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Eisenbahnzug Die Erfindung bezieht sich auf einen Eisenbahnzug, bei
dem mehrere einachsige Wagen durch Verwendungeines zweiachsigen Wagens zu einem
endlichen Zug zusammengefügt sind.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, einen Eisenbahnzug
zu schaffen, der größere als die sonst üblichen Fahrgeschwindigkeiten zuläßt, indem
der den höheren Fahrgeschwindigkeiten entgegenstehende grundsätzliche Mangel der
heute üblichen Eisenbahnfahrzeuge, nämlich der Sinuslauf, beseitigt wird, ohne dafür
andere Nachteile in Kauf nehmen zu müssen.
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Diese Aufgabe' wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei dem ,
Eisenbahnzug der oben beschriebenen Bauart gleichzeitig die nachstehend genannten,
an sich bekannten Merkmale Anwendung finden, nämlich: r. geteilte Achsen, z. in
Abhängigkeit vom Knickwinkel zwischen jedem Wagen und dem seiner Achse am nächsten
liegenden benachbarten Wagen gesteuerten Achse und 3. tragende Gelenkkupplung zwischen
je zwei Wagen, deren Scheitelpunkt eine feste Lage gegenüber jedem der beiden benachbarten
Wagen besitzt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können an Stelle der geteilten
Achsen -die an sich bekannten Achsen mit unabhängig voneinander sich drehenden Laufrädern
vorgesehen sein.
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Die einzelnen Merkmale, die zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe
gleichzeitig vorhanden sein müssen, waren bereits bekannt, und zwar sowohl je für
sich als auch in gewissen Teilverbindungen. So hatte man bereits einen Eisenbahnzug
vorgeschlagen, der aus mehreren einachsigen Wagen bestand und unter Zuhilfenahme
eines zweiachsigen Wagens zu einem Zug von endlicher Länge zusammengesetzt war,
wobei die einzelnen Wagen untereinander vermittels tragender Gelenkkupplungen miteinander
verbunden wurden. Es fehlte jedoch' die unabhängige Drehbarkeit der Räder auf den
Achsen sowie die Steuerung der Achsen.
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Aus einer anderen Literaturstelle geht nur andeutungsweise die Erkenntnis
hervor, daß man durch die geteilte Achse das Schlingern der Fahrzeuge etwas verringern
könne. Die Erzielung eines sinusfreien Laufes wurde hierbei durch andere als die
der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Mittel erstrebt, ohne daß jedoch der
durch die Erfindung erzielte Erfolg hätte erreicht werden können.
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Weiterhin war ein zweiachsiger Anhängewagen bekannt, dessen beide
Achsen zwangsläufig durch eine Steuerung verbunden sind. Die Steuerung erfolgt von
der Kupplung des Triebwagens aus, und zwar in der Weise, daß
nicht
die Achsen, sondern die Räder für sich nach Art der Kraftfahrzeuge mittels Parallelogrammlenkung
parallel zueinander eingestellt werden. Gegenüber der Erfindung fehlt die cindeutigc
Steuerung einer einzigcii Wagenachse abhängig von dem Knickwinkel der Nachbarwagen;
auch ist das Steuersystem für mehrere Anhänger wegen der ungeregelten Radstellungen
beim Übergang vorn einer Geraden in eine Krümmung nicht brauchbar.
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In einer anderen Literaturstelle sind schließlich Ausführungsbeispiele
eines Zuges behandelt, bei dem zwar ein Teil der Wagen nu-,r eine Achse hat und
sich mit einer tragendani Gelenkkupplung auf den benachbarten `Vagen abstützt. Es
fehlt aber das wesentliche Merkmal, das für den sinusfreien Lauf Bedingung ist,
nämlich die Verwendung geteilter Achsen. Auch enthalten alle diese Ausführungsbeispiele
Maßnahmen, die der Verwirklichung des- ;Erfindungsgedankens entgegenstehen, d. h.
die Bildung eisfies beliebig langen Zuges, bei dem sämtliche Wagenachsen planmäßig
gesteuert sind.
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Die Erfindung wird.nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
:näher erläutert.
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Es stellen dar: Abb. i eine dein Sinuslauf unterworfene ungeteilte
Achse, Abb.2 das Schema einer geteilten Achse, Abb.3 und ¢ die Hintereinanderreihung
der erfindungsgemäßen einachsigem Wagen im Seitenriß und Grundriß, Abb.5 einen aus
drei Wagen gebildeten Eisenbahnzug gemäß der Erfindung im Grundriß und Abb.6 einen
aus fünf Wagen zusamniengesetzten Sclmelltriebzug gemäß der Erfindung in Seitenansicht.
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Jede ungeteilte Achse mit fest aufgeschrumpften Rädern, die konische
Laufflächen besitzen (Abb. i), weist den Sinuslauf auf. Wie sich aus Abb. i ergibt,
bewirkt die Doppelkegelform der Radlaufilächen in Verbindung mit dem Spurkranzspiel,
daß der geometrische Schwerpunkt k der Achse sich grundsätzlich auf einer Sinuslinie
s' bewegt. Die Achse pendelt hierbei aus der Mittellage o in die jeweilige Endlage
o' unter Bildung des Verstellwinkels :, indem sie außer der gewaltsamen Verformung
des Fahrzeug-bzw. Drehgestellrahmens, vor allem die Spiele a und b ausnutzt,
die ihr in Richtung der Spurachse zwischen Achslagerschale und Fahrzeugrahmen zur
Verfügung stehen. Die ideale Stellung der Achse, bei der der Punkt h auf der Spurachse
i liegt und die Richtung der Radachse senkrecht zur Spurachse i steht, ist durchaus
labil; sie verschwindet bei der geringsten, immer vorhandenen Ungleichförmigkeit
der Fahrschienen. Wenn der Sinuslauf einmal eingeleitet ist, so verschwindet er
im eraden fehlerlosen Gleis nicht wieder. Dabei' durchfährt die Achse mit ihrem
Schwerpunkt l,°, entsprechend der 'Sinusbewegung, die Spurachse i in schrägen Lagen
o' (Bild i), während sie ihre Normallage o nur im Augenblick des größten Seitenausschlages
in den Scheiteln der Sinuslinie erreicht.
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In gleichem Sinne, wie die Unregelmäßigkeiten der Fahrzeuge die Sinusbewegung
einleiten, bewirken sie bei einer bereits besteh M.-den Sinusbewegung eine fortlaufende
Verzerrung der Sinuslinie, so daß die wirkliche Bahr- von k einen ungleichmäßigen
Verlauf zeigt, bestehend aus einer Aneinanderreihung von in jedem Augenblick wechselnden
Sinuslinien. Immer aber bleibt der allgemeine Sinuscharakter der Bewegung gewahrt.
Dabei geschieht es, daß Amplitude und Wellenlänge sich laufend ändern und daß die
Amplitude gelegentlich größer werden kann als das Spurkranzspiel. Bei abgenutzten
Radreifen werden die Verhältnisse noch verwikkelter und ungünstiger.
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Die durch den Sinuslauf @ verursachten weiteren Mängel sind eine Beschränkung
der zulässigen Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs, starke Beanspruchung des Wagenkastenverbandes
des Fahrzeugs, des Schienenoberbaues sowie ungünstige Fahrverhältnisse für die Fahrgäste.
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Ein notwendiges Merkmal zur Beseitigung des Sinuslaufs und der damit
zusammenhängenden Mängel besteht in der Anwendung geteilter Achsen. Den grundsätzlichen
Aufbau solcher Achswerke läßt Abb.2 erkennen. Hierbei sind zwei mit dran Radscheiben
fest verbundene Halbachsen ai und a= vorhanden, die mittels eines Hauptlagers b
und eines Führungslagers c, unabhängig voneinander drehbar, in einem gemeinsamen
Achsgehäuse d gelagert sind.
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Solche Achswerke besitzen keinen Eigenlauf mehr, also auch keinen
Sinuslauf. Freilaufend nehmen sie, im Gegensatz zu den. gebräuchlichen Achsen, jede
beliebige Schrägstellung ein, wobei sie von den Schienen rollen. Auch bei kleinen
Abweichungen von der o-Lage läuft der Spurkranz an, ohne jedes Bestreben, von der
Spurkante wieder abzudrehen.
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Derartige Achswerke müssen daher erfindungsgemäß gesteuert werden,
und zwar so, daß sie im geraden Gleis genau senkrecht ;zur Spurachse stehen, im
Gleisbogen aber mit der Richtung des Bogenhalbmessers genau zusammenfallen.
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Zu diesem Zweck sind gemäß Abb.2 unmittelbar an die Achswerke mittels
spielfreier Kreuzgelenke e Steuerelemente (Parallelogrammlenker
)
f angeschlossen, die ihre Bewegung von dem Auftreten eines Knickwinkels zwischen
den lotrechten Mittellängsebenen der -einzelnen benachbarten Wagenkörper ableiten,
so daß die Steuerwinkel an den Achsen Funktionen dieser Knickwinkel sind.
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Die Benutzung eines solchen Knickwinkels als Steuerungsargument setzt
erfindungsgemäß weiterhin voraus, daß zwischen zwei benachbarten Wagenkörpern bzw.
Wagenrahmen ein Scheitelpunkt gefunden wird, der ständig ein fester Bestandteil
sowohl des einen als auch des anderen benachbarten Fahrzeuges ist. Nun nimmt aber
ein z«-ei-oder mehrachsiges Fahrzeug bzw. im Fall von Drehgestellen ein Fahrzeug
mit zwei .Drehzapfen seine eigene 'selbständige Lage ein,; insbesondere bewegt sich
ein Punkt der Stirnwand des eines Fahrzeugs dauernd räuml;ich gegenüber einem Punkt
der anliegenden Stitnwand des benachbarten Fahrzeugs. Aus diesem Grunde muß z. B.
in diesem Falle eine 1Iittelkupplung mindestens in einer lotrechten Querebene beweglich
sein. Mithin lä4t sich die erfindungsgemäße Aufgabe nicht durch Anwendung benachbarter
zwei- oder mehrachsiger Wagen lösen. Die vorliegende Erfindung sieht deshalb grundsätzlich
Fahrzeuge mit einer einzigen Achse a vor (Abb.3 und a), die in der Nähe des einen
Fahrzeugendes gelagert ist; das achsfreie Ende ruht mittels einer tragenden Gelenkkupplung
b auf, dem mit einer Achse versehenen Ende des benachbarten Fahrzeuges. Diese Kupp-Iüng
b bildet den Scheitel des für die Achssteuerung herangezogenen Knickwinkels, der
mittels der Lenker c und f sowie der Reduzierhebelwerked die Steuerlage der Achsea
bestimmt.
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Diese Anordnung kann sich er$.ndungsgemäß an jedem Fahrzeug eines
Zuges wiederholen, der auf diese Weise unendlich lang gemacht werden kann und bei
n Wagen auch n Achsen zählt. Ein endlicher Zug wird am zweckmäßigsten durch die
Einfügung eines zweiachsigen Wagens gewonnen (Abb. 5), der beiderseits die achsfreien
Enden der benachbarten einachsigen Wagen trägt. Die Kupplungen der Endwagen steuern
hierbei sowohl die anliegenden Achsen als auch die Endachsen des Zuges. In dieser
Form erhält der Zug bei it Wagen it + i Achsen. Diese überlegungen haben gezeigt,
daß ein Eisenbahnzug mit sinusfreiem Lauf und dem damit in Verbindung stehenden
Vorteil der Schonung des Schienenoberbaues, des Wagenkastenverbandes der Fahrzeuge
sowie der Fahrgäste bei erhöhten Geschwindigkeiten und geringem Verschleiß nur -
dann erhalten werden kann, wenn sämtliche Merkmale der erfindungsgemäßen Kombination
gleichzeitig vorhanden sind.
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In Abb.6 ist noch das Schema eines aus fünf Wagen zusammengesetzten
Eisenbahnzuges dargestellt, dessen sechs Achsen erfindungsgemäß entsprechend den
Anordnungen nach den Abb.3 bis 5 gesteuert werden.