DE3537564A1 - Untergestell fuer eisenbahnwagen des kippkoerpertyps - Google Patents

Description

HOFFM A.N NI. · E rjLE & - PA RT NER 3537564

PATENT- UND RECHTSANWÄLTE

PATENTANWÄLTE WERNER EITLE, DIPL.-ING. · KLAUS HOFFMANN, DR., DIPL.-ING. · WERNER LEHN, DIPL.-ING.

KLAUS FOCHSLE, DIPL.-ING. · BERND HANSEN, DR., DIPL.-CHEM. · HANS-A. BRAUNS, DR., DIPL.-CHEM. · KLAUS GDRG, DIPL.-ING. KARL KOHLMANN, DIPL.-ΙΝΘ. · HELGA KOLB, DR., DIPL.-CHEM. · BERNHARD VON FISCHERN, DIPL.-ING.

RECHTSANWALT ALEXANDER NETTE

-Ir

42 830/1 p/hl

SO.C.I.MT. Societa¹ Costruzioni Industriali Milano S.p.A.
Mailand / Italien

Untergestell für Eisenbahnwagen des Kippkörpertyps

Die Erfindung bezieht sich auf ein Eisenbahnwagenuntergestell des Kippkörpertyps.

Es ist bekannt, daß Schienenstrecken in der Kurve einen bestimmten Grad an Anhebung des Schienenstrangs aufweisen, um die bei der Beschleunigung auf den Wagen wirkenden Zentrifugalkräfte zu reduzieren.

Solch eine Anhebung erlaubt es, die Kurven mit höheren Geschwindigkeiten zu befahren.

Aus Stabilitätsgründen sind jedoch die Anhebungswerte durch internationale Regeln begrenzt.

um die Kurvengeschwindigkeit der Wagen zu erhöhen, ohne daß unannehmbare Zentrifugalkräfte auf die Passagiere wirken, ist es im Prinzip bekannt, die Position des Körpers des Eisenbahnwagens zu ändern, und zwar durch geeignetes Kippen desselben relativ zu den Fahruntergestellen in Richtung auf die Innenseite der Kurve, was mit

POSTFACH 81O4 2O · ARABELLASTRASSE 4/VIII · ΘΟΟΟ MÜNCHEN 81 TELEFON: CO893 911O86-89 · TELEX: 529619 CPATHEJ · TELEFAX: O89/9183 56 CGR 11 + 110 · TELETEX: 897241 CPATHE)

geeigneten mechanischen Vorrichtungen erfolgt. Auf diese Weise kann zu dem Spurüberhöhungswinkel der Kippwinkel des Körpers hinzuaddiert werden, um so in der Kurve die auf die Passagiere bei hohen Geschwindigkeiten wirkenden Beschleunigungskrafte vollständig oder teilweise zu reduzieren .-■■■■■

Die bekannten Systeme leiden jedoch unter dem Nachteil, daß sie es nicht gestatten, Untergestelle herkömmlicher Form für Kippkörperfahrzeuge zu verwenden, so daß Spezialuntergestelle und -körper gebaut werden müssen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Aufbau für ein Fahrzeuguntergestell zu schaffen, sei es angetrieben oder

lg leerlaufend, sei es für Personenwagen oder für Lokomotiven, welches geeignet ist, den Körper des Wagens in Relation zum Kurvenradius der Spurstrecke für eine höchsterreichbare Geschwindigkeit zu kippen, und zwar bei den allgemeinen Bedingungen der Streckenführung und Strecken-

2Q ausrüstung. Der Aufbau soll so getroffen sein, daß ohne strukturelle Änderungen der bestehenden Fahrzeugkörper oder ohne neue Körper die bestehenden Untergestelle durch solche gemäß der Erfindung ersetzt werden können.

2g Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß vorgesehen ein Untergestell für Eisenbahnwagen des Kippkörpertyps, umfassend einen Rahmen mit einem Kippquerträger zum Abstützen des Körpers des Eisenbahnwagens, wobei die Möglichkeit der Drehung um eine vertikale Achse und eine horizontale

OQ Achse besteht, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spurlager so ausgebildet ist, daß durch dieses sowohl die Drehung des Körpers um die vertikale Achse als auch die Drehung des Körpers um die horizontale Achse möglich ist.

Ein Untergestell gemäß der Erfindung bietet daher relativ zu den bekannten Untergestellen viele Vorteile, wie beispielsweise: strukturell einfacher Aufbau, schnelles Umrüsten bestehender Fahrzeuge ohne große Investierungen für die neuen Fahrzeuge und konsequenterweise: erhebliche Reduzierung der Startinvestierung und erhebliche Reduzierung der Verfügbarkeitsverzögerung an in Dienst zu stellenden Kippkörperfahrzeugen.

Das erfindungsgemäße Untergestell kann einen geschweißten Rahmen haben und aus zwei Seitenteilen und einem oder mehreren Querträgern bestehen, die miteinander zu verschweißen sind. Solche Elemente des Rahmens können ebenso gegossen sein.

. Das Untergestell kann mit Primär- und Sekundäraufhängungen ver sehen sein, die einen derzeit verwendeten Aufbau haben können. Sie sind nicht an den spezifischen Aufbau gebunden, der die variable Position des Kippkörpers relativ zu den

2Q Untergestellen gemäß der Erfindung realisieren.

Das Untergestell kann mit einem Kippquerträger versehen sein, welcher an der Oberseite oder an der Unterseite relativ zu Federn der Sekundäraufhängung positioniert ist.

Das Untergestell kann durch Seitenaufhängungen des pneumatischen Zylindertyps integriert sein oder durch Aufhängungen des pneumatisch-hydraulischen Zylindertyps, dessen Funktion darin besteht, das Zentrum des Spurlagers _rt in der Mitte des Rahmens des Untergestells zu halten, wenn sich der Eisenbahnwagen in der Kurve bewegt, um die Zentrifugalkräfte auszugleichen. Das Kippen des Körpers erfolgt um eine Achse, die auf der Längssymmetrieebene liegt. Auf diese Weise wird das Kippen des Körpers erreicht, welches teilweise oder vollständig die Zentrifugalbeschleunigung

in der Kurve kompensiert.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigt:
Fig. 1 eine teilweise geschnittene Querschnittsansicht

eines Untergestells der Erfindung, Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht, jedoch mit einem

anderen Aufhängungssystem,

Fig. 3 und 4 teilweise geschnittene Querschnittsansichten einer abgeänderten Ausführungsform der Erfindung

mit zwei unterschiedlichen Aufhängungssystemen, Fig. 5 eine Draufsicht auf ein Untergestell gemäß der

Erfindung und

Fig. 6 eine weitere praktische Ausführungsform eines Untergestells, welches teilweise in geschnittener

Seitenansicht dargestellt ist.

Ein sphärisches Spurlager ermöglicht die Drehung eines Kippträgers 3 und des Rahmens 4 des Untergestells in allen Richtungen vertikal zum Körper 2, d.h. sowohl um die vertikale Achse als auch um die horizontale Achse. Das sphärische Spurlager 1 ist mit der vertikalen Sicherheitsdrehachse 20 und mit zwei Paaren von aufeinander zu gerichteten Stützen 21 und 22 (Fig. 5) versehen. Die Stutzen 21 sind fest mit dem oberen Teil des Spurlagers verbunden, wogegen die Stützen 22 mit der unteren Komponente des Spurlagers fest verbunden sind. Der Zweck der Stützen besteht in der geeigneten Begrenzung des Kippwinkels des Spurlagers 1 in der Längsvertikalebene.

Die vorliegende Erfindung beinhaltet alle bemerkenswerten Vorteile der zuvor beschriebenen Art, konsequenterweise zur Vereinfachung des Systems, und zwar aufgrund der Tatsache, daß die zuvor beschriebenen Eigenschaften des sphärischen Spurlagers ebenso für den Zweck verwendet werden, die Winkelbewegung des Körpers zu erzielen, indem

-δι dessen Lage relativ zum Kipprahmen 3 und zum Rahmen des Untergestells 4 in der Quervertikalebene geändert wird, wie dies durch die strichpunktierten Linien dargestellt ist.

Aus Fig. 1 und 2 ist ersichtlich, daß das Spurlager im wesentlichen ein halbkugeliges Hohlteil umfaßt, welches zwischen zwei konjugierten Teilen bewegbar ist, die zusammengehalten werden und jeweils am oszillierenden Querträger 3 und am Körper 2 befestigt sind. Das hohle halbkugelige Teil IQ hat eine solche Öffnung, daß es sich relativ zu den konjugierten Teilen ebenso um eine horizontale Achse drehen kann.

Der Kippantrieb des Körpers 2 relativ zum oszillierenden Querträger 3 in Funktion mit der Zentrifugalkraft F wird

^g mittels hydraulischer Zylinder 5 einfacher Form oder des Teleskoptyps durchgeführt. Die Zylinder 5 sind durch Schutzabdeckungen 17 geschützt.

Die Basis jeden Zylinders ist innerhalb eines geeigneten 2Q Hohlraumes befestigt, welcher im Oszillationsträger 3 vorgesehen ist, während das obere Ende des relevanten Kolbens mit der Zwischenschaltung eines Axiallagers des Kugellagertyps oder eines anderen Typs innerhalb eines entsprechenden Hohlraumes im Körper untergebracht ist, um den davon eingenomme_oc nen Raum zu reduzieren.

Zylinder 15 des pneumatischen Typs oder des pneumatischhydraulischen Typs sind außerdem vorgesehen für den Antrieb der seitlichen aktiven Aufhängung. Sie sind zwischen dem Oszillationsquerträger 3 und den Seitenteilen 4 des Rahmens des Untergestells angebracht. Die Kolben bzw. Kolbenstangen der Zylinder sind durch Schutzabdeckungen 17' abgedeckt.

Anschlagpolster 16 befinden sich zwischen dem Oszillationsquerträger 3 und dem Körper 2 und haben die Funktion des 35

mechanischen Begrenzens der Drehbewegung des Körpers 2 rela-

tiv zum oszillierenden Querträger 3 auf eine maximal zulässige Grenze. Gleichzeitig dienen sie der Vermeidung möglicher gefährlicher Stoßbeanspruchungen der Zylinder

Die Anschlagpolster oder Kissen 16 sind mit Antireibungs-Berührungsflachen für eine starre oder elastische Berührung ebenso versehen wie mit einer Vorrichtung, um nach der Montage auf genaue Weise den Maximalwert des Drehwinkels des Körpers in seinem Kippzustand einzustellen.

Die Anschlagpolster 16 können vom festen oder beweglichen Typ sein. Die Anschlagpolster des beweglichen Typs wirken in ihrer Ruhestellung während des Normalbetriebs des Kippsystems in einem solchen Sinn nur als Hubendpolster.

^p- In ihrem Betriebszustand bewegen sie sich aus ihrem Sitz, welcher hydraulisch und/oder mechanisch betätigt wird, sich entlang demselben Hub bewegt, und zwar um als Sicherheitsvorrichtung zu wirken, die den Körper 2 in seine Vertikallage zurückbringt, und blockiert diesen in seiner Po-

„₀ sition. Hierzu sollte das Kippsystem ausgeschlossen werden. Die beweglichen Polster 16 können ebenso als Notvorrichtung verwendet werden, um die Antriebszylinder 5 total zu ersetzen und um die Kippositionierung zu betätigen.

„ρ- Fig. 1 und 2 unterscheiden sich nur dadurch voneinander, daß in Fig. 1 die Sekundäraufhängung des Untergestells durch pneumatische Federn 6 realisiert ist, während in Fig. 2 herkömmliche Stahlschraubenfedern 6' verwendet werden. In beiden Fällen ist die zweite Aufhängung durch

seitliche und vertikale hydraulische Dämpfer 18 und 19 3D

integriert, wobei diese zwischen dem Querträger 3 und den Seitenteilen 4 des Rahmens des Untergestells angeordnet sind.

Bei dem in Fig. 3 und 4 dargestellten praktischen Ausfüh-35

rungsbeispiel wird die Funktion des Drehens des Untergestells relativ zum Körper in der Horizontalebene durch das untere Spurlager 7 bewirkt, während das Drehen des

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-ιοί Körpers 2 in der Quervertikalebene nur durch das obere Spurlager 8 des zylindrischen Sektorformtyps bewirkt wird. Die vorderen und hinteren Enden (in Längsrichtung gesehen) des Zwischenelementes 9 des Spurlagers sind durch vertikale Wände gebildet und sind geeignet, die Längsstöße aufzufangen, die zwischen dem Körper 2 und dem Untergestell 3,4 auftreten. Grundsätzlich umfaßt das Spurlager in diesem Fall das Zwischenelement 9, welches über eine zylindrische , geometrische Kupplung mit den jeweiligen Spurlagerteilen verbunden ist, die ihrerseits mit dem Körper und mit dem Rahmen verbunden sind, wobei die Achsen der zylindrischen Teile orthogonal zueinander liegen. Die Teile werden durch die vertikale Drehachse 20 miteinander verbunden.

In Fig. 5 ist zwecks der Vereinfachung ein Typ eines Untergestells mit seinen Grundkomponenten dargestellt und hat einen Aufbau gemäß der Erfindung.

Das Untergestell wird von Achsen 10, von Scheibenbremsen 11 und von Bremszylindern 12 gebildet, während der Rahmen des Untergestells gebildet ist durch: Endquerträger 13, Zwischenquerträger 14, Seitenteile 4 sowie durch den oszillierenden Querträger 3, hydraulische Antriebszylinder 5 und das sphärische Spurlager, beispielsweise des in Fig.1 und 2 dargestellten Typs.

In Fig. 6 ist im Querschnitt ein anderer möglicher Typ eines Untergestells der Erfindung dargestellt. Dies erlaubt erwiesenermaßen vorteilhafte Eigenschaften der ErfinoQ dung, die stets aufgrund des einfachen Aufbaus, auf einfache Weise bei jedem Typ von Untergestell verwendet werden kann, das mit einem Kippquerträger 3 versehen ist, um das Untergestell von einem des Normaltyps zu einem des Kippkörpertyps umzuwandeln.

Das Untergestell gemäß Fig. 6 unterscheidet sich von dem gemäß Fig.1-5 darin, daß der Kippquerträger 3 unterhalb der Federn 6 des pneumatischen Typs angeordnet ist oder unterhalb von zylindrischen Schraubenfedern. 5

In dieser Figur wird der Körper 2 durch den Kippquerträger 3 abgestützt, und zwar unter Zwischenschaltung der Federn 6. Derselbe Querträger 3 stützt sich auf den Rahmen des Untergestells 4 unter Zwischenschaltung des Spurlagers des Verbundtyps 7,8,9 der Darstellung in Fig. 3 oder 4, oder unter Zwischenschaltung des Spurlagers des Typs 1 , wie es in Fig. 1 oder 2 dargestellt ist.

Das Kippen des Rahmens 4 des Untergestells in der Kurve und in der horizontalen Ebene erfolgt relativ zum Kippquerträger 3 und somit relativ zum Körper 2, da sich letztere nicht in der Kurve in der Ebene relativ zueinander drehen.

Das Kippen des Körpers 2 und das Kippen des Querträgers 3 in der Quervertikalebene erfolgen immer durch das Spurlager des Verbundtyps 7,8,9 oder mittels des Spurlagers des einfachen Typs 1, relativ zum Rahmen des Untergestells 4.

Die hydraulischen Antriebszylinder 5 verleihen dem kippenden Querträger 3 und somit dem Körper 2 die winkelmäßige Querkippositionierbewegung.

OQ Die Basis der Zylinder 5 ist beispielsweise innerhalb der Seitenteile 4 befestigt, während das obere Ende der relevanten Kolben sich innerhalb eines Hohlraumes abstützt, welcher innerhalb des Querrahmens 3 vorgesehen ist, und zwar unter Zwischenschaltung eines Axiallagers des

ο,- Kugellagertyps oder eines anderen Typs. Das Lager wird dazu

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verwendet, das obere Ende des relevanten Kolbens relativ zum Querträger 3 während der Gleitbewegung, die auftritt, wenn der Rahmen 4 des Untergestells sich bei der Kurvenfahrt dreht, frei gleiten zu lassen. 5

Das in Fig. 6 dargestellte Untergestell ist mit allen fundamentalen Elementen ausgerüstet, die für ein Eisenbahnwagenuntergestell typisch sind. Diese fundamentalen Elemente sind in Fig. 5 dargestellt.

Wie aus der Offenbarung leicht ersichtlich ist, kann ein Eisenbahnwagenuntergestell des Kipptyps, welches mit dem System der Erfindung versehen ist, während des Fahrens in der Kurve mit völliger Sicherheit mit höheren Geschwindigkeiten fahren, als wenn herkömmliche Untergestelle verwendet würden, wobei teilweise oder insgesamt die Wirkung der zentrifugalen Beschleunigung der Passagiere kompensiert wird.

Darüber hinaus kann bei einem Untergestell gemäß der Erfindung der Aufbau des Körpers herkömmlich bleiben, so daß ein Untergestell gemäß der Erfindung ebenso bei bereits existierenden Eisenbahnwagen Anwendung finden kann und somit nur ein Austausch der herkömmlichen Untergestelle erfolgen muß, und zwar mit den bemerkenswerten wirtschaftlichen Vorteilen.

Das offenbarte Untergestell vollzieht ebenso die Funktion der Übertragung aller dynamischen und statischen Kräfte,

oQ die durch die Gewichte erzeugt werden und alle horizontalen dynamischen Längs- und Querkräfte, die durch Traktion, Bremsen und Zentrifugalkräfte erzeugt werden, und zwar in Ergänzung zur Durchführung aller bestehenden Funktionen zwischen Körper und Untergestell, d.h. der Drehung in allen

_(. Ebenen und in allen Richtungen, einschließlich der Drehung des Körpers in der vertikalen Querebene zum Erzielen der Kippositionierwirkung.

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Claims (11)

1. HOFFMrANrN. · EiTLE Ä'RAHTN ER ^rnnr r /

   PATENT-UND RECHTSANWÄLTE

   PATENTANWÄLTE WERNER EITLE, DIPL.-ING. · KLAUS HOFFMANN, DR., DIPL.*ING. ■ WERNER LEHN, DIPL.-ING,

   KLAUS FUCHSLE₁DIPu-ING. · BERND HANSEN₁DR₁₁DIPL₁-CHEm. . HANS-A. BRAUNS^R₁₁DIPL₁-CHEm. . KLAUS GORG, DIPL.-ING. KARL KOHLMANN, DIPL.-ING. · HELGA KOLB, DR., DIPL.-CHEM. · BERNHARD VON FISCHERN, DIPL.-ING.

   RECHTSANWALTALEXANDERNETTE

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   SO.C.I.MI. Societa¹ Costruzioni Industriali Milanο S.p.A.
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   Untergestell für Eisenbahnwagen des Kippkörpertyps

   Patentansprüche

   \\ Untergestell für Eisenbahnwagen des Kippkörpertyps, umfassend einen Rahmen (4) mit einem Kippquerträ- ; ger (3) zum Abstützen des Körpers des Eisenbahnwagens, wobei die Möglichkeit der Drehung um eine vertikale Achse und eine horizontale Achse besteht, dadurch gekennzeichnet , daß ein Spurlager (1 ) so ausgebildet ist, daß durch dieses sowohl die Drehung des Körpers (2) um die vertikale Achse als auch die Drehung des Körpers (2) um die horizontale Achse möglich

   TO ist.
2. 2. Untergestell nach Anspruch X₁ dadurch gekennzeichnet , daß das Spurlager (1) ein im wesentlichen halbkugelförmiges Hohlteil umfaßt, welches zwischen konjugierten Teilen bewegbar ist, die zusammengehalten sind und jeweils mit dem Kippquerträger (3) und dem Körper (2) verbunden ist, daß das halbkugelige Hohlteil mit einer Öffnung ver-

   ROSTFACH 8104 2O -ARABELLASTRASSE^ZVIII · 8000 MÜNCHEN 81 TELEFON: CO 893 9110 86-89 · TELEX: 52S619 CPATHE) · TELEFAX: 089/9183 56 CGR Il + III) · TELETEX: 897241 CPATHE)

   sehen ist, durch die Anschlußteile der konjugierten Teile ragen und die eine solche Dimension hat, daß sich das halbkugelige Hohlteil relativ zu den konjugierten Teilen um die Achse drehen kann.
3. 3. Untergestell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spurlager ein Zwischenteil (9) aufweist, welches mit einer zylindrischen geometrischen Kupplung gekuppelt ist, wobei zugehörige Spurlagerteile jeweils am Rahmen (4) und am Körper (2) befestigt sind, daß die Achsen der zylindrischen Teile orthogonal zueinander angeordnet sind und daß die Teile durch Verbindungsmittel zusammengehalten werden, die ein Drehen der Teile um die Achsen erlauben.
4. 4. Untergestell nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel durch eine Sicherheitsdrehachse (20) gebildet sind, die im wesentlichen vertikal verläuft.
5. 5. Untergestell nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Bewegung des Körpers (2) relativ zum Kippquerträger (3) in vertikaler Querebene um die horizontale Achse hydraulische, einfache oder teleskopische Zylinder (5) zwischen dem Kippquerträger

   (3) und dem Körper (2) angeordnet sind, welche Zylinder vorzugsweise in zugehörigen Hohlräumen des Querträgers und des Körpers untergebracht sind.
6. 6. Untergestell nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben der hydraulischen Zylinder (5) mit

   zugehörigen Axialkugellagern in Ölbad oder andere Niedrigreibungslager vorgesehen sind, um Horizontalbeanspruchun^ gen der zugehörigen Zylinder während der Drehung des Untergestells relativ zum Körper zu vermeiden.
7. 7. Untergestell nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der oszillierende Querträger an seinen entsprechenden Enden mit Anschlagpolstern (16) versehen ist, die vorzugsweise hinsichtlich ihrer Höhe einstellbar sind und mit zugehörigen Polstern zusammenwirken, die am Körper 12) angebracht sind, wobei die Berührungsflächen vom starren oder elastischen Typ sind und aus Antifriktionsmaterial bestehen.
8. 8. Untergestell nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der oszillierende Querträger an seinen entsprechenden Enden mit Anschlagpolstern versehen ist, die aufgrund des Neigungswinkels in der Querebene des Körpers relativ zum oszillierenden Querträger bewegbar sind.
9. 9. Untergestell nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der oszillierende Querträger an seinen entsprechenden Enden mit Anschlag-2Q polstern versehen ist, die in entgegengesetzten Richtungen bewegbar sind und mit dem Körper zusammenwirken, um eine Sicherheitsvorrichtung zu bilden, die den Körper in seine Vertikallage zurückbringt.
10. 10. Untergestell nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es einen oder mehrere Motoren abstützt.
11. 11. Untergestell nach einem oder mehreren der vorher_o gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der oszillierende Querträger (3) den Körper (2) stützt, und zwar unter Zwischenschaltung von Federn (6;' 6'), und daß das Spurlager (1) zwischen dem oszillierenden Querträger (3) und einem festen Querträger des Untergestellrahmens

    positioniert ist.
    ob