DE4313129A1 - Running gear for rail vehicles - Google Patents
Running gear for rail vehiclesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Laufwerk für Schienenfahrzeuge, bei dem ein Laufwerkrahmen über Primärfedern von den Rädern bzw. Radsätzen getragen wird und auf dem über Sekundärfedern über eine Wiege der Wagenkasten oder der Wagenkasten des Schienenfahrzeugs direkt abgestützt ist und die Wiege oder der Wagenkasten weiter gegenüber dem Laufwerkrahmen über Ver tikal- und Wankbewegungen dämpfende Stoßdämpfer und minde stens eine Wankbewegungen abfedernde Wankstütze verbunden ist, die feste Hebel trägt, die über gelenkig gelagerte Pen del mit der Wiege bzw. dem Wagenkasten verbunden sind.The invention relates to a running gear for rail vehicles, where a drive frame over primary springs from the wheels or wheelsets is carried and on which over secondary springs over a cradle the body or the body of the Rail vehicle is supported directly and the cradle or the car body continues opposite the drive frame via Ver damping shock absorbers and movements least a roll support absorbing roll movements connected is, which carries fixed levers, which over articulated pen del are connected to the cradle or body.
Ein solches Laufwerk ist beispielsweise aus der DE- OS 41 22 741 bekannt.Such a drive is for example from DE OS 41 22 741 known.
Insbesondere bei Kurvenfahrt ergeben sich durch die Flieh kraft Wankbewegungen der Wagenkästen, die in der Regel mit tels einer Wankstütze abgefedert werden. Bei diesen Wankbewe gungen neigt sich der Wagenkasten entsprechend der Fliehkraft auf dem Federsystem zur Kurvenaußenseite und vergrößert die Seitenbeschleunigung auf den Fahrgast. Diese subjektiv unan genehmen Seitenbeschleunigungen begrenzen die Fahrgeschwin digkeit, insbesondere auf kurvenreichen Strecken.Especially when cornering, the flee results due to rolling movements of the car bodies, which usually with be cushioned by a roll support. With these rollovers the car body tilts according to the centrifugal force on the spring system to the outside of the curve and increases the Lateral acceleration on the passenger. This subjectively unan pleasant lateral accelerations limit the driving speed ability, especially on winding roads.
Durch die Praxis ist bereits bekannt, bei Kurvenfahrt den Wa genkasten entgegen der Fliehkraft zu neigen und dadurch die Seitenbeschleunigung zu reduzieren. From practice it is already known that the Wa to tilt against the centrifugal force and thereby the To reduce lateral acceleration.
Bei einem dieser vorbekannten Neigungssysteme (Talgo-Pendu lar-System, ETR 42 (1993) H1-2, S. 39) wird durch eine hoch angeordnete Sekundärfeder ein pendeln des Wagenkastens mit einem hochliegenden Drehpol in der Form realisiert, daß sich der Wagenkasten ähnlich einem freien Pendel bewegt und somit die Fliehkraft auf den Fahrgast reduziert wird. Nachteilig bei diesem System ist, daß der Wagen im unteren Bereich (Sitzebene) in seiner Außenkontur eingeschränkt werden muß, was wiederum eine Verkleinerung des zur Verfügung stehenden Fahrgastraumes mit sich bringt.In one of these previously known inclination systems (Talgo-Pendu lar system, ETR 42 (1993) H1-2, p. 39) is characterized by a high arranged secondary spring a swinging the car body with realized a high-lying rotating pole in the form that the car body moves like a free pendulum and thus the centrifugal force is reduced to the passenger. Disadvantageous in this system, the car is in the lower area (Seat level) must be restricted in its outer contour, which in turn is a reduction in what is available Passenger compartment.
Bei einem weiteren vorbekannten Neigungssystem (SIG-Neitec ETR 42 (1993) H1-2, S. 36, 37) wird eine Pendeleinrichtung zwischen einer Wiege des Laufwerks und dem Laufwerkrahmen an geordnet, wobei zwischen Wiege und Laufwerkrahmen, durch die Fliehkraft angeregt, ein Luftzylinder aktiviert wird, der zwischen Wiege und Laufwerkrahmen waagerecht in Querrichtung angeordnet ist und die Wiege bzw. den Wagenkasten mit einer Hubbewegung zum Bogeninneren hin neigt, wobei die Hubbewegung durch den instabil wirkenden Pneumatikzylinder bewirkt wird, der auf Querbewegungen zwischen Wiege und Laufwerkrahmen rea giert. Der Drehpol des Pendelsystems liegt hierbei etwa im Schwerpunkt des Wagenkastens. Nachteilig bei dieser Ausfüh rung ist, daß zur Aktivierung des Neigungssystems (Pendeleinrichtung) Querbewegungen zwischen Wiege und Lauf werkrahmen in nicht unerheblichem Maße erforderlich sind, um die Neigung zu bewerkstelligen. Hierdurch wird der nutzbare Querschnitt des Wagenkastens in erheblichem Maße verringert.Another known inclination system (SIG-Neitec ETR 42 (1993) H1-2, pp. 36, 37) becomes a pendulum device between a cradle of the drive and the drive frame ordered, being between cradle and drive frame, through which Centrifugal force is stimulated, an air cylinder is activated, which between cradle and carriage frame horizontally in the transverse direction is arranged and the cradle or the car body with a Lifting movement tends towards the inside of the bow, the lifting movement caused by the unstable pneumatic cylinder, which reacts to transverse movements between the cradle and the drive frame yaws. The center of rotation of the pendulum system is about Center of gravity of the car body. A disadvantage of this version tion is that to activate the inclination system (Pendulum device) transverse movements between cradle and barrel work frames are required to a not inconsiderable extent the tendency to do. This will make the usable Cross section of the car body significantly reduced.
Es ist weiter durch die Praxis eine pendelnde Aufhängung des Wagenkastens wie vorstehend beschrieben, bekannt (ABB-Neitec X2000 ETR 42 (1993) H1-2, S. 31, 32), jedoch ist hierbei ein Arbeitszylinder in Querrichtung zwischen Laufwerkrahmen und Wiege angeordnet, wobei über eine querbeschleunigungsabhän gige Ansteuerungselektronik der Arbeitszylinder aktiv beauf schlagt wird. Der Arbeitszylinder bewirkt über das Pendelsy stem eine Neigung des Wagenkastens entgegen der Fliehkraft, wobei der erreichbare Neigungswinkel ca. 8° beträgt. It is further a pendulum suspension of the practice Car body as described above, known (ABB-Neitec X2000 ETR 42 (1993) H1-2, pp. 31, 32), but here is one Working cylinder in the transverse direction between the drive frame and Cradle arranged, with a transverse acceleration depend Actual control electronics of the working cylinders actively act is struck. The working cylinder works via the Pendelsy stem an inclination of the car body against the centrifugal force, the achievable angle of inclination is approximately 8 °.
Der Drehpol dieses Systems liegt ebenfalls etwa im Schwer punkt des Wagenkastens. Der Nachteil dieses Systems liegt darin, daß durch den Drehpol in Schwerachse wieder Quer schnittsverminderungen des nutzbaren Wagenkastens entstehen.The fulcrum of this system is also rough point of the car body. The disadvantage of this system lies in that transverse through the center of rotation in the axis of gravity cuts in the usable car body are reduced.
Aus der Zeitschrift Ö & P Ölhydraulik und Pneumatik, Heft 36 (1992), Nr. 10 ist weiter bekannt, daß zur Wankwinkelkorrek tur zwischen Fahrbahn und Wagenkasten bei Fliehkraftüberschuß Arbeitszylinder zwischen dem Fahrwerk und dem Wagenkasten an geordnet wird, wobei in Längsrichtung des Wagenkastens mehr fach Arbeitszylinder hintereinander angeordnet sind, diese miteinander verbunden und so geschaltet sind, daß eine gleichmäßige Lastverteilung auf alle Fahrwerke erfolgt. Die Wankwinkel werden hierbei durch entsprechende elektronisch gesteuerte Beaufschlagung der Arbeitszylinder ausgeglichen und auf den mittleren Wankwinkel 0 korrigiert. Die Aufgabe dieser vorbekannten Vorrichtung ist daher auf eine Wank winkelkorrektur zur gleichmäßigen Belastung der Fahrwerke be schränkt.From the magazine Ö & P Ölhydraulik und Pneumatik, issue 36 (1992), No. 10 is further known that for roll angle correction tur between roadway and car body in case of excess centrifugal force Working cylinder between the chassis and the body is ordered, with more in the longitudinal direction of the car body fold working cylinders are arranged one behind the other, this are interconnected and connected so that a uniform load distribution on all trolleys. The Roll angles are made electronic by appropriate controlled loading of the working cylinders balanced and corrected to the mean roll angle 0. The task this previously known device is therefore on a roll angle correction for even loading of the trolleys limits.
Die Aufgabe vorliegender Erfindung liegt darin, zur Errei chung eines größtmöglichen Wagenquerschnitts eine Neigungs einrichtung zu finden, bei der beim Wanken des Wagenkastens bei Fliehkraftüberschuß möglichst der Drehpol in Ebene des Wankpols liegt, die für vorhandene Laufwerke nachrüstbar ist, die unter bestehende Wagenkästen einsetzbar ist und die sich durch einfache Bauelemente auszeichnet.The object of the present invention is to achieve the largest possible wagon cross-section to find facility when swaying the car body if there is excess centrifugal force, the turning pole in the plane of the Wankpols lies, which can be retrofitted for existing drives, which can be used under existing car bodies and which characterized by simple components.
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Laufwerk auf die Weise gelöst, daß mindestens einer der Pendel der Wank stütze aus einem Stellglied besteht, das beim Eintauchen oder Anheben eines Querendes der Wiege oder einer Seite des Wagen kastens in Gegenrichtung beaufschlagbar ist. Der Vorteil die ser Ausbildung liegt darin, daß der Drehpol etwa in Höhe der Sekundärfeder liegt und dadurch eine größtmögliche Ausnutzung des Umgrenzungsprofils ermöglicht wird. This task is based on the drive mentioned at the beginning solved the way that at least one of the pendulums of the wank Support consists of an actuator that when immersed or Lift a cross end of the cradle or one side of the cart box can be acted upon in the opposite direction. The advantage of Water training lies in the fact that the pivot point is approximately at the level of Secondary spring lies and therefore the greatest possible utilization of the boundary profile is made possible.
Gemäß der Erfindung bestehen vorteilhaft beide Pendel aus Stellgliedern. Weiter sind vorteilhaft die Stellglieder ver riegelbar. Vorteilhaft ist weiter, daß die Stellglieder in ihrer Endlage verriegelbar sind. Gemäß der Erfindung ist min destens ein Stellglied auf beiden Seiten der Längsachse des Schienenfahrzeugs mit einem die erforderliche Hubbewegung der Stellglieder zum Ausgleich der Wankbewegung messenden Wegmeß gerät ausgerüstet. Vorteilhaft sind zwei Wankstützen symme trisch zur Querachse des Laufwerks mit aus Stellgliedern be stehenden Pendeln angeordnet. Gemäß der Erfindung ist weiter denkbar, daß das Stellglied aus einem Arbeitszylinder be steht. Als Alternative kann gemäß der Erfindung das Stell glied als mechanischer Linearantrieb ausgebildet sein. Durch vorstehend beschriebene Erfindung kann auf vorteilhafte Weise das Laufwerk für ein Schienenfahrzeug mit einer Neigungsein richtung ausgerüstet werden, die auch in vorhandene Laufwerk nachrüstbar ist. Die erfindungsgemäße Neigungseinrichtung kann weiter unter bestehende Wagenkästen eingesetzt werden und zeichnet sich durch einfache Bauelemente aus. Insbeson dere wird durch die erfindungsgemäße Neigungseinrichtung ein größtmöglicher nutzbarer Wagenquerschnitt erreicht.According to the invention, both pendulums advantageously consist of Actuators. Furthermore, the actuators are advantageous ver lockable. It is also advantageous that the actuators in their end position can be locked. According to the invention, min at least one actuator on both sides of the longitudinal axis of the Rail vehicle with a the required lifting movement of the Actuators to compensate for the displacement measurement device equipped. Two anti-roll supports are advantageous trisch to the transverse axis of the drive with be from actuators standing pendulums. According to the invention is further conceivable that the actuator be from a working cylinder stands. As an alternative, the Stell limb be designed as a mechanical linear drive. By The invention described above can advantageously the drive for a rail vehicle with an inclination Direction to be equipped, also in existing drive can be retrofitted. The inclination device according to the invention can continue to be used under existing car bodies and is characterized by simple components. In particular which is a by the inclination device according to the invention maximum usable car cross-section achieved.
Gemäß einem Alternativausführungsbeispiel der Erfindung bei einem Laufwerk für Schienenfahrzeuge, bei dem ein Laufwerk rahmen über primärfedern von den Rädern bzw. Radsätzen getra gen wird und auf dem über Sekundärfedern über eine Wiege der Wagenkasten oder der Wagenkasten des Schienenfahrzeugs direkt abgestützt ist und die Wiege oder der Wagenkasten weiter ge genüber dem Laufwerkrahmen über Vertikal- und Wankbewegungen dämpfende Stoßdämpfer und mindestens eine Wankbewegungen ab federnde Wankstütze verbunden ist, die feste Hebel trägt, die über gelenkig gelagerte Pendel mit der Wiege bzw. dem Wagen kasten verbunden sind, ist in eine Torsionswelle der Wank stütze ein Stellglied integriert, daß beim Eintauchen oder Anheben eines Querendes der Wiege oder einer Seite des Wagen kastens in Gegenrichtung beaufschlagbar ist. According to an alternative embodiment of the invention at a drive for rail vehicles, in which a drive frame over primary springs of the wheels or wheelsets is and on which over secondary springs over a cradle of Body or the body of the rail vehicle directly is supported and the cradle or the body further ge opposite the drive frame via vertical and roll movements damping shock absorbers and at least one roll movement resilient anti-roll support is connected, which carries fixed levers that via articulated pendulums with the cradle or trolley box are connected, is in a torsion wave the wank support an actuator integrated that when immersing or Lift a cross end of the cradle or one side of the cart box can be acted upon in the opposite direction.
Einzelheiten der Erfindung sind an Hand der Zeichnung in ei nem Ausführungsbeispiel erläutert.Details of the invention are shown in the drawing in egg NEM embodiment explained.
Es zeigenShow it
Fig. 1 Den Querschnitt durch ein Laufwerk gemäß der Erfindung Fig. 1 shows the cross section through a drive according to the invention
Fig. 2 Einen Teil der Draufsicht auf das Laufwerk nach Fig. 1. FIG. 2 shows a part of the top view of the drive according to FIG. 1.
Fig. 3 Einen Teil eines Mittellängsschnittes durch das Laufwerk nach Fig. 1. Fig. 3 shows a part of a central longitudinal section through the drive of FIG. 1.
Das erfindungsgemäße Laufwerk besteht im wesentlichen aus dem von den zwei Radsätzen (1) über nicht dargestellte Primärfe dern getragenen Laufwerkrahmen (2), auf dem über pneumatische Sekundärfedern (3) eine den Wagenkasten (4) tragende Wiege (5) vertikal beweglich gelagert ist. Der Wagenka sten (4) lagert dabei über seitliche, oberhalb der Sekundär federn (3) auf der Wiege (5) befestigte Gleitstücke (6) auf dem Laufwerk und ist über einen zentrisch in der Wiege (5) angeordneten Drehzapfen (7) auf dem Laufwerk horizontal ge führt. Neben erforderlichen, für vorliegende Erfindung nicht relevanten Vertikal- und Schlingerdämpfern ist die Wiege (5) weiter gegenüber dem Laufwerkrahmen (2) über mindestens eine, im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Wankstützen abgefe dert. Jede dieser Wankstützen besteht aus einer horizontal in Laufwerkquerrichtung am Laufwerkrahmen (2) drehbar gelagerten Torsionswelle (8), die an ihren Längsenden drehfest Hebel (9) trägt, an deren freiem Ende etwa vertikal ein Pendel (10) ge lenkig gelagert ist. Dieses Pendel (10) ist mit seinem ande ren freien Ende ebenfalls gelenkig an der Wiege (5) befe stigt. The drive according to the invention consists essentially of the drive frame ( 2 ) carried by the two wheelsets ( 1 ) via primary springs (not shown), on which a cradle ( 4 ) carrying cradle ( 5 ) is mounted so as to be vertically movable via pneumatic secondary springs ( 3 ). The Wagenka most ( 4 ) supports lateral, above the secondary springs ( 3 ) on the cradle ( 5 ) attached sliders ( 6 ) on the drive and is arranged via a center pin in the cradle ( 5 ) ( 7 ) on the Drive runs horizontally. In addition to the necessary vertical and roll dampers, which are not relevant to the present invention, the cradle ( 5 ) is further removed from the drive frame ( 2 ) via at least one, two anti-roll supports in the exemplary embodiment shown. Each of these anti-roll supports consists of a torsion shaft ( 8 ) which is rotatably mounted horizontally in the transverse direction of the drive on the drive frame ( 2 ) and which carries rotatably fixed levers ( 9 ) at its longitudinal ends, at the free end of which a pendulum ( 10 ) is articulated in an articulated manner. This pendulum ( 10 ) is also articulated with its other free end on the cradle ( 5 ).
Bei Wankbewegungen des Wagenkastens (4) mit der Wiege (5) in Fahrzeugquerrichtung taucht die Wiege (5) mit ihrem einen Querende in die Sekundärfeder (3) ein und hebt sich mit ihrem anderen Querende um einen entsprechenden Betrag aus der dies seitigen Sekundärfeder (3) aus. Diese Wankbewegungen werden über die Pendel (10) und Hebel (9) in die Torsionswelle (8) übergeleitet und verdrehen die Torsionswelle (8). Durch die Federwirkung der Torsionswelle (8) werden die Wankbewegungen abgefedert. Bei dieser Wankbeanspruchung wirkt dabei die Tor sionswelle (8) über die Pendel (10) und Hebel (9) und liefert die für gute Laufeigenschaften notwendige Wanksteifigkeit. Das Fahrzeug wankt dabei um einen Wankpol, der sich aus den Systemparametern des Fahrzeugs wie primärer Federsteifigkeit, Steifigkeit der Wankstütze, Basis der Sekundärfeder und Schwerpunktlage bestimmt. Unter Fliehkraft wird dabei die Torsionswelle (8) der Wankstütze soweit gespannt, bis die er forderliche Gegenkraft erreicht ist, die das Kräftegleichge wicht herstellt. Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung des Laufwerks ist mindestens eines der Pendel (10) als Stellglied ausgebildet. Dieses Stellglied (Pendel (10)) überkompensiert durch Aus- bzw. Einfahren die Verformung der Torsions welle (8), so daß bei unveränderter Wanksteifigkeit und Wank- Pol das Fahrzeug in den Bogen hineingeneigt wird. Das Stell glied (Pendel (10)) arbeitet dabei nicht gegen das Eigenge wicht des Fahrzeugs sondern dreht lediglich den Wagenkasten um den Wagenpol. Dabei wird bogenaußen die Sekundärfeder (3) in vertikaler Richtung gestreckt und bogeninnen die entspre chende Sekundärfeder (3) gestaucht. Durch die Zweipunkt-Luft federsteuerung geschieht das mit nur geringem Widerstand der Sekundärfedern (3) (lediglich Strömungswiderstand der Luft). Die vertikale Federung erfolgt wie im normalen Zustand durch die gestauchte bzw. gestreckte Sekundärfeder (3). Die An steuerung der erforderlichen Neigung des Wagenkastens (4) er folgt dabei in Abhängigkeit des Fliehkraftüberschusses weg- oder kraftabhängig. Diese Ansteuerung der Stellglie der (Pendel (9)) ist jedoch nicht Gegenstand vorliegender Er findung.When the car body ( 4 ) with the cradle ( 5 ) rolls in the transverse direction of the vehicle, the cradle ( 5 ) dips into the secondary spring ( 3 ) with its one transverse end and lifts with its other transverse end by a corresponding amount from the secondary spring ( 3 ) out. These rolling movements are transferred via the pendulum ( 10 ) and lever ( 9 ) into the torsion shaft ( 8 ) and twist the torsion shaft ( 8 ). The roll movements are cushioned by the spring action of the torsion shaft ( 8 ). With this roll load, the tor sion shaft ( 8 ) acts via the pendulum ( 10 ) and lever ( 9 ) and provides the roll stiffness necessary for good running properties. The vehicle wobbles around a roll pole, which is determined from the system parameters of the vehicle such as primary spring stiffness, stiffness of the roll support, base of the secondary spring and center of gravity. Under centrifugal force, the torsion shaft ( 8 ) of the anti-roll device is stretched until it reaches the required counterforce that produces the balance of forces. In the embodiment of the drive according to the invention, at least one of the pendulums ( 10 ) is designed as an actuator. This actuator (pendulum ( 10 )) overcompensates for extending or retracting the deformation of the torsion shaft ( 8 ), so that the vehicle is inclined into the curve with unchanged roll stiffness and roll pole. The actuator (pendulum ( 10 )) does not work against the intrinsic weight of the vehicle but only rotates the car body around the car pole. The outside of the secondary spring ( 3 ) is stretched in the vertical direction and inside the corresponding secondary spring ( 3 ) is compressed. Due to the two-point air spring control, this happens with only a slight resistance of the secondary springs ( 3 ) (only flow resistance of the air). As in the normal state, the vertical suspension is provided by the compressed or stretched secondary spring ( 3 ). At the control of the required inclination of the car body ( 4 ) it follows depending on the centrifugal excess or depending on the force. This control of the Stellglie (pendulum ( 9 )) is not the subject of the present invention.
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