um eine vorbestimmte Höhe H gegenüber dem Niveau des schmalen Gleises und des Standardgleises abgesenkt sind.
Führungsschienen 24 sind beidseitig jeder Spurweiteänderungsschienen 23 längs der gesamten Länge der Spurweiteänderungsschienen 23 und Teilen der Schmalspurschienen 21 und der Normalspurschienen 22 angrenzend an die Spurweiteänderungsschienen 23 gelegt. Die gegenüberliegenden Führungsschienen 24 sind durch Federn 25 gegeneinander gespannt, so daß die Führungsschienen 24 jeweils gegen die Seitenflächen der Räder 4 gepreßt werden.
Ein Paar Wagenstützschienen 26 ist an die Außenseite zweier Sätze jeder Schienen 21, 22 bzw. 23 gelegt, so daß sie sich in im wesentlichen horizontaler Ebene in einer festgesetzten Höhe vom Erdboden erstrecken. Die Wagenstützschienen 26 sind so gelegt, daß sie sich genau unterhalb der Gleitflächen 3a der Achslager 3 erstrecken, so daß die Gleitflächen 3a der Achslager 3 in Gleitkontakt mit den Wagenstützschienen 26 kommen. Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, sind auf den Wagenstützschienen 26 Schienen 27 zum Anheben der Befestigungsvorrichtung so gehalten, daß sie sich an der Außenseite der Wagenstützschienen 26 und direkt unter den Stangen 19, die mit den Befestigungsvorrichtungen 18 verbunden sind, erstrecken. Jede Schiene 27 zur Anhebung der Befestigungsvorrichtung weist einen schrägen Abschnitt 1 auf, der einem Abschnitt der Schmalspurschiene 21 angrenzend an den schrägen Abschnitt L entspricht, und der schräg aufwärts zu einem horizontalen Abschnitt verläuft, der dem schrägen Abschnitt L angrenzend an die Schmalspurschiene 21, dem horizontalen Abschnitt der Spurweiteänderungsschiene 23 und dem schrägen Abschnitt L angrenzend an die Normalspurschiene 22 entspricht, und einen schrägen Abschnitt 1, der einem Abschnitt der Normalspurschiene 22 angrenzend an den anderen schrägen Abschnitt L entspricht und der von dem horizontalen Abschnitt schräg abfällt.
Die Wirkungsweise der ersten Ausführungsform wird hier nachfolgend unter der Annahme beschrieben, daß der Eisenbahnwagen von den Schmalspurschienen 21 des schmalen Gleises auf die Normalspurschienen 22 des Standardgleises fährt.
Bezugnehmend auf die Fig. 7A und 7B befindet sich das Drehgestell mit veränderlicher Spurweite in der in Fig. 2 gezeigten Geometrie, während der Eisenbahnwagen auf den Schmalspurschienen 21 fährt und die Sperrfortsätze 15A sind jeweils in die Sperröffnungen 16 eingepaßt. Die Rotoren 10b der Antriebsmotoren 10 rotieren jeweils gemeinsam mit den Rädern 9. Reaktive Drehmomente, die den Antriebsmomenten der Räder 9 entsprechen, werden über die Achshülsen 7, die Gleitwände 13a der Sperrblöcke 13, die Achslager 3 und die Achsfedern 2 auf die Seitenträger 1 des Drehgestellrahmens übertragen, um den Eisenbahnwagen zur Fahrt anzutreiben.
Wenn das Drehgestell mit veränderlicher Spurweite in einen Abschnitt der Schmalspurschienen 21 einfährt, der dem schräg ansteigenden Abschnitt 1 der Hebeschienen 27 entspricht, heben die Hebeschienen 27 die Stangen 19 entgegen der Kraft der Federn 20 an, um die Befestigungsvorrichtungen 18 um einen festgesetzten Abstand anzuheben. Demzufolge wird die Keilwirkung der Befestigungsvorrichtungen 18 weggenommen, wodurch sich die Achslager 3 bezüglich der Achsen 4 vertikal bewegen können. Nachfolgend fährt das Drehgestell mit veränderlicher Spurweite auf den abwärts geneigten Abschnitt L der Schmalspurschienen 21 und beginnt abwärts zu fahren. Unmittelbar nachdem das Drehgestell mit veränderlicher Spurweite begonnen hat, abwärts zu fahren, kommen die Gleitflächen 3a der Achslager 3 in Kontakt mit den Wagenstützschienen 26, und dann werden die Achslager 3 in einer im wesentlichen horizontalen Ebene gehalten, während sich die Achsen 4 und die Achshülsen 7 entsprechend der Neigung des abwärts geneigten Abschnitts L abwärts bewegen. Demzufolge treten die Sperrfortsätze 15A aus den entsprechenden Sperröffnungen 16 heraus, wodurch sich die Achshülsen 7 axial bewegen können. Die Achshülsen 7 können sich axial bewegen, bevor das Drehgestell mit veränderlicher Spurweite das Anschlußende des abwärts geneigten Abschnitts L am Ende erreicht.
Dann beginnt das Drehgestell mit veränderlicher Spurweite auf den Spurweiteänderungsschienen 23 des Spurweiteänderungsgleises zu fahren, das sich allmählich auf das Standardgleis weitet. Dann werden die Räder 9 durch die Führungsschienen 24, die durch die Federn 25 gegen die Räder 9 gespannt sind, geführt, während die Räder auf den Spurweiteänderungsschienen 23 rollen, so daß die Räder 9 zusammen mit den zugehörigen Achshülsen 7 auf den Achsen 4 allmählich nach außen verschoben werden. Wenn das Drehgestell mit veränderlicher Spurweite an dem Anschlußende der Spurweiteänderungsschienen 23 ankommt, kommen die äußeren Enden der Hülsen 7 in Kontakt mit den Verlängerungen 17 der entsprechenden Achslager 3, wie in Fig. 3 gezeigt, und die Achshülsen 7 werden angehalten. In diesem Zustand ist der Abstand zwischen den Radpaaren 9 auf jeder Achse 4 gleich der Standardspurweite, und die Sperrfortsätze 15B befinden sich jeweils gegenüber den Sperröffnungen 16. Da der Drehgestellrahmen des Drehgestells mit veränderlicher Spurweite über die Achslager 3 auf den Wagenstützschienen 26 gehalten wird, während das Drehgestell mit veränderlicher Spurweite auf den Spurweiteänderungsschienen 23 oder auf Abschnitten der Schmalspurschienen 21 oder der Normalspurschienen 22 nahe der Enden der Spurweiteänderungsschienen 23 fährt, sind die Räder 9 und die Achshülsen 7 leicht belastet und somit können die Achshülsen 7 entsprechend der Änderung der Spurweite des Spurweiteänderungsgleises leicht gleiten.
Danach bewegt sich das Drehgestell mit veränderlicher Spurweite von den Spurweiteänderungsschienen 23 auf die Normalspurschienen 22. Während das Drehgestell mit veränderlicher Spurweite auf dem schräg ansteigendem Abschnitt L der Normalspurschienen 22 fährt, bewegen sich die Achsen 4 und die Achshülsen 7 bezüglich der Achslager 3 aufwärts, die Sperrfortsätze 15B nähern sich den entsprechenden Sperröffnungen 16 der Achslager und schließlich werden die Sperrfortsätze 15B in die entsprechenden Sperröffnungen 16 eingepaßt. Demzufolge sind die Achshülsen 7 am Platz arretiert und die Räder 9 sind an Positionen für die Normalspurweite festgestellt.
Dann, wenn das Drehgestell mit veränderlicher Spurweite auf einem Abschnitt des Normalspurgleises fährt, das dem schräg abfallenden Abschnitt 1 der Führungsschienen 27 entspricht, werden die Befestigungsvorrichtungen 18 über die Stangen 19 durch die Federn 20 abgesenkt und pressen die Führungsverlängerungen 17 durch ihre Keilwirkung gegen die Achsen 4, um die Achshülsen 7 fest mit den Achsen 4 zu verbinden.
Das Drehgestell mit veränderlicher Spurweite ist aus folgenden Gründen mit den Befestigungsvorrichtungen 18 ausgestattet. Der Sperrfortsatz 15B jeder Achshülse 7 wird in die Sperröffnung 16 des Achslagers 3 eingepaßt, wenn das Achslager 3 durch das Gewicht des Drehgestellrahmens abgesenkt wird, während das Drehgestell mit veränderlicher Spurweite auf den Normalspurschienen 22 auf dem schräg ansteigenden Abschnitt L fährt. Deshalb wird, selbst wenn das Drehgestell mit veränderlicher Spurbreite anprallt, der Sperrfortsatz 15B nicht aus der Sperröffnung 16 herauskommen, da die vertikale Beschleunigung im Bereich von etwa 0,3 g bis 0,5 g liegt und viel geringer als die Gravitationsbeschleunigung von 1 g ist. Da die Achsfedern 2 wegen ihrer dynamischen Elastizität jedoch leicht in Querrichtung bewegt werden können, besteht die Möglichkeit, daß die Räder sich bezüglich der Achsen 4 bewegen und die Bauteile des Drehgestells mit veränderlicher Spurweite vibrieren und abgerieben werden, wenn zwischen den Verlängerungen 17 der Achslager 3 in den entsprechenden kreisförmigen Rillen 6 der Achsen 4 Spiel gestattet wird. Deshalb wird das Spiel der Verlängerungen 17 in den entsprechenden kreisförmigen Rillen 6 durch die Keilwirkung der Befestigungsvorrichtungen 18 vollständig verhindert, um die vorgenannten Probleme zu lösen.
Wenn ein Zug mit mehreren Eisenbahnwagen über die Spurweiteänderungsgleisanordnung der Fig. 7A und 7B fährt, ist es wünschenswert, die Antriebsmotoren 10 des Eisenbahnwagens, der auf einem Abschnitt des Gleises, welcher der Spurweiteänderungsgleisanordnung entspricht, anzuhalten. Der Eisenbahnwagen kann mit einem Sensor versehen werden, um die Spurweiteänderungsanordnung zu erkennen und die Energiezufuhr zu den Antriebsmotoren 10 kann bei Erkennen der Spurweiteänderungsanordnung durch den Sensor gestoppt werden.
Die Wirkungsweise der ersten Ausführungsform, wenn der Eisenbahnwagen von den Normalspurschienen 22 des Standardgleises auf die Schmalspurschienen 21 des schmalen Gleises fährt, ist umgekehrt der vorangegangenen Wirkung derselben und somit wird die Beschreibung dieser weggelassen.
In dieser Ausführungsform ist ein Stapel aus mehreren Höhenanpassungsblechen 50 mit Schrauben, wie in den Fig. 2, 3, 4 und 6 gezeigt, an der Gleitfläche 3a des Achslagers 3 befestigt. Der Durchmesser jedes Rades 9 nimmt durch Abrieb des Rades 9 ab und der Abstand zwischen der Gleitfläche 3a jedes Achslagers 3 und der Wagenstützschiene 26 nimmt ab. Deshalb werden einige der Abstandsbleche 50 entsprechend der Abnahme des Durchmessers des Rades 9 entfernt, um die Abnahme des Abstandes zwischen der Gleitfläche 3a des Achslagers 3 und der Wagenstützschiene 26 zu kompensieren.
Obwohl sich die gesamte Länge der Wagenstützschienen 26 in dieser Ausführungsform in einer horizontalen Ebene erstreckt und die schrägen Abschnitte L in Abschnitten des Schmalspurgleises und des Normalspurgleises angrenzend an die Spur weiteänderungsschienen 23 des Spurweiteänderungsgleises vorgesehen sind, können sich die jeweiligen Schienen 21, 22 und 23 des Schmalspurgleises, des Normalspurgleises und des Spurweiteänderungsgleises in einer horizontalen Ebene erstrecken und die schrägen Abschnitte können in den Wagenstützschienen 26 vorgesehen sein.
Instandhaltungsarbeiten einschließlich dem Wechseln der Räder 9 und der Kegelrollenlager 8 werden enorm vereinfacht, wenn der Sperrblock 13 von der Achshülse 7 entfernbar ist, und wenn der Abschnitt der Achshülse 7, auf welcher der Sperrblock 13 auf der Achshülse montiert ist, mit einem kleineren Außendurchmesser als dem Innendurchmesser des Kegelrollenlagers 8 geformt ist.
Da die Räder 9 durch die Führungsschienen 24 geführt werden, die durch die Federn 25 gespannt so sind, daß sie in Kontakt mit den Seitenflächen der Räder 9 stehen, können die Räder 9 entsprechend der Änderung der Spurweite des Spurweiteänderungsgleises zum Anpassen der Spurweite sehr gleichmäßig verschoben werden.
Ein Drehgestell mit veränderlicher Spurweite einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 8 bis 24 beschrieben. Das Drehgestell mit veränderlicher Spurweite der zweiten Ausführungsform ist im Aufbau dem Drehgestell mit veränderlicher Spurweite der ersten Ausführungsform ähnlich und somit werden nur Komponenten und Anordnungen des Drehgestells mit veränderlicher Spurweite beschrieben, die sich von jenen des Drehgestells mit veränderlicher Spurweite der ersten Ausführungsform unterscheiden.
Bezugnehmend auf die Fig. 8, 9 und 11 ist ein röhrenförmiger Sperrblock 13 fest auf einem Ende einer Achshülse 7 auf der Seite des Endes einer Achse 4 befestigt. Wie am besten in Fig. 11 gezeigt, sind Außenkeilwellen in einem Abschnitt der Achshülse 7 vorgesehen und Innenkeilwellen, die mit den Außenkeilwellen zusammenpassen, sind in dem Sperrblock 13 vorgesehen, um die Drehung der Achshülse 7 und des Sperrblocks 13 relativ zueinander zu verhindern. Da der Sperrblock 13 in dem Achslager 3 gehalten wird, so daß der Sperrblock 13 sich nicht drehen kann, was später beschrieben wird, kann sich die Achshülse 7 nicht drehen. Der Sperrblock 13 ist auf der Achshülse 7 mit einer Mutter 28, wie in Fig. 8 gezeigt, befestigt, so daß sich der Sperrblock 13 bezüglich der Achshülse 7 nicht axial bewegen kann.
Der Sperrblock 13 ist in dem Achslager 3 aufgenommen. Wie in Fig. 11 gezeigt, steht eine horizontale, die Last tragende obere Oberfläche 13a des Sperrblocks 13 in Kontakt mit der oberen Wand des Achslagers 3, um das Gewicht des Drehgestellrahmens über die Achslager 3 aufzunehmen, und gleitende Seitenflächen 13b stehen in Kontakt mit gleitenden Seitenführungsflächen, die in dem Achslager 3 vorgesehen sind.
Wie in den Fig. 8 und 10 gezeigt, ragt ein Paar konischer Sperrfortsätze 15A und 15B aus der oberen Oberfläche 13a des Sperrblocks 13 heraus. Die konischen Sperrfortsätze 15A und 15B sind in einer festgesetzten Entfernung zueinander beabstandet. Der Mittenabstand zwischen den konischen Sperrfortsätzen 15A und 15B ist gleich der Hälfte der Differenz zwischen einer breiten Spurweite und der Standardspurweite. Genauer gesagt ist in dieser Ausführungsform die breite Spurweite, d. h. eine Standardspurweite gleich 1435 mm und die schmale Spurweite beträgt 1067 mm. Deshalb beträgt der Mittenabstand zwischen den konischen Sperrfortsätzen 15A und 15B (1435 - 1067)/2 = 184 mm.
Eine Sperröffnung 32 und eine Ausweichöffnung 33 sind in der oberen Wand des Achslagers 3 vorgesehen. Der Abstand längs der Achse einer Achse 4 zwischen der Sperröffnung 32 und der Ausweichöffnung 33, d. h. der Mittenabstand, ist gleich dem Mittenabstand zwischen den konischen Sperrfortsätzen 15A und 15B. Wenn der konische Sperrfortsatz 15A oder 15B in die Sperröffnung 32 eingepaßt ist, kann sich die Achshülse 7 nicht axial bewegen. Die Lagebeziehung zwischen den konischen Sperrfortsätzen 15A und 15B und der Sperröffnung 32 ist so festgelegt, daß die folgenden Bedingungen erfüllt sind. Das Rad 9 befindet sich in einer Stellung, die in Fig. 8 durch die durchgezogenen Linien angegeben ist, was der schmalen Spurbreite entspricht, wenn der konische Sperrfortsatz 15A in die Sperröffnung 32 eingepaßt ist, und das Rad 9 befindet sich in einer Position, die durch eine abwechselnd lang und zweimal kurz gestrichelte Linie in Fig. 8 angegeben ist, was der breiten Spurweite entspricht, wenn der konische Sperrfortsatz 15B in die Sperröffnung 32 eingepaßt ist. Der konische Sperrfortsatz 15A wird in der Ausweichöffnung 33 aufgenommen, wenn der konische Sperrfortsatz 15B in die Sperröffnung 32 eingepaßt ist. Der Durchmesser der Ausweichöffnung 33 ist viel größer als der konische Sperrfortsatz 15A.
Bezugnehmend auf die Fig. 12 und 13 weist jeder der konischen Sperrfortsätze 15 (das Bezugszeichen 15 soll benutzt werden, um die beiden konischen Sperrfortsätze 15A und 15B gemeinsam anzugeben) einen zylindrischen unteren Teil 15a und einen konischen oberen Teil 15b auf. Der zylindrische untere Teil 15a besitzt eine Höhe h und einen gleichmäßigen Durchmesser über die Höhe h. Das konische Kopfteil 15b verjüngt sich nach oben. Die Sperröffnung 32 des Achslagers 3 weist einen unteren Abschnitt 32a einer Höhe h und einen oberen Abschnitt 32b auf. Der Durchmesser des unteren Abschnitts 32a ist leicht größer als der des zylindrischen unteren Teils 15a, und der Durchmesser des oberen Abschnitts 32b ist viel größer als jener des unteren Abschnitts 32a.
Eine Schwingungsabsorptionseinheit 34 für den konischen Sperrfortsatz 15 ist in den oberen Abschnitt 32b der Sperröffnung 32 eingepaßt. Die Schwingungsabsorptionseinheit 34 umfaßt einen äußeren Ring 35, der entfernbar an der Umfangsfläche des oberen Abschnitts 32b befestigt ist, einen ringförmigen Schwingungsabsorber 37 aus Gummi, der an der inneren Umfangsfläche des äußeren Rings 35 befestigt ist, und einen inneren Ring 36, der an der inneren Umfangsfläche des Gummischwingungsabsorbers 37 befestigt ist. Der äußere Ring 35 ist mit einem inneren Flansch 35a versehen, der als Rückhaltevorrichtung zum Zurückhalten des inneren Rings 36 oder des Schwingungsabsorbers 37 aus Gummi dient, und mit einem äußeren Flansch 35b. Der äußere Flansch 35b ist mit Schrauben 39 entfernbar an dem Achslager 3 befestigt.
Befindet sich die Schwingungsabsorptionseinheit 34 in einem natürlichen Zustand, wenn keiner der konischen Sperrfortsätze 15 in die Sperröffnung 32 eingepaßt ist, so ist ein festgelegter Spielraum zwischen dem inneren Ring 36 oder dem Gummischwingungsabsorber 37 und dem inneren Flansch 35a, wie in Fig. 13 gezeigt, vorgesehen.
Bezugnehmend auf die Fig. 14, 15 und 16 ragt eine Endanschlagvorrichtung 40 an jedem Ende einer Achse 4 hervor, und Gleitelemente 41 erstrecken sich senkrecht zur Achse der Achse 4 von den gegenüberliegenden Seiten der Endanschlagvorrichtung 40 aus. Jedes Gleitelement 41 weist ein oberes, sich verjüngendes Endstück 41a auf. Eine Öffnung 42 (Fig. 16) ist in einer Seitenwand 3a eines Achslagers 3 vorgesehen, und eine Schwingungsabsorptionseinheit 43 für das Gleitelement 41 ist in die Öffnung 42 eingepaßt. Die Schwingungsabsorptionseinheit 43 umfaßt eine Lagerbuchse 44, die entfernbar in der Öffnung 42 eingepaßt ist, einen Gummischwingungsabsorber 45 und eine Einlage 46, die an dem Gummischwingungsabsorber 45 befestigt ist. Die Lagerbuchse 44 ist mit einer Aussparungsöffnung in das Achslager 3 hinein versehen, und der Gummischwingungsabsorber 45 ist an drei Oberflächen befestigt, welche die Aussparung der Lagerbuchse 44 bestimmen.
Eine Gleitrille 47 ist in der Seitenwand 3a des Achslagers 3 so vorgesehen, daß sie sich in die Aussparung der Lagerbuchse 44 hinein erstreckt. Das obere Ende der Gleitrille 47 öffnet sich in die Aussparung der Lagerbuchse 44. Das Gleitelement 41 ist verschiebbar in die Gleitrille 47 eingepaßt, so daß das obere, sich verjüngende Endstück 41a des Gleitelements 41 in Kontakt mit der Einlage 46 der Schwingungsabsorptionseinheit 43 steht. Wie in Fig. 16 gezeigt, dienen die obere Oberfläche 42a und die untere Oberfläche 42b der Öffnung 42 als eine obere Anschlagfläche und eine untere Anschlagfläche für die Schwingungsabsorptionseinheit 43. Die Wirkungsweise der zweiten Ausführungsform wird nachfolgend unter der Annahme beschrieben, daß der Eisenbahnwagen von den Schmalspurschienen 21 des schmalen Gleises auf die Normalspurschienen 22 des Standardgleises fährt.
Das Drehgestell mit veränderlicher Spurweite weist die in den Fig. 8, 12, 14 und 15 gezeigte Geometrie auf, während der Eisenbahnwagen auf den Schmalspurgleisen 21 fährt, und die konischen Sperrfortsätze 15A sind jeweils in den Sperröff nungen 16 eingepaßt. Antriebsmotoren, nicht gezeigt, treiben die Räder 9 an, um den Eisenbahnwagen zur Fahrt anzutreiben.
Unmittelbar nachdem das Drehgestell mit veränderlicher Spurweite in einen schräg abfallenden Abschnitt L der Schmalspurschienen 21 eingefahren ist, kommen die Gleitflächen 3a der Achslager 3 in Kontakt mit den Wagenstützschienen 26, und danach werden die Achslager 3 durch die Wagenstützschienen 26 in einer im wesentlichen horizontalen Ebene gehalten, während die Achsen 4 und die Achshülsen 7 sich entsprechend der Neigung des schräg abfallenden Abschnitts L bezüglich der Achslager 3 abwärts bewegen. Demzufolge bewegen sich die in den Fig. 14 bis 16 gezeigten Gleitelemente 41 entlang der Gleitrillen 47 abwärts, und die in den Fig. 8 und 12 gezeigten konischen Sperrfortsätze 15A treten aus den entsprechenden Sperröffnungen 32 heraus, wodurch sich die Achshülsen 7 axial bewegen können. Die Achshülsen 7 können sich axial bewegen, bevor das Drehgestell mit veränderlicher Spurweite das Anschlußende des abwärts geneigten Abschnitts L am Ende erreicht. Dann beginnt das Drehgestell mit veränderlicher Spurweite auf den Spurweiteänderungsschienen 23 des Spurweiteänderungsgleises zu fahren, das sich allmählich auf das Standardgleis weitet. Dann werden die Räder 9 durch die Führungsschienen 24 geführt, die durch die Federn 25 gegen die Räder 9 gespannt sind, während die Räder auf den Spurweiteänderungsschienen 23 rollen, so daß die Räder zusammen mit den zugehörigen Achshülsen 7 auf den Achsen 4 allmählich auswärts verschoben werden. Wenn das Drehgestell mit veränderlicher Spurweite an dem Anschlußende der Spurweiteänderungsschienen 23 ankommt, kommen die äußeren Enden der Hülsen 7 in Kontakt mit den entsprechenden Anschlagvorrichtungen 40 und die Achshülsen 7 werden gestoppt. In diesem Zustand ist der Abstand zwischen dem Räderpaar 9 auf jeder Achse 4 gleich der Standardspurweite und die Sperrfortsätze 15B befinden sich jeweils gegenüber den Sperröffnungen 32. Da der Drehgestellrahmen des Drehgestells mit veränderlicher Spurweite über die Achslager 3 auf den Wagenstützschienen 26 gehalten wird, während das Drehgestell mit veränderlicher Spurweite auf den Spurweiteänderungsschienen 23 oder auf Abschnitten der Schmalspurschienen 21 oder der Normalspurschienen 22 nahe der Enden der Spurweiteänderungsschienen 23 fährt, sind die Räder 9 und die Achshülsen 7 leicht belastet, und somit können die Achshülsen 7 entsprechend der Änderung der Spurweite des Spurweiteänderungsgleises leicht entlang der Achsen 4 gleiten.
Danach bewegt sich das Drehgestell mit veränderlicher Spurweite von den Spurweiteänderungsschienen 23 auf die Normalspurschienen 22. Während das Drehgestell mit veränderlicher Spurweite auf dem schräg ansteigenden Abschnitt L der Normalspurschienen 22 fährt, bewegen sich die Achsen 4 und die Achshülsen 7 bezüglich der Achslager 3 aufwärts, die in den Fig. 14 bis 16 gezeigten Gleitelemente 41 gleiten entlang der Gleitrillen 47 aufwärts, die konischen Kopfteile 15b der konischen Sperrfortsätze 15B treten jeweils in die Schwingungsabsorptionseinheiten 43 ein, die konischen Sperrfortsätze 158 werden jeweils in die Sperröffnungen 32 der Achslager 3 eingepaßt und die konischen Sperrfortsätze 15A treten in die Ausweichöffnungen 33 ein. Bezugnehmend auf Fig. 12 durchtritt der konische Kopfteil 15b des konischen Sperrfortsatzes 15B, wenn der konische Sperrfortsatz 15B in die entsprechende Sperröffnung 32 einsetzt, den unteren Abschnitt 32a der Sperröffnung 32 und setzt in den oberen Abschnitt 32b ein, und die konische Oberfläche des konischen Kopfteils 15b kommt in Kontakt mit dem inneren Ring 36 der Schwingungsabsorptionseinheit 34, um den inneren Ring 36 nach oben zu drücken. Dementsprechend wird der Gummischwingungsabsorber 37 zusammengedrückt und die große Spannkraft des zusammen gedrückten Schwingungsabsorbers 37 aus Gummi wirkt auf die Seitenflächen des konischen Sperrfortsatzes 15B.
Die Art des Eingriffs des oberen, sich verjüngenden Endstücks 41a des Gleitelements 41 mit der Schwingungsabsorptionseinheit 43 ist analog dem Eingriff des konischen Kopfteils 15b des konischen Sperrfortsatzes 15B mit der Schwingungsabsorptionseinheit 34; das obere, sich verjüngende Endstück 41a drückt die Einlage 46 nach oben, während sich selbige aufwärts bewegt, um den Schwingungsabsorber 45 aus Gummi zusammenzudrücken.
Da der konische Sperrfortsatz 15B das konische Kopfteil 15b aufweist, kann der konische Sperrfortsatz 15B sicher in die Sperröffnung 32 eingepaßt werden, selbst wenn der konische Sperrfortsatz 15B und die Sperröffnung 32 leicht gegeneinander verschoben sind.
Somit wird die Achshülse 7 an einer axialen Gleitbewegung gehindert und der Abstand zwischen dem Räderpaar 9 auf jeder Achse 4 wird in der Standardspurweite festgestellt. Da der konische Sperrfortsatz 15B durch das Gewicht des Drehgestellrahmens in die Sperröffnung 32 eingepaßt ist, wird der konische Sperrfortsatz 15B niemals zufällig aus der Sperröffnung 32 austreten. Da dynamische Stöße während der Fahrt aufgrund des Spiels des konischen Sperrfortsatzes 15B in der Sperröffnung 32 durch den Schwingungsabsorber 37 aus Gummi absorbiert werden, kann der Abrieb von Bauteilen effizient verhindert werden und eine hohe Fahrstabilität kann sichergestellt werden. Insbesondere, da der Gummischwingungsabsorber 37 zuvor elastisch verformt wird, wenn der konische Sperrfortsatz 15B in die Sperröffnung 32 eingepaßt wird, können die dynamischen Stöße, die durch das Spiel während der Fahrt auftreten, sehr effizient absorbiert werden, und die relative Bewegung des Achslagers 3 und der Achshülse 7 kann effizient unterdrückt werden.
Da der zylindrische untere Teil 15a des konischen Sperrfortsatzes 15B in dem unteren Abschnitt 32a der Sperröffnung 32 aufgenommen wird, die einen im wesentlichen gleichen Durchmesser wie der zylindrische untere Teil 15a aufweist, ist der Kontaktbereich zwischen der Oberfläche des zylindrischen unteren Teils 15a und der Seitenfläche des unteren Abschnitts 32a, wenn der konische Sperrfortsatz 15B in die Sperröffnung 32 eingepaßt ist, vergleichsweise groß, was vorteilhaft für die Festigkeit ist.
Aus einigen Gründen besteht die Möglichkeit, daß der konische Kopfteil 15b des konischen Sperrfortsatzes 15B in den inneren Ring 36 der Schwingungsabsorptionseinheit 34 einschneidet und den Schwingungsabsorber 37 aus Gummi übermäßig verformt, wenn der konische Sperrfortsatz 15B in die Sperröffnung 32 eintritt oder aus dieser heraustritt. Die vorliegende Ausführungsform nutz den inneren Flansch 35a des äußeren Rings 35, der über dem Schwingungsabsorber 37 aus Gummi angeordnet ist, als oberen Anschlag und einen Teil des Achslagers 3 unterhalb des Gummischwingungsabsorbers 37 als einen unteren Anschlag, um die übermäßige Deformation des Gummischwingungsabsorbers 37 zu verhindern.
Da das Gleitelement 41, das an dem Endanschlag 40 hervorragt, in die Gleitrille 47 eingepaßt wird, die in dem Achslager 3 und der Schwingungsabsorptionseinheit 43 vorgesehen ist, werden das Achslager 3 und die Achse 4 in einer feststehenden Lagebeziehung gehalten und somit ist die Lagebeziehung zwischen der Sperröffnung 32 des Achslagers 3 und der Achse 4 fixiert. Demgemäß kann der an der Achshülse 7 befestigte konische Sperrfortsatz 15 sicher in die Sperröffnung 32 eingepaßt werden.
Die Wirkungsweise der zweiten Ausführungsform, wenn der Eisenbahnwagen von den Normalspurschienen 22 des Standardgleises auf die Schmalspurschienen 21 des schmalen Gleises fährt, ist umgekehrt der vorangegangenen Wirkungsweise derselben und somit wird die Beschreibung dieser weggelassen.
Obwohl sich die gesamte Länge der Wagenstützschienen 26 in dieser Ausführungsform in einer horizontalen Ebene erstreckt und die schrägen Abschnitte L in Abschnitten des Schmalspurgleises und des Normalspurgleises angrenzend an die Spurweiteänderungsschienen 23 des Spurweiteänderungsgleises vorgesehen sind, können sich die jeweiligen Schienen 21, 22 und 23 des Schmalspurgleises, des Normalspurgleises und des Spurweiteänderungsgleises in einer horizontalen Ebene erstrecken und die schrägen Abschnitte können in den Wagenstützschienen 26 vorgesehen sein.
Da die Räder 9 durch die Führungsschienen 24, die durch die Federn 25 gespannt werden, so daß sie in Kontakt mit den Seitenflächen der Räder 9 kommen, geführt werden, können die Räder 9 entsprechend der Änderung der Spurweite des Spurweiteänderungsgleises zur Anpassung der Spurweite sehr gleichmäßig verschoben werden.
Fig. 18 zeigt die Schwingungsabsorptionseinheit 34 für den konischen Sperrfortsatz in einer Modifikation. Die in Fig. 18 gezeigte Schwingungsabsorptionseinheit 34 weist eine ringförmige Blattfeder 51 mit einem V-förmigen Abschnitt auf und ist entlang des Umfangs der Sperröffnung 32 eingesetzt. Die Blattfeder 51 weist einen Flansch 51a auf, der mit Schrauben 52 entfernbar an dem Achslager 3 befestigt ist. In der ring förmigen Blattfeder 51 sind Längsschlitze 53 vorgesehen und in der Umfangsfläche der Sperröffnung 32 ist eine Aussparung 54 vorgesehen, um die elastische Deformation der ringförmigen Blattfeder 51 zu ermöglichen.
Die ringförmige Blattfeder 51 wird analog zu dem in Fig. 12 gezeigten Schwingungsabsorber 37 aus Gummi durch den konischen Sperrfortsatz 15 elastisch verformt und wirkt mit ihrer Spannkraft auf den konischen Sperrfortsatz 15. Die Schwingungsabsorptionseinheit 34, die die ringförmige Blattfeder 51 verwendet, besitzt einen einfacheren Aufbau als die in Fig. 12 gezeigte Schwingungsabsorptionseinheit 34, kann einfach hergestellt und zusammengesetzt werden und weist eine größere Haltbarkeit als die in Fig. 12 gezeigte Schwingungsabsorptionseinheit 34 auf.
Fig. 19 zeigt eine Schwingungsabsorptionseinheit 34 für einen konischen Sperrfortsatz in einer anderen Modifikation. Die in Fig. 19 gezeigte Schwingungsabsorptionseinheit weist einen Keilring 57 auf, der fest in den oberen Abschnitt der Sperröffnung 32 eingepaßt ist, eine Abdeckung 55, die mit Schrauben 56 entfernbar an dem Achslager 3 befestigt ist, so daß sie das obere offene Ende des oberen Abschnitts der Sperröffnung 32 abdeckt, und eine Belleville-Feder 58, die zwischen der oberen Oberfläche des Keilrings 57 und der Abdeckung 55 angeordnet ist, um den Keilring 57 nach unten zu drücken. Da die Belleville-Feder 58 einfach eine Vorrichtung ist, um den Keilring 57 nach unten zu drücken, kann selbige durch einen elastischen Gummiring ersetzt werden.
Der konische Teil des konischen Sperrvorsatzes 15 kommt in Eingriff mit der inneren Umfangsfläche des Keilrings 57, wenn der konische Sperrfortsatz 15 in die Sperröffnung eingepaßt wird, und der durch die Belleville-Feder 58 nach unten gedrückte Keilring 57 kommt durch seine eigene Keilwirkung in engen Kontakt mit dem konischen Sperrfortsatz 15. Somit kann der konische Sperrfortsatz 15 im wesentlichen ohne Spiel in der Sperröffnung 32 gehalten werden. Der Keilring 57 ist, wie in Fig. 20 gezeigt, mit einem Schlitz 59 versehen, damit der Keilring 57 elastisch verformt und leicht in die Sperröffnung 32 eingepaßt werden kann. Die Fig. 21 und 22 zeigen die Schwingungsabsorptionseinheit 43 für die Gleitelemente in einer Modifikation. Diese Schwingungsabsorptionseinheit 43 weist eine Abdeckung 61 auf, die entfernbar an der Seitenfläche des Achslagers 3 befestigt ist, so daß sie eine Öffnung 60, die in der Seitenwand des Achslagers 3 vorgesehen ist, abdeckt, und eine U-förmige Blattfeder 62, die einen V- förmigen Querschnitt wie in Fig. 22 gezeigt aufweist und in die Öffnung 60 eingepaßt ist. Eine Aussparung 63 analog der Aussparung 54 (Fig. 18) ist in der Öffnung 60 vorgesehen. Die Wirkungsweise der Schwingungsabsorptionseinheit 43 für das Gleitelement, welche die Blattfeder 62 verwendet, ist im wesentlichen dieselbe wie die der Schwingungsabsorptionseinheit 34 für den konischen Sperrfortsatz.
Die Fig. 23 und 24 zeigen Modifikationen des Gleitelements 41 und der Führungsöffnung. Träger 65 ragen jeweils an entgegengesetzten Enden der Endanschlagvorrichtung 40 hervor, ein Gleitbolzen 66 ist in aufwärts gerichteter Stellung auf jedem Träger 65 befestigt. Das obere Endstück des Gleitbolzens 66 ist in konischer Form abgeschrägt. Führungsdurchgangsöffnungen 67 sind in dem Achslager 3 vorgesehen, um die Gleitbolzen 66 in einer vertikalen Bewegung zu führen. Eine Schwingungsabsorptionseinheit 68 für das Gleitelement ist in einem oberen Teil der Durchgangsöffnung 67 angeordnet. Die Schwingungsabsorptionseinheit 68 weist vollständig denselben Aufbau wie die in Fig. 12 gezeigte Schwingungsabsorptionseinheit 43 für den konischen Sperrfortsatz auf; die Schwingungsabsorptionseinheit 68 beinhaltet einen äußeren Ring, einen Schwingungsabsorber aus Gummi und einen inneren Ring. Selbstverständlich kann die Schwingungsabsorptionseinheit 68 für das Gleitelement eine Blattfeder mit V- förmigem Querschnitt analog der in Fig. 18 gezeigten Blattfeder 51 verwenden.
Während die augenblicklich bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben worden sind, sollte verstanden werden, daß diese Offenbarungen zu Darstellungszwecken erfolgt sind und daß verschiedene Veränderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung, wie in den anhängenden Ansprüchen ausgeführt, abzuweichen.

Claims

1. Ein System zur Änderung der Spurweite eines Drehgestells für Eisenbahnen, das ein Paar Seitenträger (1) aufweist, um Radachsen (4) über Räder (9) auf einer Eisenbahnschiene zu halten, Achslager (3), die jeweils unter den Seitenträgern (1) angeordnet sind, um die Enden der Radachsen (4) aufzunehmen, und Achshülsen (7), die die Räder (9) drehbar auf diesen halten und die jeweils auf den Radachsen (4) entlang der Radachsen verschiebbar befestigt sind, wobei das System beinhaltet:

erste Eingriffsvorrichtungen (15A, 15B), die auf einer umfänglichen Außenfläche jeder der Achshülsen (7) vorgesehen sind;

zweite Eingriffsvorrichtungen (16, 17), die an einer Innenfläche jeder der Achslager (3) gebildet sind und dazu vorgesehen sind, wahlweise die ersten Eingriffsvorrichtungen (15A, 15B) in Eingriff zu nehmen, wenn die Räder (9) so positioniert sind, daß sie einer von verschiedenen Spurweiten entsprechen;

Spurweiteänderungsschienen (23), die zwischen zwei Schienen (21, 22) unterschiedlicher Spurweite gelegt sind und dazu vorgesehen sind, daß das Drehgestell für Eisenbahnen auf ihnen rollen kann; und

Wagenstützschienen (26, 27), die parallel zu den Spurweiteänderungsschienen (23) vorgesehen sind, um das Dreh gestell für Eisenbahnen in einer vertikalen Richtung von den Hülsen (7) und den Rädern (9) zu trennen, um die zweiten Eingriffsvorrichtungen (16, 17) von den ersten Eingriffsvorrichtungen (15A, 15B) zu entkoppeln, während das Drehgestell für Eisenbahnen auf den Spurweiteänderungsschienen (23) rollt, so daß die Spurweite geändert wird, ohne das Drehgestell für Eisenbahnen anzuhalten;

gekennzeichnet durch:

eine Befestigungsvorrichtung (18) um jedes der Achslager (3) und jede der Radachsen (4) aneinander zu befestigen, um die Achslager an einer vertikalen Bewegung bezüglich der Radachsen zu hindern und um die Achslager von den Radachsen freizugeben, bevor das Drehgestell für Eisenbahnen auf den Spurweiteänderungsschienen (23) zu fahren beginnt.

2. Das System zur Änderung der Spurweite eines Drehgestells für Eisenbahnen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es beinhaltet: einen Antriebsmotor (10) für jedes der Räder (9), der einen Stator (10a) aufweist, welcher auf der äußeren Umfangsfläche jeder der Achshülsen (7) gebildet ist.

3. Das System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Achse (4) an ihren jeweiligen Endabschnitten ringförmige Rillen (6) aufweist, daß jedes Achslager (3) eine Verlängerung (17) aufweist, die in jede ringförmige Rille der Achse eingepaßt ist, daß jede Befestigungsvorrichtung (18) keilförmige Schenkel (18a) aufweist, die angrenzend an die Verlängerung gehalten werden, so daß sie in die ringförmige Rille (6) der Achse gedrückt werden, und Keilspannelemente (20) zur Belastung der keilförmigen Schenkel zu jeder ringförmigen Rille hin, wobei die keilförmigen Schenkel (18a) die Verlängerung (17) durch ihre Keilwirkung gegen die Seiten fläche jeder der ringförmigen Rillen (6) drücken, wenn sie in die ringförmige Rille der Achse gedrückt werden, um das Achslager und die Achse aneinander zu befestigen.

4. Das System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Wagenstützschiene (26) eine Keilführungsschiene (27) aufweist, die quer an dieser vorspringt und die gestattet, die keilförmigen Schenkel (18a) aus der ringförmigen Rille (6) der Achse (4) entgegen der Belastungskraft der Keilspannelemente (20) zurückzuziehen, um das Achslager (3) von der Achse (4) zu lösen.

5. Das System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spurweiteänderungsschienen (23) weiterhin Führungsschienen (24) aufweisen, die sich beidseitig und längs der Spurweiteänderungsschienen (23) erstrecken und in Kontakt mit den Seitenflächen der Räder (9) kommen, und Spannelemente (25) zur Spannung der Führungsschienen (24), um die Führungsschienen in Kontakt mit den Seitenflächen der Räder (9) zu bringen.

6. Das System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Achslager (3) Abstandsbleche (50) zur Dickenanpassung seiner unteren Oberfläche aufweist, die in Kontakt mit der Wagenstützschiene (26) kommen.

7. Ein Drehgestell für Eisenbahnen mit veränderlicher Spurweite zur automatischen Änderung seiner Spurweite während des Befahrens von Spurweiteänderungsschienen (23), welche Schienen eines Breitspur-Gleises mit breiter Spurweite und Schienen eines Schmalspur-Gleises mit schmaler Spurweite verbinden, wobei das Drehgestell mit veränderlicher Spurweite aufweist:

Achslager (3), die jeweils durch elastische Vorrichtungen (2) von den Seitenträgern (1) eines Drehgestellrahmens aus aufgehängt sind;

Achsen (4), die vertikal beweglich in den Achslagern (3) gehalten werden;

eine Achshülse (7), die axial verschiebbar auf jeder der Achsen (4) zur Bewegung zwischen einer Position für die breite Spurweite und einer Position für die schmale Spurweite befestigt ist;

Räder (9), die jeweils zur Drehung auf den Achshülsen (7) gehalten sind;

Antriebsmotoren (10), die jeweils auf den Achshülsen (7) gehalten sind, um die Räder (9) zur Drehung anzutreiben;

an der Hülse vorgesehene Sperrvorrichtungen (15A, 15B), die jeweils an dem äußeren Umfang der Achshülsen (7) gebildet sind; und

eine in dem Lager vorgesehene Sperrvorrichtung (16), die in den Achslagern (3) gebildet ist, zum jeweiligen Eingriff mit den an der Hülse vorgesehenen Sperrvorrichtungen (15A, 15B), um die Achshülsen (7) an einer axialen Bewegung zu hindern, wenn sich jede Achshülse an einer Position für die breite Spurweite oder an einer Position für die enge Spurweite befindet und wenn das Gewicht des Drehgestellrahmens über die Achslager (3) auf sie wirkt,

gekennzeichnet durch:

Befestigungsvorrichtungen (18), um jeweils das Achslager (3) und die entsprechende Achse (4) aneinander zu befestigen, um das Achslager an einer vertikalen Bewegung bezüglich der Achshülse (7) zu hindern, und um das Achslager (3) von der Achse (4) zu entkoppeln, unmittelbar bevor das Drehgestell mit veränderlicher Spurweite auf den Spurweiteänderungsschienen (23) zu fahren beginnt; und durch

Wagenstützteile (3a), die jeweils an der unteren Oberfläche jedes Achslagers (3) vorgesehen sind, um den Körper des Drehgestells zu stützen, wenn die Spurweite geändert wird.

8. Ein Drehgestell für Eisenbahnen mit veränderlicher Spurweite, zur automatischen Änderung der Spurweite während ein Eisenbahnwagen auf Spurweiteänderungsschienen (23) fährt, die Schienen eines Breitspur-Gleises mit einer breiten Spurweite und Schienen eines Schmalspur-Gleises mit einer schmalen Spurweite verbinden, wobei das Drehgestell mit veränderlicher Spurweite aufweist:

Paare von Achslagern (3), die durch elastische Vorrichtungen (2) von Seitenträgern (1) eines Drehgestellrahmens aus aufgehängt sind und in deren oberen Wänden jeweils Sperrvorrichtungen (32) vorgesehen sind;

Wagenstützteile (3a), die jeweils an der unteren Oberfläche jedes Achslagers (3) vorgesehen, um den Körper eines Eisenbahnwagens zu stützen, wenn die Spurweite gewechselt wird;

Achsen (4), die vertikal bewegbar in den Achslagern (3) gehalten sind, wobei deren gegenüberliegende Enden jeweils in den Achslagern aufgenommen sind;

Paare von Achshülsen (7), die jeweils axial verschiebbar auf den Achsen (4) zur Bewegung zwischen einer Position für die breite Spurweite und einer Position für die schmale Spurweite befestigt sind;

Paare von Rädern (9), die jeweils zur Drehung auf den Achshülsenpaaren (7) gehaltert sind;

Paare von Sperrblöcken (13), die jeweils an den äußeren Umfängen der Achshülsenpaare (7) befestigt sind, und die eine obere Oberfläche zum Tragen des Gewichts des Eisenbahnwagens über die Achslager (3) aufweisen; und

Sperrfortsätze (15A, 15B), die aus der oberen Oberfläche jedes Sperrblocks (13) herausragen, so daß sie mit den Sperrvorrichtungen (32) der Achslager in Eingriff treuen, wenn sich die Achshülse (7) in einer Position für die breite Spurweite oder in einer Position für die schmale Spurweite befindet;

dadurch gekennzeichnet,

daß die Sperrvorrichtungen (32) Sperröffnungen sind, die in den oberen Wänden der Achslager (3) vorgesehen sind, so daß sie einen Paßeingriff der Sperrfortsätze (15) in diesen ermöglichen;

dadurch, daß jeder der Sperrfortsätze (15) ein konischer Fortsatz ist, der einen unteren zylindrischen Teil (15a) mit im wesentlichen festem Durchmesser und eine festgesetzte Höhe aufweist, und einen oberen, sich verjüngenden konischen Teil (15b)

dadurch, daß jede der Sperröffnungen (32) einen unteren Abschnitt (32a) mit im wesentlichen dem gleichen Durchmesser wie jenem des zylindrischen Teiles (15a) des konischen Sperrfortsatzes aufweist, und einen oberen Abschnitt (32b) mit einem Durchmesser, der größer ist als der des unteren Abschnitts (32a); und

dadurch, daß Schwingungsabsorptionseinheiten (37) jeweils in jeder der Sperröffnungen (32) so vorgesehen sind, daß sie den sich verjüngenden konischen Teil (15b) umgeben und in elastischem Kontakt mit dem konischen Teil stehen.

9. Das Drehgestell mit veränderlicher Spurweite nach Anspruch 8,

gekennzeichnet durch:

mittige Anschlagvorrichtungen (5), die jeweils von einem Mittelteil jeder Achse (4) hervorragen, um zu verhindern, daß die Achshülse (7) sich über die Position für die schmale Spurweite hinaus zur Mitte der Achse hin bewegt;

Endanschlagvorrichtungen (40), die von entgegengesetzten Endstücken jeder Achse (4) hervorragen, um zu verhindern, daß die Achshülsen (7) sich über die Positionen für die breite Spurweite hinaus zu den Enden der Achse hin bewegen;

Gleitelemente (41), die von beiden Seiten jeder Endanschlagvorrichtung (40) hervorragen und jeweils ein oberes, sich verjüngendes Endstück (41a) aufweisen;

Führungsöffnungen, die in jedem Achslager (3) vorgesehen sind, um jeweils die Gleitelemente (41) in vertikaler Bewegung zu führen; und

Schwingungsabsorptionseinheiten (43), die jeweils in einem oberen Teil jeder Führungsöffnung vorgesehen sind, so daß sie in elastischem Kontakt mit der Oberfläche des sich verjüngenden oberen Endstücks (41a) des Gleitelementes stehen.

10. Das Drehgestell mit veränderlicher Spurweite nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsabsorptionseinheit (34) für den Sperrfortsatz einen äußeren Ring (35) aufweist, der fest in den oberen Abschnitt (32b) der Sperröffnung (32) eingepaßt ist, einen elastischen Schwingungsabsorber (37), der an der Innenfläche des äußeren Rings (35) befestigt ist, und einen inneren Ring (36), der an der Innenfläche des Schwingungsabsorbers befestigt ist, und wobei der inneren Ring (36) durch den konischen Teil (15b) des konischen Sperrfortsatzes (15) bewegt wird, so daß der Schwingungsabsorber (37) verformt wird, wenn der konische Sperrfortsatz in die Sperröffnung eingepaßt wird.

11. Das Drehgestell mit veränderlicher Spurweite nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsabsorptionseinheit (34) für den Sperrfortsatz eine ringförmige Blattfeder (51) mit einem V-förmigen Abschnitt aufweist.

12. Das Drehgestell mit veränderlicher Spurweite nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Schwingungsabsorptionseinheit für den Sperrfortsatz einen äußeren Ring (57) aufweist, der in den oberen Abschnitt der Sperröffnung eingepaßt ist, eine Abdeckung (55), die das obere offene Ende des oberen Abschnitts der Sperröffnung abdeckt und ein elastisches Element (58), das zwischen der oberen Oberfläche des Keilrings (57) und der Abdeckung (55) angeordnet ist, um den Keilring nach unten zu drücken, und wobei der konische Teil des konischen Sperrfortsatzes (15) in Eingriff mit der inneren Umfangsfläche des Keilrings (57) kommt, wenn der konische Sperrfortsatz (15) in die Sperröffnung eingepaßt wird.

13. Das Drehgestell mit veränderlicher Spurweite nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitelement (41) Verlängerungen nach außen der entgegengesetzten Seitenflächen der Endanschlagvorrichtungen (40) sind, und daß die Führungsöffnungen Gleitrillen (47) sind, die in den gegenüberliegenden Seitenwänden des Achslagers (3) vorgesehen sind.

14. Das Drehgestell mit veränderlicher Spurweite nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsabsorptionseinheit (43) für die Gleitelemente (41) eine Lagerbuchse (44) aufweist, die in eine Öffnung eingepaßt ist, die in jeder Seitenwand des Achslagers (3) vorgesehen ist, entfernbar an der Seitenwand befestigt ist und eine Aussparungsöffnung zum Inneren des Achslagers aufweist, daß ein elastischer Schwingungsabsorber (45) an der Oberfläche der Aussparung der Lagerbuchse (44) befestigt ist und eine Einlage (46) so an dem Schwingungsabsorber (45) befestigt ist, daß sie in Kontakt mit dem sich verjüngenden oberen Endstück (41a) des Gleitelementes (41) steht.

15. Das Drehgestell mit veränderlicher Spurweite nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsabsorptionseinheit (43) für das Gleitelement (41) eine Blattfeder aufweist, die einen V-förmigen Querschnitt besitzt und in elastischem Kontakt mit der Endfläche des sich verjüngenden oberen Endstücks (41a) und den gegenüberliegenden Seitenflächen des Gleitelementes (41) steht.

16. Das Drehgestell mit veränderlicher Spurweite nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitelemente Bolzen (66) sind, die aufwärts von Trägern (65) hervorragen, welche an den gegenüberliegenden Seitenflächen der Endanschlagvorrichtungen (40) hervorragen, und daß die Führungsöffnungen (67) vertikale Durchgangslöcher sind, die in dem Achslager (3) vorgesehen sind.

17. Das Drehgestell mit veränderlicher Spurweite nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsabsorptionseinheit für das Gleitelement (41) einen äußeren Ring (35) aufweist, der fest in dem oberen Teil der Führungsöffnung angeordnet ist, einen elastischen Schwingungsabsorber (37), der an der Innenfläche des äußeren Rings (35) befestigt ist, und einen inneren Ring (36), der an der Innenfläche des Schwingungsabsorbers befestigt ist, und wobei der inneren Ring (36) durch das sich verjüngende obere Endstück (41a) des Gleitelementes so bewegt wird, daß der elastische Schwingungsabsorber (37) verformt wird, wenn das Gleitelement in die Gleitöffnung eingesetzt wird.