CH644806A5 - Axle control for rail vehicles with bogies - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Achssteuerung für Schienenfahrzeuge mit Drehgestellen, welche mittels eines am Fahrzeugrahmen und am Drehgestellrahmen gelenkig befestigten Steuerhebels mindestens eine lenkbare Radachse aufgrund der bei Kurvenfahrt zwischen Fahrzeugrahmen und Drehgestellrahmen auftretenden Verdrehung über eine Hebelanordnung direkt lenkt. The invention relates to an axle control for rail vehicles with bogies, which steers by means of a control lever articulated on the vehicle frame and on the bogie frame at least one steerable wheel axle due to the rotation occurring when cornering between the vehicle frame and bogie frame via a lever arrangement.
Eine derartige Achssteuerung ist aus der CH-PS Nr. 183368 bekannt. Bei dieser bekannten Achssteuerung ist am Steuerhebel zwischen den gelenkigen Verbindungen mit dem Fahrzeugrahmen und dem Drehgestellrahmen ein Hebel schwenkbar befestigt. Dieser Hebel verschiebt ein Achslager der lenkbaren Radachse entsprechend der Bewegungsrichtung des Steuerhebels nach vorne oder hinten, wodurch die lenkbare Radachse gelenkt wird. Infolge dieser Anordnung der Hebel nimmt die Empfindlichkeit dieser Achssteuerung mit zunehmender Streckenkrümmung ab, wobei mit Empfindlichkeit der Achssteuerung die Einsteuerungsänderung der lenkbaren Radachse bezogen auf die zugehörige Einsteuerungsänderung des Drehgestells bezeichnet sei. Such an axis control is known from CH-PS No. 183368. In this known axis control, a lever is pivotally attached to the control lever between the articulated connections to the vehicle frame and the bogie frame. This lever moves an axle bearing of the steerable wheel axle according to the direction of movement of the control lever forwards or backwards, whereby the steerable wheel axle is steered. As a result of this arrangement of the levers, the sensitivity of this axis control decreases with increasing curvature of the route, the sensitivity of the axis control denoting the change in steering of the steerable wheel axle in relation to the associated change in steering of the bogie.
Diese Achssteuerung weist die Vorteile auf, bei Kurvenfahrt die Reibung zwischen Rädern und Schienen zu vermindern, selbsttätig zu arbeiten und bei seitlich des Drehgestells angeordneten Hebeln im Inneren des Drehgestells keinen Platz zu beanspruchen und von aussen gut zugänglich zu sein. This axis control has the advantages of reducing the friction between wheels and rails when cornering, working automatically and not occupying any space inside the bogie with levers arranged on the side of the bogie and being easily accessible from the outside.
Angeregt von dauernd auftretenden Störungen wie z.B. Schlägen schwingen die Drehgestelle von Schienenfahrzeugen ohne Achssteuerungen dauernd um ihre Mitteliage, wodurch die Schienenfahrzeuge bei hohen Fahrgeschwindigkeiten auf geraden Strecken schlingern können. Durch den Einsatz der aus der CH-PS Nr. 183368 bekannten Aussteuerung werden die Drehschwingungen der Drehgestelle verstärkt, da das Lenken der Radachsen aufgrund einer Drehgestellverdrehung die ursprüngliche Drehgestellverdrehung unterstützt und die bekannte Achssteuerung bei geringen Drehgestellaus-5 lenkungen besonders empfindlich ist. Bei diesen verstärkten Drehbewegungen kommt es vor, dass der Spurkranz eines Rads an eine Schiene anschlägt, wobei je nach den Kräfteverhältnissen das betroffene Drehgestell in die Mittellage zurückschwenkt oder ausgelenkt bleibt. Im ersten Fall nimmt das Schlingern des Fahrzeuges zu, io während im zweiten Fall gegensätzlich zum Zweck der Achssteuerung das Schleifen des Spurkranzes an der Schiene die Reibung ver-grössert. Inspired by persistent faults such as The bogies of rail vehicles without axle controls continuously swing around their middle tier, which means that the rail vehicles can lurch on straight lines at high speeds. By using the modulation known from CH-PS No. 183368, the torsional vibrations of the bogies are amplified, since the steering of the wheel axles supports the original bogie rotation due to a bogie rotation and the known axle control is particularly sensitive with small bogie deflections. With these intensified rotary movements, the wheel flange of a wheel strikes a rail, with the bogie affected swiveling back into the central position or remaining deflected, depending on the force conditions. In the first case, the lurching of the vehicle increases, while in the second case, contrary to the purpose of the axle control, the grinding of the wheel flange on the rail increases the friction.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Achssteuerung für Schienenfahrzeuge mit Drehgestellen vorzuschlagen, welche die 15 Reibung zwischen den Rädern und Schienen vermindert, selbsttätig arbeitet und einen stabilen Fahrzeuglauf auch bei hohen Fahrgeschwindigkeiten auf geraden Strecken ermöglicht. The invention has for its object to propose an axle control for rail vehicles with bogies, which reduces the friction between the wheels and rails, works automatically and enables stable vehicle running even at high driving speeds on straight lines.
Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 beanspruchte Achssteuerung gelöst. Eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungs-2o gemässen Achssteuerung ergibt sich aus Anspruch 2. This object is achieved by the axis control claimed in claim 1. An advantageous embodiment of the axis control according to the invention results from claim 2.
Anhand der schematischen Zeichnungen werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen: Two exemplary embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the schematic drawings. Show it:
Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Achssteuerung; Figure 1 is a schematic plan view of a first embodiment of the axis control according to the invention.
2s Fig. 2 eine schematische Seitenansicht einer vertikal angeordneten gleichartigen Achssteuerung, und 2s, FIG. 2 shows a schematic side view of a vertically arranged similar axis control, and
Fig. 3 eine schematische Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Achssteuerung. Fig. 3 is a schematic side view of a second embodiment of the axis control according to the invention.
Eine waagrecht angeordnete Achssteuerung ist in der Fig. 1 in 30 Mittellage mit durchgezogenen Strichen und in ausgelenkter Lage gestrichelt dargestellt, während die strichpunktierte Linie die zeichnerisch festgehaltene Längsmittelachse des zur Achssteuerung gehörigen, nicht näher dargestellten Drehgestells bezeichnet. A horizontally arranged axis control is shown in dashed lines in FIG. 1 in the 30 central position with solid lines and in the deflected position, while the dash-dotted line denotes the longitudinal central axis of the bogie belonging to the axis control, not shown, which is shown in the drawing.
Mit 1 ist der Fahrzeugrahmen des Schienenfahrzeugs bezeichnet. 35 Am Fahrzeugrahmen 1 ist mittels eines Gelenks ein Ende einer Verbindungsstange 2 befestigt, deren anderes Ende mit einem Steuerhebel 3 gelenkig verbunden ist. Der Steuerhebel 3 ist um eine auf dem Drehgestell ortsfeste Schwenkachse 4 schwenkbar und trägt eine Exzenterscheibe 5, die vier Gelenkzapfen aufweist, welche vier Enden 40 von zwei mit zunehmender Streckenkrümmung progressiv zunehmend lenkenden Hebelübersetzungen 6, 7 gelenkig halten. Die beiden Hebelübersetzungen 6, 7, von welchen sich eine nach vorne und die andere nach hinten erstreckt, bestehen aus U-förmigen Gestängen, welche drei gelenkig miteinander verbundene Lenkstangen 45 8, 9, 10 bzw. 11,12,13 aufweisen. Jeweils die mittlere Lenkstange 9, 12 der beiden Hebelübersetzungen 6, 7 weist in ihrer Mitte ein weiteres Gelenk auf, an welchem ein Ausleger 14,15 befestigt ist. Die beiden Ausleger 14, 15 sind gelenkig mit zwei lenkbaren Radachsen 16,17 verbunden. Die beiden lenkbaren Radachsen 16,17 tragen so Räder 18,19. The vehicle frame of the rail vehicle is designated by 1. 35 On the vehicle frame 1, one end of a connecting rod 2 is fastened by means of a joint, the other end of which is articulated to a control lever 3. The control lever 3 can be pivoted about a pivot axis 4 which is stationary on the bogie and carries an eccentric disk 5 which has four pivot pins which hold four ends 40 of two lever ratios 6, 7 which progressively increase with increasing curvature of the route. The two lever ratios 6, 7, one of which extends to the front and the other to the rear, consist of U-shaped linkages which have three articulated steering rods 45 8, 9, 10 and 11, 12, 13. In each case, the middle steering rod 9, 12 of the two lever ratios 6, 7 has a further joint in its center, to which a boom 14, 15 is attached. The two arms 14, 15 are articulated with two steerable wheel axles 16, 17. The two steerable wheel axles 16, 17 thus carry wheels 18, 19.
Die Position des Fahrzeugrahmens 1 bezüglich der Achssteuerung ist durch einen waagrechten und einen senkrechten Strich angedeutet, wobei dem waagrechten Strich die Position eines Querträgers und dem senkrechten Strich die Position eines Längsträgers ent-55 spricht. Bei Kurvenfahrt ist der Fahrzeugrahmen 1 gegenüber der mit dem Drehgestell zeichnerisch festgehaltenen Achssteuerung um einen der Streckenkrümmung entsprechenden Winkel a verdreht, wobei das Drehzentrum die senkrechte Drehachse 20 des Drehgestells ist, welche sich auf dessen Längsmittelachse befindet. Der mit 60 dem Fahrzeugrahmen 1 und dem Drehgestellrahmen gelenkig verbundene, schwenkbare Steuerhebel 3 ist dabei um einen Winkel b verdreht, wobei auch die Exzenterscheibe 5 um einen Winkel b verdreht ist. The position of the vehicle frame 1 with respect to the axis control is indicated by a horizontal and a vertical line, the horizontal line corresponding to the position of a cross member and the vertical line corresponding to the position of a longitudinal member. When cornering, the vehicle frame 1 is rotated relative to the axis control drawn with the bogie by an angle a corresponding to the line curvature, the center of rotation being the vertical axis of rotation 20 of the bogie, which is located on its longitudinal central axis. The pivotable control lever 3, which is pivotally connected to the vehicle frame 1 and the bogie frame, is rotated by an angle b, the eccentric disc 5 also being rotated by an angle b.
Zwei Endgelenke der beiden Hebelübersetzungen 6,7 sind auf 65 einer Seite der Schwenkachse 4 des Steuerhebels 3 gegeneinander um einen Winkel c versetzt an der Exzenterscheibe 5 befestigt. Auf der anderen Seite der Schwenkachse 4 des Steuerhebels 3 sind die beiden anderen Endgelenke der Hebelübersetzungen 6, 7 gleichartig an der Two end joints of the two lever ratios 6, 7 are fixed on one side of the pivot axis 4 of the control lever 3, offset from one another by an angle c, on the eccentric disk 5. On the other side of the pivot axis 4 of the control lever 3, the two other end joints of the lever ratios 6, 7 are similar to the
Exzenterscheibe 5 befestigt. Beim Schwenken der Exzenterscheibe 5 um den Winkel b bewegen sich die beiden äusseren Lenkstangen 8, 10, 11,13 der Hebelübersetzungen 6, 7 gegenläufig um Wegstrecken, welche infolge der Asymmetrie der Hebelübersetzungen 6, 7 verschieden gross sind, wodurch die mit den mittleren Lenkstangen 9, 12 der Hebelübersetzungen 6, 7 verbundenen Ausleger 14,15 etwa um die Differenz e zweier derartiger Wegstrecken entsprechend dem Drehsinn des Steuerhebels 3 gegeneinander oder voneinander geschoben werden. Die Lage der Gelenkpunkte auf der Exzenterscheibe 5 ist so gewählt, dass bei kleineren Auslenkwinkeln a, wie sie bei Fahrt in der Geraden durch den Sinuslauf entstehen, der Weg e praktisch null ist und damit die Radachsen 16,17 starr geführt sind. Eccentric disc 5 attached. When pivoting the eccentric disc 5 by the angle b, the two outer handlebars 8, 10, 11, 13 of the lever ratios 6, 7 move in opposite directions by distances, which are different in size due to the asymmetry of the lever ratios 6, 7, which means that with the middle handlebars 9, 12 of the lever ratios 6, 7 connected booms 14, 15 are pushed against or from each other by approximately the difference e of two such distances in accordance with the direction of rotation of the control lever 3. The position of the articulation points on the eccentric disc 5 is selected such that the path e is practically zero at smaller deflection angles a, such as occur when driving in a straight line through the sinusoidal path, and thus the wheel axles 16, 17 are rigidly guided.
Beim gegenseitigen Verschieben der Ausleger 14, 15 um die Wegdifferenz e werden die beiden lenkbaren Radachsen 16, 17 sowie deren Räder 18,19 um einen Winkel d in bezug aufeinander mit zunehmender Streckenkrümmung progressiv zunehmend gelenkt, wobei sich die senkrechten Schwenkachsen der lenkbaren Radachsen 16,17 auf der Längsmittelachse des Drehgestells befinden. In der Fig. 1 sind die Bewegungen der mechanischen Elemente übertrieben gross dargestellt. Die beschriebene Achssteuerung der Fig. 1 ist derart angeordnet, dass alle Schwenkachsen der Gelenke senkrecht verlaufen und sich alle Hebel und Stangen in waagrechten Ebenen im Inneren des Drehgestells bewegen. When the arms 14, 15 are moved relative to each other by the path difference e, the two steerable wheel axles 16, 17 and their wheels 18, 19 are progressively steered by an angle d with respect to one another with increasing curvature of the route, the vertical pivot axes of the steerable wheel axles 16, 17 are located on the longitudinal center axis of the bogie. In Fig. 1, the movements of the mechanical elements are exaggerated. The described axis control of FIG. 1 is arranged in such a way that all pivot axes of the joints run vertically and all levers and rods move in horizontal planes inside the bogie.
Die Fig. 2 zeigt eine gleichartige Achssteuerung, welche vertikal angeordnet ist. Bei der Achssteuerung der Fig. 2 schwenkt der Fahrzeugrahmen 21 bei Kurvenfahrt mittels der Verbindungsstange 22 den schwenkbaren Steuerhebel 23, dessen Schwenkachse 24 bezüglich des Drehgestellrahmens 25 ortsfest ist. Dabei schwenkt der Steuerhebel 23 die am Steuerhebel 23 befestigte Exzenterscheibe 26, welche die kreuzweise versetzt angeordneten Endgelenke der vorderen und der hinteren U-förmigen, asymmetrischen Hebelübersetzungen 27,28 bewegt. Die derart betätigten, je ein Gestänge bildenden Hebelübersetzungen 27, 28 verschieben über ihre mittleren Lenkstangen 29, 30 die Ausleger 31, 32, welche ihrerseits die Achslager 33, 34 der vorderen und der hinteren lenkbaren Radachsen 35, 36 waagrecht längs des Drehgestellrahmens 25 verschieben. Dadurch werden die lenkbaren Radachsen 35, 36 und die mit den lenkbaren Radachsen 35, 36 verbundenen Räder 37, 38 entsprechend der Schwenkrichtung des Steuerhebels 23 mit zunehmender Streckenkrümmung progressiv zunehmend gelenkt. Der Fahrzeugrahmen 21 liegt mit nicht dargestellten federnden, verdrehbaren Auflagern auf dem Drehgestellrahmen 25 auf, welcher mit Federelementen 39, 40 auf den Achslagern 33, 34 abgestützt ist. Fig. 2 shows a similar axis control, which is arranged vertically. 2, the vehicle frame 21 pivots when turning by means of the connecting rod 22 the pivotable control lever 23, the pivot axis 24 of which is stationary with respect to the bogie frame 25. The control lever 23 pivots the eccentric disk 26 fastened to the control lever 23, which moves the end joints of the front and rear U-shaped, asymmetrical lever ratios 27, 28, which are arranged in a crosswise offset. The lever ratios 27, 28 actuated in this way, each forming a linkage, move the arms 31, 32 via their central steering rods 29, 30, which in turn move the axle bearings 33, 34 of the front and rear steerable wheel axles 35, 36 horizontally along the bogie frame 25. As a result, the steerable wheel axles 35, 36 and the wheels 37, 38 connected to the steerable wheel axles 35, 36 are progressively steered in accordance with the pivoting direction of the control lever 23 with increasing curvature of the route. The vehicle frame 21 lies with resilient, rotatable supports, not shown, on the bogie frame 25, which is supported by spring elements 39, 40 on the axle bearings 33, 34.
In einem zweiten, in der Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung verdreht der Fahrzeugrahmen 41 wie im ersten, oben beschriebenen Ausführungsbeispiel mittels einer Verbindungsstange 42 einen Steuerhebel 43 entsprechend der Streckenkrümmung, wobei die Schwenkachse 44 des Steuerhebels 43 bezüglich des Drehgestell644 806 In a second exemplary embodiment of the invention shown in FIG. 3, as in the first exemplary embodiment described above, the vehicle frame 41 rotates a control lever 43 in accordance with the curvature of the line by means of a connecting rod 42, the pivot axis 44 of the control lever 43 with respect to the bogie 644 806
rahmens 45 ortsfest ist. Der Steuerhebel 43 trägt eine Exzenterscheibe 46, welche eine stückweise spiralförmige Führungskulisse 47 aufweist, in welche ein Zapfen 48 eingreift. Der Zapfen 48 ist an einem Hebel 49 befestigt, welcher an einer in bezug auf den Drehgestellrahmen 45 festen Führung 50 waagrecht verschiebbar ist. Der waagrecht verschiebbare Hebel 49 ist über eine beidseits Gelenke aufweisende Stange 51 und über einen Ausleger 52 mit einem waagrecht verschiebbaren Achslager 53 gelenkig verbunden, auf welchem der Drehgestellrahmen 45 mittels Federelementen 54 aufliegt. Im Achslager 53 ist eine Radachse 55 gelagert, welche mit Rädern 56 fest verbunden ist. Die stückweise spiralförmige Führungskulisse 47 bildet zusammen mit dem Zapfen 48 und dem waagrecht verschiebbaren Hebel 49 eine mit zunehmender Streckenkrümmung progressiv zunehmend lenkende Hebelübersetzung 57. frame 45 is stationary. The control lever 43 carries an eccentric disk 46, which has a piece-shaped spiral guide link 47, in which a pin 48 engages. The pin 48 is fastened to a lever 49 which is horizontally displaceable on a guide 50 which is fixed with respect to the bogie frame 45. The horizontally displaceable lever 49 is connected in an articulated manner via a rod 51 which is articulated on both sides and via a bracket 52 to a horizontally displaceable axle bearing 53, on which the bogie frame 45 rests by means of spring elements 54. A wheel axle 55 is mounted in the axle bearing 53 and is firmly connected to wheels 56. The piece-like spiral guide link 47, together with the pin 48 and the horizontally displaceable lever 49, forms a lever transmission 57 that progressively increases with increasing curvature of the section.
Beim Verdrehen des Steuerhebels 43 entsprechend der Streckenkrümmung gleitet der Zapfen 48 in der Führungskulisse 47 und wird der Hebel 49 waagrecht verschoben, wodurch das Achslager 53 gemäss dem Verlauf der Führungskulisse 47 und dem Drehsinn des Steuerhebels 43 waagrecht, seitlich verschoben wird. Im Gegensatz zur dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann auch eine Exzenterscheibe einen exzentrisch angeordneten Zapfen tragen, welcher mit einem stückweise spiralförmigen Führungsschlitz zusammenwirkt, der bezüglich eines Hebels ortsfest ist. Dazu kann auf dem Hebel eine Platte vorgesehen sein, welche den Führungsschlitz aufweist. When the control lever 43 is rotated in accordance with the curvature of the path, the pin 48 slides in the guide link 47 and the lever 49 is displaced horizontally, as a result of which the axle bearing 53 is laterally displaced horizontally in accordance with the course of the guide link 47 and the direction of rotation of the control lever 43. In contrast to the illustrated embodiment of the invention, an eccentric disc can also carry an eccentrically arranged pin which interacts with a piece-shaped spiral guide slot which is stationary with respect to a lever. For this purpose, a plate can be provided on the lever, which has the guide slot.
Infolge der unlinearen Hebelbewegungen der erfindungsgemässen Achssteuerung nimmt deren Empfindlichkeit mit zunehmender Streckenkrümmung zu, wodurch bei hohen Fahrgeschwindigkeiten auf geraden Strecken ein stabiler Fahrzeuglauf ermöglicht wird, As a result of the non-linear lever movements of the axle control according to the invention, its sensitivity increases with increasing curvature of the route, which enables stable vehicle running at high driving speeds on straight routes,
ohne dass auf das reibungsvermindernde Lenken der Radachsen auf gekrümmten Strecken verzichtet werden muss. without having to do without the friction-reducing steering of the wheel axles on curved routes.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, in den Hebelübersetzungen elastische Teile vorzusehen. Derartige elastische Teile werden bei Drehgestellen mit ungelenkten Radachsen zum Verbessern der Laufeigenschaften der praktisch starr geführten Radachsen eingesetzt. Da bei der erfindungsgemässen Achssteuerung die Radachsen auf gerader Strecke praktisch starr geführt sind, können mit diesen elastischen Teilen die Laufeigenschaften der Radachsen auf geraden Strecken verbessert werden. It is within the scope of the invention to provide elastic parts in the lever ratios. Such elastic parts are used in bogies with unguided wheel axles to improve the running properties of the practically rigidly guided wheel axles. Since in the axle control according to the invention the wheel axles are guided practically rigidly on a straight section, the running properties of the wheel axles on straight sections can be improved with these elastic parts.
In einem Drehgestell kann zum Steuern der lenkbaren Radachsen auf beiden Seiten des Drehgestells eine erfindungsgemässe Achssteuerung vorgesehen sein. Bei einer derartigen Anordnung von zwei Achssteuerungen bewegen sich die beiden gegenüberliegenden Steuerhebel und die beiden gegenüberliegenden verschiebbaren Achslagerpaare gegensinnig. Dabei brauchen innerhalb des Drehgestells keine Schwenklager für die lenkbaren Radachsen vorgesehen zu sein, wodurch die Achssteuerungen bei vertikaler Anordnung derselben innerhalb des Drehgestells keinen Platz beanspruchen. An axle control according to the invention can be provided in a bogie for controlling the steerable wheel axles on both sides of the bogie. With such an arrangement of two axle controls, the two opposite control levers and the two opposite displaceable axle bearing pairs move in opposite directions. There is no need to provide swivel bearings for the steerable wheel axles within the bogie, as a result of which the axle controls do not take up any space when they are arranged vertically within the bogie.
■3 ■ 3
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
R R
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PL | Patent ceased | ||
PL | Patent ceased |