DE4343608C2 - Arrangement for the transmission of movements and forces between components, in particular of rail vehicles - Google Patents
Arrangement for the transmission of movements and forces between components, in particular of rail vehiclesInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
- B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
- B61F5/38—Arrangements or devices for adjusting or allowing self- adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves, e.g. sliding axles, swinging axles
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Übertragung von Bewegungen und Kräften zwischen Bauteilen insbesondere von Schienenfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.The invention relates to an arrangement for transmitting movements and Forces between components, in particular of rail vehicles according to the generic term of the main claim.
Bei Schienenfahrzeugen wie auch bei anderen Fahrzeugen besteht häufig das Problem, bestimmte Relativbewegungen zwischen Bauteilen zuzulassen, andere Relativ bewegungen zu unterbinden und/oder Kräfte zwischen diesen Bauteilen auf eine bestimmte Art zu übertragen. Für dieses Problem seien folgende Fälle beispielhaft genannt:Rail vehicles as well as other vehicles often have the problem Allow certain relative movements between components, others relative prevent movements and / or forces between these components on a certain way to transmit. The following cases are exemplary of this problem called:
- - Zur Verbesserung des Laufverhaltens von Schienenfahrzeugen und zur Verringerung des Verschleißes aus dem Rad-Schiene-Kontakt insbesondere beim Durchfahren von Kurven ist man bestrebt, Radsätzen von Schienenfahrzeugen die Eigenschaft zu verleihen, sich bei Kurvenfahrt relativ zu ihrem Fahr- oder Drehgestell um eine verti kale Achse auszudrehen und radial zum Gleisbogen einzustellen. Dabei sollen die im Rad-Schiene-Kontakt vermittelten Anfahr- und Bremskräfte zwischen Radsatz und Drehgestell übertragen werden, ohne daß es zu einer Längsverschiebung der Rad sätze im Fahr- oder Drehgestell kommt. Da aber bei Fahrten mit hoher Geschwindig keit im geraden Gleis möglichst steif geführte Radsätze gewünscht sind, darf das Ausdrehen des Radsatzes nicht völlig frei erfolgen, sondern soll zwischen definierten Extrempositionen begrenzt, in seiner Dynamik bedämpft und je nach den aktuellen Fahrbetriebsbedingungen beeinflußbar sein. Zusätzlich ist es erwünscht, diese Aus drehbewegung von Radsätzen gegensinnig miteinander zu koppeln.- To improve the running behavior of rail vehicles and to reduce them wear from wheel-rail contact, especially when driving through of curves one endeavors to the property of wheelsets of rail vehicles lend themselves vertically when cornering relative to their bogie or bogie Turn out the kale axis and adjust it radially to the track arch. The should in Wheel-rail contact mediated starting and braking forces between the wheelset and Bogie can be transmitted without causing a longitudinal displacement of the wheel sets in the bogie or bogie. But because when driving at high speed wheel sets that are as stiff as possible are required Turning the wheelset is not completely free, but should be between defined Extreme positions limited, dampened in its dynamics and depending on the current Driving operating conditions can be influenced. In addition, it is desirable to do this coupling the rotational movement of wheel sets in opposite directions.
- - Bei Schienenfahrzeugen mit Drehgestellen soll sich bei Kurvenfahrt jedes Drehgestell relativ zum Wagenkasten um eine vertikale Achse ausdrehen und radial zum Gleis bogen einstellen. Diese Auslenkung soll auch dann möglichst ohne Gegenkräfte und ungehindert erfolgen, wenn hohe Anfahr- und Bremskräfte zwischen Wagenkasten und Drehgestell zu übertragen sind. Unerwünschte Schwingungen müssen verhin dert werden. - In rail vehicles with bogies, each bogie should turn Turn out relative to the car body about a vertical axis and radially to the track adjust bow. This deflection should then as far as possible without counter forces and unimpeded when there are high starting and braking forces between the body and bogie are to be transferred. Undesired vibrations must be avoided be changed.
- - Bei Schienenfahrzeugen mit Drehgestellen ist es erwünscht, daß sich bei Kurvenfahrt die Drehgestelle relativ zueinander um je eine vertikale Achse in bestimmter Weise gegenläufig ausdrehen und radial zum Gleisbogen einstellen. Ein aufeinander abge stimmtes, dynamisch kontrolliertes Gieren der Drehgestelle beeinflußt die Laufeigen schaften des Schienenfahrzeugs und den Verschleiß aus dem Rad-Schien-Kontakt günstig. Auch hier sind unerwünschte Schwingungen zu vermeiden.- In rail vehicles with bogies, it is desirable that when cornering the bogies relative to each other about a vertical axis in a certain way Turn out in opposite directions and adjust radially to the track curve. A coordinated one correct, dynamically controlled yawing of the bogies influences the moving ones the rail vehicle and the wear from the wheel-rail contact Cheap. Unwanted vibrations must also be avoided here.
- - Im normalen Lauf wie auch besonders beim Durchfahren von Kurven treten Kräfte auf, die die Wagenkästen relativ zu ihren Fahr- oder Drehgestellen, auf denen sie vertikal federnd abgestützt sind, aus der senkrechten Lage auslenken, wenn nicht durch zusätzliche Mittel dieses Wanken unterbunden und zusätzliche Aufstandskräfte über Fahr- oder Drehgestelle und Radsätze in die Schiene eingeleitet werden.- Forces occur during normal running and especially when driving through curves on the car bodies relative to their bogies or bogies on which they are are supported vertically, deflect from the vertical position if not prevented this swaying by additional means and additional insurgency forces be introduced into the rail via chassis or bogies and wheel sets.
In der DE 31 23 858 C2, Fig. 4, wird eine dem Gattungsbegriff des Hauptanspruchs ent sprechende Lösung für die gegensinnige Kopplung von zwei Radsätzen in einem Fahr werk vorgeschlagen, bei der an jedem Achslager, das relativ zum Fahrwerk in Längs richtung begrenzt bewegbar ist, die Kolbenstange eines doppelt wirkenden Hydraulik zylinders angelenkt ist, während der Hydraulikzylinder selbst mit dem Fahrwerk ver bunden ist. Eine Arbeitskammer jedes Hydraulikzylinders ist mit der gleichliegenden Arbeitskammer des an dem anderen Achslager des gleichen Radsatzes angelenkten Hydraulikzylinders verbunden; die zweite Arbeitskammer jedes Hydraulikzylinders ist mit der zweiten Arbeitskammer des diagonal gegenüber liegenden Hydraulikzylinders des anderen Radsatzes verbunden. Um die hydraulische Kopplung der Radsätze mit einstell baren Steifigkeits- und Dämpfungswerten betreiben zu können, sind in den die Arbeits kammern der Hydraulikzylinder verbindenden Leitungen Drosselventile mit einstellbarer Drosselwirkung enthalten. Diese technische Lösung zielt auf die Verhinderung einer gleichsinnigen Auslenkung der Radsätze und die Dämpfung eines gleichphasigen Rad satzsinuslaufs. In ihrem Wirkprinzip ist sie auch für die gegensinnige Kopplung zwischen im Gleisbogen selbsttätig radial auslenkenden Radsätzen oder Drehgestellen denkbar.In DE 31 23 858 C2, Fig. 4, a solution corresponding to the preamble of the main claim for the opposite coupling of two wheel sets in a running gear is proposed, in which on each axle bearing, which is movable relative to the chassis in the longitudinal direction to a limited extent , The piston rod of a double-acting hydraulic cylinder is articulated, while the hydraulic cylinder itself is connected to the chassis. A working chamber of each hydraulic cylinder is connected to the same working chamber of the hydraulic cylinder articulated on the other axle bearing of the same wheel set; the second working chamber of each hydraulic cylinder is connected to the second working chamber of the diagonally opposite hydraulic cylinder of the other wheel set. In order to be able to operate the hydraulic coupling of the wheel sets with adjustable stiffness and damping values, throttle valves with adjustable throttling action are contained in the lines connecting the working chambers of the hydraulic cylinders. This technical solution aims to prevent the wheel sets from being deflected in the same direction and to dampen an in-phase wheel set sine run. In terms of its operating principle, it is also conceivable for the opposite coupling between wheel sets or bogies that automatically deflect radially in the track curve.
In der DE 33 31 559 C2 sind für die Einleitung von gegensinnigen Wendebewegungen zweier Radsätze doppelt wirkende Hydraulikzylinder in gleicher Weise wie in der vorigen Quelle angeordnet, jedoch sind die Arbeitskammern der in Längsrichtung des Fahrzeugs hintereinanderliegenden Hydraulikzylinder miteinander verbunden. In Verbindungs leitungen sind zur dynamischen Dämpfung der Wendebewegung der gekoppelten Achsen Drosselglieder eingebaut. In einer Variante (Anspruch 5.) soll mittels in die Verbindungsleitung eingefügter Druckbegrenzungsventile die Wendebewegung erst ab einer bestimmten Kraft einsetzen. Die letztgenannte Ausführung widerspricht aber der Bestrebung, die Wendebewegung der Achsen möglichst ungehindert zuzulassen. Ein weiterer Nachteil ist, daß beim Schleudern oder Gleiten einer Achse (gleichzeitiges Durchdrehen oder Gleiten der Schienenräder eines Radsatzes beim Anfahren oder Bremsen) auch die andere Achse eine Translationsbewegung in Längsrichtung des Schienenfahrzeugs ausführt, gegen die Endanschläge fährt und damit ihre Fähigkeit zur radialen Einstellung im Gleisbogen verliert. Ein einseitiges Schleudern oder Gleiten eines Schienenrades würde eine ungewollte Wendebewegung beider Radsätze verursachen.In DE 33 31 559 C2 are for the initiation of opposite turns two wheel sets double acting hydraulic cylinders in the same way as in the previous one Source arranged, however, the working chambers are in the longitudinal direction of the vehicle hydraulic cylinders connected one behind the other. In connection Cables are used for dynamic damping of the turning movement of the coupled Axis throttles installed. In a variant (claim 5) is to be in the Connection line of inserted pressure relief valves only from the turning movement use a certain force. The latter version contradicts the Efforts to allow the axes to move as freely as possible. A Another disadvantage is that when spinning or sliding an axis (simultaneous Spinning or sliding the rail wheels of a wheelset when starting or Braking) also the other axis a translational movement in the longitudinal direction of the Rail vehicle runs against the end stops and thus their ability to radial setting in the track curve loses. A one-sided skidding or sliding one Rail wheel would cause an unwanted turning movement of both wheel sets.
Für die Führung von Radsätzen durch Kräfte, die nicht aus dem Rad-Schiene-Kontakt entstehen, sondern durch eine separate Steuereinrichtung zwangseingeprägt werden, vermittelt die DE 30 04 082 C2 die Kenntnis einer Anordnung mit einer hydraulischen Steuereinrichtung für jedes zwischen einem Achslagergehäuse und Fahrzeug- oder Drehgestellrahmen angeordnete hydraulische Wirkelement. Eine derartige Anordnung bringt unerwünschten Massenzuwachs ins Drehgestell und erfordert einen hohen Platz bedarf für Wirkelemente, hydraulisches Leistungsaggregat und Steuerungseinrichtungen.For guiding wheel sets by forces that are not in contact with the wheel-rail arise, but are forced by a separate control device, DE 30 04 082 C2 conveys knowledge of an arrangement with a hydraulic Control device for each between an axle bearing housing and vehicle or Hydraulic active element arranged in bogie frame. Such an arrangement brings unwanted mass increase in the bogie and requires a large space required for active elements, hydraulic power unit and control devices.
Aus der DE 25 53 310 ist ein Schienenfahrzeug bekannt, bei dem die Übertragung von Anfahr- und Bremskräften zwischen drehzapfenlosem Drehgestell und Fahrzeug rahmen über eine hydraulische Zylinderanordnung erfolgt, mit der gleichzeitig das Aus schwenken der Drehgestelle bei Bogenfahrt begünstigt wird.From DE 25 53 310 a rail vehicle is known in which the transmission of start-up and braking forces between the pivotless bogie and the vehicle frame takes place via a hydraulic cylinder arrangement, with which the off at the same time swiveling the bogies is favored when traveling through bends.
Aus der DE-AS 11 76 693 ist eine Einrichtung zur Stabilisierung und Dämpfung der Wankbewegung von Schienenfahrzeugen zu entnehmen, bei der seitlich am Wagenkasten paarweise angeordnete Dämpfer angeordnet sind, deren obere und untere Arbeitskammern über Kreuz miteinander verbunden sind. Mittels in den oberen Kammern der Dämpfer eingeschlossener Luftpolster wirkt diese Einrichtung als hydro-pneumatische Federung. Drosselventile dämpfen die Wankbewegung dynamisch.From DE-AS 11 76 693 a device for stabilizing and damping the Rolling movement of rail vehicles can be seen in the sideways on Car bodies are arranged in pairs, the upper and lower dampers Working chambers are connected crosswise. By means of the upper chambers The damper of enclosed air cushions acts as a hydro-pneumatic device Suspension. Throttle valves dampen the roll movement dynamically.
Die angeführten Einrichtungen zur Übertragung von Bewegungen und Kräften stellen für den jeweiligen Anwendungsfall oder auch für ganz spezielle Einsatzbedingungen zu geschnittene Lösungen dar, die meist nicht ohne weiteres oder (wie im letztgenannten Beispiel) überhaupt nicht für einen anderen der genannten Anwendungsfälle verwendet oder an sich verändernde Einsatzbedingungen angepaßt werden können. Ein ganz wesentliches Problem dieser Lösungen besteht darin, daß ein Havariefall - z. B. ein schlagartiger Druckmittelverlust in einem oder mehreren der druckmittelbeaufschlagten Stränge - einen Funktionsausfall der Vorrichtung mit erheblichem Sicherheitsrisiko im Fahrbetrieb zur Folge haben kann: Ein mit hoher Geschwindigkeit fahrendes Schienen fahrzeug z. B., dessen Radsätze im Drehgestell schlagartig einseitig oder beidseitig frei gegeben werden und aufgrund der in Längsrichtung weichen Anlenkung jedes Achs lagers im Drehgestell ungedämpft und unabhängig vom anderen Radsatz um eine verti kale Drehachse schwenken können oder von verbleibenden Wirkgliedern in eine Fehl stellung gedrängt werden, kann schlagartig seine Laufstabilität verlieren. Eine erhöhte Sicherheit zu erreichen, indem die Bauelemente bisheriger Vorrichtungen redundant aus gelegt werden, ist kaum realisierbar, da durch die zusätzlichen Komponenten der Einbau raum für z. B. im Fahr- oder Drehgestellrahmen zu dimensionierende oder unter zubringende Bauteile (Drehgestellängsträger, Bremseinrichtungen, Achslager, Primär federung usw.) erheblich beeinträchtigt würde. Zusätzliche Einbaumasse verschlechtert außerdem die Massebilanz und die Schwingungseigenschaften und führt zu uner wünschten Belastungen und erhöhtem Verschleiß.The listed devices for the transmission of movements and forces provide for the respective application or for very special operating conditions cut solutions that are usually not easy or (as in the latter Example) not used at all for another of the mentioned use cases or can be adapted to changing operating conditions. A very The main problem with these solutions is that an accident - e.g. B. a Sudden loss of pressure medium in one or more of the pressurized medium Strands - a malfunction of the device with significant security risk in the Operation can result in: A rail traveling at high speed vehicle z. B. whose wheelsets suddenly free on one side or both sides in the bogie be given and due to the longitudinally soft articulation of each axis bearings undamped in the bogie and independent of the other wheelset by one verti Kale pivot axis can pivot or from remaining active elements in a fault position can suddenly lose its running stability. An increased Achieve security by redundantly using the components of previous devices are hardly feasible, because of the additional components the installation space for z. B. to be dimensioned in the chassis or bogie frame or under Components to be brought in (bogie longitudinal members, braking devices, axle bearings, primary suspension, etc.) would be significantly affected. Additional installation dimensions deteriorated also the mass balance and the vibration properties and leads to un desired loads and increased wear.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, unter Vermeidung der im Stand der Technik beschriebenen Nachteile eine Lösung für eine gattungsgemäße Anordnung zu finden, die für das bekannte Problem, bestimmte freie oder begrenzte Relativbewegungen zwischen Bauteilen ungedämpft oder gedämpft zuzulassen, andere Relativbewegungen nahezu völlig oder definiert teilweise zu unterbinden und/oder Kräfte zwischen diesen Bauteilen starr oder elastisch zu über tragen, eine neuartige Lösung bietet, die hinsichtlich ihres Prinzips universell anwendbar ist, mit geringer Masse und platzsparend zu realisieren ist und sich bei einer Reihe von Anwendungsfällen sehr leicht an sich verändernde Einsatzbedingungen anpassen läßt sowie in bestimmten Anwendungsfällen außerdem die Sicherheit eines Schienen fahrzeugs auch dann gewährleistet, wenn im Fahrbetrieb bestimmte Funktionen der erfin dungsgemäßen Anordnung zur Übertragung von Bewegungen und Kräften ausfallen.The invention has as its object the avoidance of the prior art Disadvantages described to find a solution for a generic arrangement, for the known problem, certain free or limited relative movements between components undamped or allow damped, other relative movements almost completely or partially defined prevent and / or forces between these components to be rigid or elastic wear, offers a novel solution that is universally applicable in terms of its principle is to be realized with small mass and space-saving and with a number of Use cases can be easily adapted to changing operating conditions as well as the safety of a rail in certain applications vehicle guaranteed even when certain functions of the inventor in driving arrangement according to the invention for the transmission of movements and forces fail.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Anspruchs 1. gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 11 enthalten, für die Schutz in Verbindung mit dem Hauptanspruch gesucht wird.This task is characterized by the features in Claim 1. solved. Advantageous embodiments of the invention are contained in claims 2 to 11 for protection in connection with the Main claim is sought.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben und veranschaulicht. An embodiment of the invention is below with reference to the drawing described and illustrated.
Das Ausführungsbeispiel zeigt eine hydraulische Anordnung für den Anwendungsfall der radialen Selbststeuerung und Kopplung von Radsätzen in einem Drehgestell mit den Mitteln des Anspruchs 1. Dabei sind die Radsätze 3 und 4 über eine übliche Primär federung im Drehgestellrahmen 1 an den Längsträgern 2.1 und 2.2 abgestützt, so daß sie sich mit definierten Steifigkeiten in vertikaler und in Querrichtung gegenüber dem Dreh gestellrahmen 1 bewegen können. In Längsrichtung des Schienenfahrzeugs sind die Radsätze 3 und 4 in bekannter Weise besonders weich angelenkt, so daß sie sich bei Kurvenfahrt im Gleisbogen infolge der Führungskräfte aus dem Rad-Schiene-Kontakt zunächst selbsttätig radial einstellen können. Jedes Achslagergehäuse (z. B. 3.1) ist außerdem mit seinem zugehörigen Längsträger (z. B. 2.1) des Drehgestellrahmens 1 über einen der Arbeitszylinder (z. B. 5) dergestalt verbunden, daß die Wirkrichtung des Arbeits zylinders 5 bei radialer Einstellung des Radsatzes 3 mit der Richtung der zulässigen Längsauslenkung des Achslagergehäuses 3.1 übereinstimmt und die Anlenkung des Endes der Kolbenstange am Achslagergehäuse 3.1 sowie des Gehäuses des Arbeits zylinders 5 am Längstrager 2.1 raumbeweglich und in bekannter Art und Weise definiert elastisch ist. Vertikale und Querbewegungen der Radsätze 3 und 4 im Drehgestellrahmen 1 werden durch die hydraulische Anordnung nicht behindert.The embodiment shows a hydraulic arrangement for the application of the radial self-control and coupling of wheel sets in a bogie with the means of claim 1. Here, the wheel sets 3 and 4 are supported via a conventional primary suspension in the bogie frame 1 on the side members 2.1 and 2.2 , so that they can move with defined rigidity in the vertical and transverse directions relative to the rotating frame 1 . In the longitudinal direction of the rail vehicle, the wheel sets 3 and 4 are articulated particularly softly in a known manner, so that they can initially set themselves radially automatically when cornering in the curve due to the managers from the wheel-rail contact. Each axle bearing housing (z. B. 3.1 ) is also connected to its associated side member (z. B. 2.1 ) of the bogie frame 1 via one of the working cylinders (z. B. 5 ) such that the direction of action of the working cylinder 5 with radial adjustment of the Wheel set 3 corresponds to the direction of the permissible longitudinal deflection of the axle bearing housing 3.1 and the articulation of the end of the piston rod on the axle bearing housing 3.1 and the housing of the working cylinder 5 on the longitudinal member 2.1 is movable and defined in a known manner is elastic. Vertical and transverse movements of the wheel sets 3 and 4 in the bogie frame 1 are not hindered by the hydraulic arrangement.
Der Arbeitszylinder 6 (wie auch die Arbeitszylinder 6, 7 und 8) verfügt über drei Arbeits kammern: Während die zwei Arbeitskammern 5.1 und 5.2 gegensinnig von einem auf der Kolbenstange angeordneten doppelt wirkenden Kolben beaufschlagt werden, greift in eine dritte Arbeitskammer 5.3 ein am Ende der Kolbenstange angeordneter einfach wirkender Kolben ein. Eine Bewegung der Kolbenstange erzeugt damit gleichsinnige Volumenänderungen in den Arbeitskammern 5.2 und 5.3, aber eine entgegengesetzte Volumenänderung in der Arbeitskammer 5.1.The working cylinder 6 (like the working cylinders 6 , 7 and 8 ) has three working chambers: While the two working chambers 5.1 and 5.2 are acted upon in opposite directions by a double-acting piston arranged on the piston rod, a third working chamber 5.3 engages at the end of the Piston rod arranged single-acting piston. A movement of the piston rod thus produces volume changes in the same direction in the working chambers 5.2 and 5.3 , but an opposite volume change in the working chamber 5.1 .
Der Arbeitszylinder 6 wirkt mit dem am zweiten Achslagergehäuse 3.2 des gleichen Rad satzes 3 angelenkten Arbeitszylinder 6 dadurch zusammen, daß die Arbeitskammern 5.1 und 6.1 über die Verbindungsleitung 9.1 sowie 5.2 und 6.2 über die Verbindungsleitung 10.1 verbunden sind. Diese gegensinnige Kopplung zwischen den Achslagergehäusen 3.1 und 3.2 ermöglicht dem Radsatz 3, sich im Gleisbogen auch dann radial einzustellen, wenn gleichzeitig Anfahr- oder Bremskräfte zwischen Radsatz 3 und Drehgestellrahmen 1 zu übertragen sind.The working cylinder 6 interacts with the second axle bearing housing 3.2 of the same wheel set 3 articulated working cylinder 6 in that the working chambers 5.1 and 6.1 are connected via the connecting line 9.1 and 5.2 and 6.2 via the connecting line 10.1 . This opposite coupling between the axle bearing housings 3.1 and 3.2 enables the wheel set 3 to adjust itself radially in the track curve even if starting or braking forces are to be transmitted between the wheel set 3 and the bogie frame 1 at the same time.
In gleicher Weise sind jeweils die ersten beiden Arbeitskammern der den Radsatz 4 steuernden Arbeitszylinder 7 und 8 verbunden: 7.1 mit 8.1 über 9.2 und 7.2 mit 8.2 über 10.2. Damit ist auch der Radsatz 4 im Gleisbogen bestrebt, sich selbsttätig und unbeein flußt von Anfahr- oder Bremskräften radial einzustellen.The first two working chambers of the working cylinders 7 and 8 controlling the wheel set 4 are connected in the same way: 7.1 with 8.1 over 9.2 and 7.2 with 8.2 over 10.2 . Thus, the wheel set 4 in the track curve also endeavors to adjust itself radially and unaffected by start-up or braking forces.
Eine gegensinnige Kopplung zwischen den beiden Radsätzen 3 und 4 wird hergestellt, indem die Arbeitskammer 5.3 des Arbeitszylinders 5 mit der Arbeitskammer 8.3 des diagonal gegenüber liegenden Arbeitszylinders 8 über die Verbindungsleitung 11.1 (und in gleicher Weise 6.3 mit 7.3 über 11.2) verbunden ist.An opposite coupling between the two wheel sets 3 and 4 is established by connecting the working chamber 5.3 of the working cylinder 5 to the working chamber 8.3 of the diagonally opposite working cylinder 8 via the connecting line 11.1 (and in the same way 6.3 to 7.3 via 11.2 ).
Zur sicheren Funktion der hydraulischen Anordnung ist es zweckmäßig, gemäß Anspruch 3. das Druckmittel in den Drucksträngen in bekannter Weise vorzuspannen.For the safe functioning of the hydraulic arrangement, it is appropriate according to Claim 3. to bias the pressure medium in the pressure lines in a known manner.
Für bestimmte Anwendungsfälle der erfindungsgemäßen Lösung kann eine vollständige hydraulische Entkopplung der durch die Verbindung von je zwei Arbeitskammern ent stehenden Druckmittelstränge erforderlich sein. Dazu könnte für jeden Druckmittelstrang ein separater Druckmittelspeicher vorgesehen werden. Für die selbsttätige radiale Rad satzeinstellung mit erhöhter Sicherheitsfunktion gemäß Ausführungsbeispiel ist eine andere Ausführung vorgesehen: In einer Ausbildung gemäß Anspruch 4. sind je zwei Druckmittelstränge über ein invertiertes Wechselventil 13 mit einem Druckmittelspeicher 12 verbunden. Damit führen durch äußere Kräfte bewirkte Druckanstiege in einem Druckmittelstrang nicht zum Abfließen des Druckmittels, bei Druckverlust aber (z. B. bei Temperaturabfall oder bei Leckage) speist der Druckmittelspeicher 12 in den betroffenen Druckmittelstrang nach. Für den Fall einer unerwünschten Druckerhöhung innerhalb des Druckmittelstranges infolge Temperaturanstiegs kann über ein entgegengesetzt wirken des Druckbegrenzungsventil (hier nicht abgebildet) in den Druckmittelspeicher 12 zurück gespeist werden.For certain applications of the solution according to the invention, a complete hydraulic decoupling of the pressure medium lines resulting from the connection of two working chambers may be required. For this purpose, a separate pressure medium store could be provided for each pressure medium line. Another embodiment is provided for the automatic radial wheel set adjustment with increased safety function according to the exemplary embodiment: In an embodiment according to claim 4, two pressure medium strings are each connected to a pressure medium accumulator 12 via an inverted shuttle valve 13 . Thus, pressure increases in a pressure medium line caused by external forces do not lead to the pressure medium flowing off, but in the event of pressure loss (e.g. in the event of a temperature drop or leakage), the pressure medium reservoir 12 replenishes into the pressure medium line concerned. In the event of an undesirable increase in pressure within the pressure medium line as a result of temperature rise, the pressure limiting valve (not shown here) can be fed back into the pressure medium reservoir 12 by acting in the opposite direction.
Um die radiale Einstellbarkeit und Kopplung der Radsätze 3 und 4 mit definierten Steifig keits- und Dämpfungswerten betreiben zu können, hat es sich wie auch bei anderen bekannten Lösungen als zweckmäßig erwiesen, Dämpfungsglieder 14 in die Druckmittel stränge einzufügen, die beim Fahren mit hohen Geschwindigkeiten im geraden Gleis die Radsätze 3 und 4 dynamisch relativ steif führen und Eigenschwingungen stark bedämpfen, bei der als quasistatisch anzusehenden Kurvenfahrt jedoch die selbsttätige radiale und gegensinnig miteinander gekoppelte Einstellung der Radsätze 3 und 4 nicht behindern (Anspruch 5.). In order to be able to operate the radial adjustability and coupling of the wheel sets 3 and 4 with defined stiffness values and damping values, it has proven to be expedient, as in other known solutions, to insert damping elements 14 into the pressure medium strands which, when driving at high speeds straight track the wheelsets 3 and 4 dynamically relatively stiff and strongly dampen natural vibrations, but in the case of quasi-static cornering, however, do not hinder the automatic radial and mutually coupled setting of the wheelsets 3 and 4 (claim 5.).
Der mögliche Gewinn an Sicherheit im beschriebenen Anwendungsfall durch eine solche erfindungsgemäße Anordnung wird deutlich an folgender Darstellung:The possible gain in security in the application described by such The arrangement according to the invention is clear from the following illustration:
- - Fall 1: Ein Reißen der Verbindungsleitung 9.1 hat zur Folge, daß die Arbeitskam mern 5.1 und 6.1 drucklos werden. Das zu diesem Strang gehörende invertierte Wechselventil 13 öffnet und läßt den Druckmittelspeicher 12 nachspeisen, bis er entleert und drucklos ist. Der in den Arbeitskammern 5.3 und 6.3 aber weiterhin wir kende Druck verschiebt den Radsatz 3 in Längsrichtung des Drehgestellrahmens 1. Treten nun im Fahrbetrieb vom Radsatz 3 auf die Arbeitszylinder 5 und 6 wirkende Zugkräfte auf, fahren deren Kolbenstangen aus, was einen Druckabfall in den Druckmittelsträngen zwischen den Arbeitskammern 6.3 und 8.3 sowie 6.3 und 7.3 und ein Nachspeisen aus dem zu diesen Druckmittelsträngen gehörenden Druck mittelspeicher 12 zur Folge hat. Das Ausfahren der Kolbenstangen der Arbeitszy linder 5 und 6 und die Längsverschiebung des Radsatzes 3 wird durch vorgesehene Endanschläge begrenzt. Bei Erreichen dieser Endstellung wird auf Grund der Kopp lung über die Verbindungsleitungen 11.1 und 11.2 auch der Radsatz 4 starr fest gehalten. Das Drehgestell hat dann zwar die radiale Selbststeuerbarkeit seiner Rad sätze 3 und 4 verloren, aber seine Laufstabilität auch bei hohen Geschwindigkeiten nicht eingebüßt.- Case 1: A break in the connecting line 9.1 has the consequence that the working chambers 5.1 and 6.1 are depressurized. The inverted shuttle valve 13 belonging to this line opens and allows the pressure medium reservoir 12 to make up until it is emptied and depressurized. The pressure in the working chambers 5.3 and 6.3 but still we push the wheel set 3 in the longitudinal direction of the bogie frame 1 . If tensile forces acting on the working cylinders 5 and 6 now occur from the wheel set 3 while driving, their piston rods extend, which results in a pressure drop in the pressure medium lines between the working chambers 6.3 and 8.3 as well as 6.3 and 7.3 and a make-up from the pressure medium reservoir 12 belonging to these pressure medium lines has the consequence. The extension of the piston rods of the Arbeitszy cylinder 5 and 6 and the longitudinal displacement of the wheel set 3 is limited by the end stops provided. When this end position is reached, the wheel set 4 is rigidly held on the coupling lines 11.1 and 11.2 due to the coupling. The bogie then lost the radial self-controllability of its wheel sets 3 and 4 , but did not lose its running stability even at high speeds.
- - Fall 2: Wird die Verbindungsleitung 10.1 beschädigt, werden die Arbeitskammern 5.2 und 6.2 drucklos, die verbleibenden Druckstränge aber erhalten die radiale Einsteck barkeit der Radsätze 3 und 4, ihre gegensinnige Kopplung und - falls vorgesehen - die Bedämpfung der Auslenkbewegungen und damit die Laufstabilität aufrecht.- Case 2: If the connecting line 10.1 is damaged, the working chambers 5.2 and 6.2 are depressurized, but the remaining pressure lines maintain the radial insertability of the wheel sets 3 and 4 , their opposing coupling and - if provided - the damping of the deflection movements and thus the running stability .
- - Fall 3: Eine Beschädigung der Verbindungsleitung 11.1 läßt die Arbeitskammern 5.3 und 8.3 drucklos werden. Nach Auslaufen des zugehörigen Arbeitsspeichers 12 wird auch der Druckmittelstrang mit den Arbeitskammern 6.3 und 7.3 sowie der Verbin dungsleitung 11.2 und damit die Kopplung zwischen den Radsätzen 3 und 4 wir kungslos. Die verbleibenden Druckstränge sichern, daß sich die Radsätze 3 und 4 unbeeinflußt von Anfahr- und Bremskräften zwar unabhängig voneinander, aber selbsttätig und - sofern vorgesehen - dynamisch gedämpft und damit laufstabil radial einstellen.- Case 3: Damage to the connecting line 11.1 leaves the working chambers 5.3 and 8.3 depressurized. After the associated main memory 12 has expired, the pressure medium line with the working chambers 6.3 and 7.3 and the connecting line 11.2, and thus the coupling between the wheel sets 3 and 4, becomes useless. The remaining pressure lines ensure that the wheel sets 3 and 4 are independent of one another, independent of starting and braking forces, but automatically and - if provided - dynamically damped and thus run stable radially.
Eine andere Möglichkeit, für einen dem Ausführungsbeispiel analogen Anwendungsfall hohe Betriebssicherheit zu erreichen, besteht in folgender Lösungsvariante: Alle Druck speicher 12 sind mit Einrichtungen (wie z. B. Druckschaltern) ausgestattet, die eine gravie rende Druckmittelleckage erkennen und melden (Anspruch 7.). In die Verbindungsleitung 11.1 und die Verbindungsleitung 11.2 ist eine gemeinsame Steuereinrichtung eingefügt (Anspruch 2.), die bei Meldung einer gravierenden Druckmittelleckage in einem belie bigen Druckmittelstrang die genannten Verbindungsleitungen umschaltet und die Arbeits kammer 5.3 mit der Arbeitskammer 6.3 sowie die Arbeitskammer 7.3 mit der Arbeits kammer 8.3 verbindet.Another possibility of achieving high operational reliability for an application analogous to the exemplary embodiment is the following solution variant: All pressure accumulators 12 are equipped with devices (such as pressure switches) which detect and report serious pressure fluid leakage (claim 7). . In the connecting line 11.1 and the connecting line 11.2 , a common control device is inserted (claim 2), which switches over the mentioned connecting lines when a serious pressure fluid leakage occurs in any pressure medium line and the working chamber 5.3 with the working chamber 6.3 and the working chamber 7.3 with the working chamber 8.3 connects.
Damit treten folgende Wirkungen ein: In allen Havariefällen wird die Kopplung zwischen den beiden Radsätzen 3 und 4 aufgehoben. Betrifft die Havarie die Verbindungsleitung 9.1 (oder 9.2), steuern die verbleibenden Druckmittelstränge den betroffenen Radsatz 3 (bzw. 4) in Längsrichtung des Schienenfahrzeugs gegen die vorgesehenen End anschläge, so daß er seine radiale Einstellbarkeit verliert; der andere Radsatz 4 (bzw. 3) kann sich weiterhin selbsttätig - und falls vorgesehen, mit Dämpfung - radial einstellen. Ist eine der anderen Verbindungsleitungen 10.1 oder 11.1 (bzw. 10.2 oder 11.2) betroffen, bleibt die voneinander unabhängige selbsttätig radiale - und falls vorgesehen - bedämpfte Einstellbarkeit beider Radsätze 3 und 4 vollständig erhalten.This has the following effects: In all accident cases, the coupling between the two wheel sets 3 and 4 is released . If the accident affects the connecting line 9.1 (or 9.2 ), the remaining pressure medium lines control the affected wheel set 3 (or 4 ) in the longitudinal direction of the rail vehicle against the intended end stops, so that it loses its radial adjustability; the other wheel set 4 (or 3 ) can continue to adjust itself automatically - and if provided with damping - radially. If one of the other connecting lines 10.1 or 11.1 (or 10.2 or 11.2 ) is affected, the independent radial - and if provided - damped adjustability of both wheel sets 3 and 4 remains completely intact.
Um die Längsbewegung der Achslagergehäuse 3.1, 3.2, 4.1 und 4.2 zwischen definierten Extrempositionen zu begrenzen, kann die erfindungsgemäße Lösung weiter ausgebildet sein, indem in an sich bei hydraulischen Anordnungen üblicher Art Endanschläge in den Arbeitszylindern 5 bis 8 angeordnet (Anspruch 8.) und zusätzlich Mittel zur Endlagen dämpfung vorgesehen sind (Anspruch 9.).In order to limit the longitudinal movement of the axle bearing housings 3.1 , 3.2 , 4.1 and 4.2 between defined extreme positions, the solution according to the invention can be further developed by arranging end stops in the working cylinders 5 to 8 (claim 8) in addition, which is conventional in hydraulic arrangements Means for damping end positions are provided (claim 9).
Eine Ausbildung einer hydraulischen Anordnung nach Anspruch 6. mit veränderbaren Dämpfungsgliedern ermöglicht folgende Wirkungen:An embodiment of a hydraulic arrangement according to claim 6 with changeable Attenuators allow the following effects:
Einstellbare Dämpfungsglieder 14 gestatten es, eine derartige Anordnung durch Vor einstellung an unterschiedliche Einsatzbedingungen anzupassen.Adjustable attenuators 14 allow such an arrangement to be adjusted by adjusting to different operating conditions.
Im Betrieb umschaltbare oder regelbare Dämpfungsglieder 14 ermöglichen es, während der Fahrt das Laufverhalten eines Schienenfahrzeugs der aktuellen Fahrsituation anzu passen und damit jeweils optimale Steifigkeits- und Dämpfungseigenschaften ein zuhalten. Dampers 14 which are switchable or controllable during operation make it possible to adapt the running behavior of a rail vehicle to the current driving situation while driving, and thus to maintain optimum stiffness and damping properties.
Für bestimmte Einsatzfälle kann es zweckmäßig sein, die Kraftübertragung von einem Radsatz auf das Drehgestell und/oder die Kopplung der Auslenkung des einen Rad satzes mit dem anderen Radsatz nicht starr, sondern elastisch zu gestalten. Das wird erreicht durch Einfügen elastischer Glieder in die Druckmittelstränge zwischen den Arbeitskammern der Arbeitszylinder (Anspruch 10). In der Praxis kann dafür z. B. die Anordnung von Schläuchen mit definierter Elastizität als Teile der Verbindungsleitungen ausreichen, in anderen Fällen kann eine an sich bekannte hydropneumatische Feder erforderlich sein.For certain applications, it may be useful to transfer the power from one Wheelset on the bogie and / or coupling the deflection of one wheel set with the other wheelset not rigid, but elastic. It will achieved by inserting elastic members in the pressure medium strands between the Working chambers of the working cylinders (claim 10). In practice, z. B. the Arrangement of hoses with defined elasticity as parts of the connecting lines sufficient, in other cases a known hydropneumatic spring to be required.
Wenn es erforderlich ist, im Betriebseinsatz die Elastizitätsparameter anpassen zu müssen, erscheint der Einsatz veränderbarer elastischer Glieder zweckmäßig (Anspruch 11).If it is necessary to adjust the elasticity parameters during operation the use of changeable elastic members seems appropriate (claim 11).
Weitere Anwendungsfälle der erfindungsgemäßen Lösung veranschaulichen folgende Beispiele:Further applications of the solution according to the invention illustrate the following Examples:
- - Eine zum Ausführungsbeispiel analoge Anordnung kann die einzelnen Radsätze eines nicht mit Drehgestellen ausgestatteten Schienenfahrzeugs′ selbsttätig radial einstellen lassen und die Auslenkung der beiden Einzelachsen miteinander koppeln. Auch hier ist die Übertragung von Anfahr- und Bremskräften zwischen Radsätzen und Fahrgestell möglich ohne Beeinträchtigung der radialen Einstellbarkeit.- An arrangement similar to the embodiment can the individual wheelsets a rail vehicle not equipped with bogies' automatically radially Have it adjusted and couple the deflection of the two individual axes with each other. Here, too, the transfer of starting and braking forces between wheel sets and chassis possible without impairing the radial adjustability.
- - Bei Schienenfahrzeugen mit Drehgestellen kann eine erfindungsgemäße hydrau lische Anordnung mit einem Paar Arbeitszylindern je Drehgestell, die beidseitig von der Fahrzeuglängsachse angeordnet sind und im wesentlichen parallel zu ihr wirken, dazu dienen, Anfahr- und Bremskräfte zwischen Drehgestell und Wagenkasten zu übertragen, die Relativbewegung zwischen Drehgestell und Wagenkasten nicht zu beeinträchtigen und die Auslenkbewegung zweier Drehgestelle gegensinnig zu koppeln.- In the case of rail vehicles with bogies, a hydrau according to the invention lical arrangement with a pair of working cylinders per bogie, on both sides of the longitudinal axis of the vehicle are arranged and act essentially parallel to it, serve to start and brake forces between bogie and body transferred, the relative movement between bogie and car body not to affect and the deflection of two bogies in opposite directions couple.
- - Eine andere Anwendung findet diese Lösung bei Schienenfahrzeugen mit Dreh gestellen, indem ein Paar Hydraulikzylinder je Drehgestell beidseitig vom Drehzapfen in der Fahrzeuglängsachse am Wagenkasten angelenkt sind und mit ihrer Wirkachse quer zur Fahrzeuglängsachse liegen. Diese Anordnung übernimmt die Quer abstützung zwischen Drehgestell und Wagenkasten, läßt bei Kurvenfahrt die Aus lenkung der Drehgestelle relativ zum Wagenkasten um je eine vertikale Achse unbehindert zu und koppelt die gegensinnige Auslenkung der Drehgestelle relativ zueinander.- This solution is also used in rolling stock vehicles by placing a pair of hydraulic cylinders on each bogie on both sides of the trunnion are articulated in the longitudinal axis of the vehicle to the body and with their effective axis lie transversely to the vehicle's longitudinal axis. This arrangement takes over the cross support between bogie and car body, leaves the exit when cornering steering of the bogies relative to the car body by one vertical axis each unhindered and relatively couples the opposite deflection of the bogies to each other.
- - Anwendbar ist die erfindungsgemäße Lösung auch für die Stabilisierung und Abstützung seitlicher Wankbewegungen von vertikal federnd auf ihrem Fahr- oder Drehgestell abgestützten Wagenkästen, indem seitlich von der Fahrzeuglängsachse angebrachte, im Paar vertikal gleichsinnig zusammen wirkende sowie von Paar zu Paar gleichsinnig hydraulisch gekoppelte Arbeitszylinder das Wanken unterbinden und Wankkräfte als zusätzliche Aufstandskräfte über Fahr- oder Drehgestelle und Radsätze in die Schiene einleiten. In einen oder in mehrere Druckmittelstränge ein gefügte elastische Glieder übernehmen teilweise oder vollständig die Funktion der vertikalen Abfederung der Wagenkästen.- The solution according to the invention can also be used for stabilization and Support lateral roll movements from vertically resilient on your driving or Bogie-supported car bodies by moving laterally from the vehicle's longitudinal axis attached, vertically working together in the same direction in the pair and from pair to Prevent a pair of hydraulically coupled working cylinders from swaying and rolling forces as additional contact forces via chassis or bogies and Introduce wheel sets into the rail. In one or more pressure medium lines Joined elastic links partially or completely take over the function of vertical suspension of the car bodies.
Während die bisher beschriebenen Anwendungsfälle darauf beruhen, daß von außen an einem Bauteil angreifende Kräfte auf ein anderes übertragen werden und/oder die Bewegung des einen Bauteils relativ zu dem anderen Bauteil zugelassen oder auch ver hindert wird, ist bei einer wesentlichen Fortbildung der erfindungsgemäßen Lösung ein aktives Steuern von Bewegungen auch unter Überwindung äußerer Gegenkräfte möglich.While the applications described so far are based on the fact that from the outside forces acting on one component are transferred to another and / or Permitted movement of one component relative to the other component or also ver is prevented, is at a substantial further development of the solution according to the invention active control of movements also possible by overcoming external counter forces.
Zu diesem Zweck wird mindestens eine der jeweils zwei Arbeitskammern unterschied licher Zylinder verbindenden Verbindungsleitungen aufgetrennt und eine aktive Steuerungseinrichtung eingefügt (Anspruch 2.). Wenn z. B. analog zum Ausführungs beispiel die zwischen den Arbeitskammern 5.3 und 8.3 angeordnete Verbindungsleitung 11.1 getrennt und eine Steuerungseinrichtung 15 eingefügt wird, kann die radiale Aus lenkung der weiterhin gegensinnig miteinander gekoppelten Radsätze 3 und 4 zwangs gesteuert oder -geregelt werden, indem die Arbeitskammern 5.3 und 8.3 wechselseitig mit Druck beaufschlagt bzw. entleert werden. Mit einer derartigen Einrichtung kann man während des Betriebseinsatzes zwischen den Zuständen "Selbsttätige Radsatz steuerung" und "Zwangsgeführte Radsatzsteuerung" umschalten.For this purpose, at least one of the two working chambers of different cylinders connecting connecting lines is separated and an active control device is inserted (claim 2). If e.g. B. analogous to the execution example, the connecting line 11.1 arranged between the working chambers 5.3 and 8.3 and a control device 15 inserted, the radial steering from the still mutually coupled wheel sets 3 and 4 can be positively controlled or regulated by the working chambers 5.3 and 8.3 are alternately pressurized or emptied. With such a device you can switch between the states "automatic wheelset control" and "positively driven wheelset control" during operation.
BezugszeichenlisteReference list
1 Drehgestellrahmen
2 Längsträger
3, 4 Radsatz
3.1, 3.2, 4.1, 4.2 Achslagergehäuse
5, 6, 7, 8 Arbeitszylinder
5.1, 5.2, 5.3,
6.1, 6.2, 6.3,
7.1, 7.2, 7,2,
8.1, 8.2, 8.3 Arbeitskammer
9.1, 10.1, 11.1, 9.2, 10.2, 11.2 Verbindungsleitung
12 Druckmittelspeicher
13 Invertiertes Wechselventil
14 Dämpfungsglied
15 Steuereinrichtung 1 bogie frame
2 side members
3 , 4 wheelset
3.1 , 3.2 , 4.1 , 4.2 axle bearing housing
5 , 6 , 7 , 8 working cylinders
5.1 , 5.2 , 5.3 , 6.1 , 6.2 , 6.3 , 7.1 , 7.2 , 7.2 , 8.1 , 8.2 , 8.3 working chamber
9.1 , 10.1 , 11.1 , 9.2 , 10.2 , 11.2 connecting line
12 pressure medium storage
13 Inverted shuttle valve
14 attenuator
15 control device
Claims (11)
- a) als druckmittelbeaufschlagte Wirkelemente sind Arbeitszylinder (5 bis 8) mit je drei Arbeitskammern (z. B. 5.1 bis 5.3) angeordnet,
- b) jede von zwei Arbeitskammern jedes Arbeitszylinders ist mit jeweils einer von zwei Arbeitskammern eines anderen Arbeitszylinders verbunden und
- c) die dritte Arbeitskammer jedes Arbeitszylinders ist mit der dritten Arbeitskammer dieses anderen Arbeitszylinders oder eines weiteren Arbeitszylinders verbunden.
- a) working cylinders ( 5 to 8 ), each with three working chambers (e.g. 5.1 to 5.3 ), are arranged as active elements acted on by pressure medium,
- b) each of two working chambers of each working cylinder is connected to one of two working chambers of another working cylinder and
- c) the third working chamber of each working cylinder is connected to the third working chamber of this other working cylinder or another working cylinder.
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