Einrichtung zur Steuerung von Schienenfahrzeug-Laufwerken Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Steuerung von ein- oder mehrachsigen Lauf werken von Schienenfahrzeugen, die gegenüber dem Wagenkasten in horizontaler Ebene schwenkbar sind, mit durch Druckgas beaufschlagten Gasfedern zwi schen einem Laufwerkrahmenteil und dem Wagen kasten, deren Füllungen entsprechend der Kurven krümmung regelbar sind.
Um auch mit Schienenfahrzeugen grosser Länge Kurven durchfahren zu können, werden Schienen fahrzeuge grosser Länge mit ein- oder mehrachsigen Deichsel- oder Drehgestellen ausgerüstet. Die Deich sel- oder Drehgestelle sind horizontal gegenüber dem Wagenkasten schwenkbare Laufwerke, die sich in der Regel unter der Wirkung des Spurkranzdruckes mehr oder weniger kurvengerecht einstellen. Die kurvengerechte Einstellung der Laufwerke unter der Wirkung des Spurkranzdruckes führt zu einem Spur kranzverschleiss, der mit kleiner werdendem Krüm mungshalbmesser der Kurven und zunehmender Ge schwindigkeit grösser wird. Insbesondere bei voraus laufenden Achsen kann der Spurkranzverschleiss er hdblich sein. Bei besonders engen Kurven und hohen Fahrgeschwindigkeiten kann sogar Entgleisungsge fahr bestehen.
Um den Spurkranzverschleiss und die Entglei sungsgefahr zu verringern, ist es bereits bekanntge worden, die Laufwerke zwangsweise kurvengerecht zu steuern. Beim Durchfahren der Kurven werden die Laufwerke von Hand oder mittels selbsttätig wirkender Vorrichtungen so gesteuert, dass die Spur kranzführungsdrücke gering werden. Mit dem Ge ringerwerden der Spurkranzführungsdrücke sinkt zwangläufig der Spurkrnnzverschleiss.
Die kurvengerechte Steuerung der Laufwerke erfolgt mittels längenveränderlicher Glieder zwischen dem Laufwerk und dem Wagenkasten. Zunehmende und abnehmende Längenänderungen der längenver änderlichen Glieder führen zu Schwenkbewegungen des Laufwerkes um die lotrechte Drehachse in der einen oder anderen Schwenkrichtung, entsprechend dem Durchfahren einer Rechts- oder Linkskurve.
Als längenveränderliche Glieder sind bisher me chanisch oder hydraulisch arbeitende Bauteile be kanntgeworden. Diese Bauteile selbst sowie die Ein richtungen zu ihrer Bedienung sind aufwendig, so dass die kurvengerechte Steuerung von Laufwerken bisher in grösserem Umfang keinen Eingang in die Praxis gefunden hat. Der Aufwand ist insbesondere bei den mechanischen Einrichtungen gross, während die Anwendung hydraulisch betätigter Mittel an sich bei Eisenbahnfahrzeugen selten ist, so dass mit der Hydraulik ein für den praktischen Bahntrieb zu mindest ungewöhnlicher Energieträger eingeführt würde.
Die Erfindung ist demgegenüber gekennzeichnet durch zwei Gasfedern, von denen je eine einer der beiden Schwenkrichtungen des Laufwerkes zugeord net ist, in der Weise, dass beim Durchfahren einer Kurve jeweils die Füllung der einen Gasfeder ver ringert, die Füllung der anderen Gasfeder dagegen vergrössert wird.
Pneumatische Federn ermöglichen die Anwen dung eines Energieträgers, der in vielfachem anderem Zusammenhang bei Eisenbahnfahrzeugen bereits an gewendet wird. Zum Beispiel sind pneumatische Kupplungen und pneumatische Bremsen bei Eisen bahnfahrzeugen üblich. An die für diese Vorrichtun gen bereits vorhandenen pneumatischen Einrichtun gen kann die Einrichtung gemäss der Erfindung an geschlossen werden. Die Einrichtung gemäss der Erfindung arbeitet dann mit einem ohnehin vor- handenen Energieträger, und der Aufwand der Ein richtung kann gering sein.
Dies trifft insbesondere bei einem Fahrzeug zu, das mit einer pneumatischen Federung versehen ist, da dort nicht nur für Federung und Steuereinrichtung der gleiche Energieträger, son dern als Federelemente der Federung und als längen veränderliches Glied der Steuereinrichtung gleiche Bauteile verwendet werden können.
Schliesslich besteht ein wesentlicher Vorteil der Erfindung noch darin, dass die Gasfeder das Lauf werk federnd führt. Denn die Gasfeder ermöglicht, dass zwar das Laufwerk zuverlässig kurvengerecht eingestellt wird, bei begrenzter, plötzlicher Änderung der Gleiskrümmung sich aber das Laufwerk trotz dem dieser plötzlich veränderten Gleiskrümmung ent sprechend einstellen kann, ohne dass ein regelnder Eingriff vorangegangen sein muss, der bei plötzlicher Änderung der Gleiskrümmung oft auch gar nicht vorausgegangen sein kann. Dieser Vorteil ist bei mechanischen und hydraulischen Steuervorrichtungen nicht ohne weiteres gegeben und kann in wesent lichem Masse zur Verringerung des Spurkranzver schleisses beitragen.
Um die Gasverluste beim wechselweisen Füllen der beiden Gasfedern gering zu halten, sind vorteil haft die beiden Gasfedern bei der Geradeausfahrt des Fahrzeuges leitungsmässig miteinander verbunden. Beim Einfahren des Fahrzeuges in eine Kurve wer den dann die beiden Gasfedern leitungsmässig von einander getrennt und die Füllung der einen Gas feder verringert und die Füllung der anderen Gas feder vergrössert. Beim Ausfahren aus der Kurve werden die beiden Gasfedern wieder leitungsmässig miteinander verbunden, so dass ein automatischer Gasausgleich zwischen beiden Gasfedern eintritt und das Laufwerk ohne Gasverluste in seine Normal stellung zum Wagenkasten geschwenkt wird.
Um ein Entgleisen oder zumindest erhöhten Spur kranzverschleiss infolge falscher Steuerung beim Ein fahren in eine Kurve zu verhindern, ist zweckmässig in den Gasfedern eine Vorrichtung vorgesehen, die einen bestimmten Druckanstieg in den Gasfedern verhindert, wenn die Gaszufuhr zu den Gasfedern entgegen der Kurvenkrümmung gesteuert wird.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 bis 4 verschiedene Einrichtungen in sche matischer Darstellung, Fig. 5 bis 7 die in Fig. 1 unten dargestellte Anordnung in verschiedenen Gleisstellungen des Laufwerkes, Fig. 8 bis 10 eine Einzelheit der Einrichtung gemäss der Erfindung in verschiedenen Stellungen, Fig. 11 eine weitere Einzelheit der Einrichtung gemäss der Erfindung.
Als Laufwerk ist ein zweiachsiges Drehgestell mit dem Drehgestellrahmen 1 und den beiden Rad sätzen 2 schematisch dargestellt (Fig. 1 bis 4). Das Drehgestell ist um den lotrechten Drehzapfen 3 des Wagenkastens 4 in horizontaler Ebene schwenk bar. Zwischen dem Drehgestellrahmen 1 und dem Wagenkasten 4 sind die längenveränderlichen Glieder der Einrichtung gemäss der Erfindung angeordnet. Die längenveränderlichen Glieder sind Gasfedern, die in an sich bekannter Weise aus einem Kolben 5 und einem Zylinder 6, aus mit Gas gefüllten Ein- faltenbälgen oder aus mit Gas gefüllten Mehrfalten- bälgen bestehen oder als Rollbalggasfedern ausge führt sein können.
In Fig. 1 ist an der einen Längs seite des Drehgestells eine Kolben 5 und Zylinder 6 aufweisende Gasfeder und an der anderen Längsseite des Drehgestells eine Einfaltenbalggasfeder 7 dar gestellt, um zu zeigen, dass bei der Kolben-Zylinder- Gasfeder eine Gelenkstange 8 zwischen den Feder elementen und dem Wagenkasten vorgesehen sein muss, während bei der Faltenbalggasfeder das eine Ende des Faltenbalges fest mit dem Drehgestell rahmen 1 und das andere Ende des Faltenbalges mit dem Wagenkasten fest verbunden sein können, so dass die Faltenbalggasfeder und entsprechend auch die Rollbalggasfeder eine einfachere Lösung darstellt, ohne dass die Kolben-Zylinder-Gasfeder zur Lösung der erfindungsgemässen Aufgabe unbrauchbar .wäre.
In Fig. 2 bis 4 sind als längenveränderliche Glieder Einfaltenbalggasfedern dargestellt. In Fig. 11 ist als weitere Lösungsmöglichkeit eine Zweifaltenbalggas feder 7a gezeigt. In der Praxis werden selbstver ständlich nur gleiche Federarten bei einem Lauf werk angewendet werden, wie es in Fig. 2 bis 7 auch gezeigt ist. Die Befestigung der vorzugsweise als Faltenbalgfedern ausgebildeten Gasfedern kann an beiden Längsseiten des Drehgestells unmittelbar zwischen Konsolen 10 des Drehgestellrahmens 1 und Konsolen 11 des Wagenkastens 4 erfolgen (Fig. 1), wobei die Längsachsen der Federn parallel zur Drehgestellängsachse liegen. Ist aus Platzgründen die Anordnung eines Federlementes an beiden Längs seiten des Drehgestells nicht möglich, so können beide Federelemente auf einer Längsseite des Dreh gestells angeordnet sein (Fig. 2).
Die in Fahrtrichtung hintereinanderliegenden Federbälge sind mit ihren einander gegenüberliegenden Enden an einem ge meinsamen Konsol 12 des Drehgestellrahmens 1 befestigt, während die beiden anderen Enden der Federbälge an Konsolen 13 des Wagenkastens be festigt sind. Selbstverständlich können auch die Kon solen 13 Teile des Drehgestellrahmens 1 und das Konsol 12 Teil des Wagenkastens 4 sein. Ist an keiner Drehgestellängsseite zur Unterbringung der Federelemente genügend Platz, so können die Feder elemente auch mit in Fahrzeugquerrichtung weisen den Längsachsen an einer Stirnseite (Fig. 3) oder beiden Stirnseiten (Fig. 4) des Drehgesteilrahmens angeordnet sein. Die Befestigung erfolgt sinngemäss wie in Fig. 1, 2 zwischen Konsolen des Wagenkastens und des Drehgestellrahmens.
Zwischen den beiden Gasfedern 7 bzw. Feder elementen eines Drehgestells, einem Gasspeisebe- hälter 14 und einem Gasauffangbehälter 15 ist ein Dreiwegeventil 16 (Hahn) angeordnet (Fig. 1). In seiner einen Stellung (Fig. 8) verbindet das Dreiwege ventil 16 die beiden Gasfedern über seine Bohrung 17 miteinander, während Speisebehälter 14 und Gas auffangbehälter 15 voneinander und von den Gas federn abgesperrt sind. In seiner zweiten Stellung (Fig. 9) verbindet das Dreiwegventil 16 mit seiner Bohrung 18 das in Fahrtrichtung 19 gesehen linke Gasfederelement mit dem Gasspeisebehälter und mit seiner Bohrung 20 das in Fahrtrichtung 19 gesehen rechte Gasfederelement mit dem Gasauffangbehälter.
Die Verbindung zwischen den beiden Gasfederele menten ist unterbrochen. In seiner dritten Stellung (Fig. 10) verbindet das Dreiwegeventil 16 mit seiner Bohrung 18 das in Fahrtrichtung 19 gesehen linke Gasfederelement mit dem Gasauffangbehälter und das in Fahrtrichtung 19 gesehene rechte Gasfeder element mit dem Gasspeisebehälter. Die Verbindung zwischen den beiden Federelementen ist wiederum unterbrochen. Die Einstellung des Dreiwegeventils erfolgt beispielsweise mittels eines Schwenkhebels 21, der vom Führerstand des Fahrzeuges aus bedient wird. Seine erste Stellung (Fig. 8) nimmt das Drei wegeventil 16 bei der Geradeausfahrt des Fahrzeuges ein.
In beiden Gasfedern herrscht der gleiche Druck und beide Gasfedern haben das gleiche Volumen, so dass sich das Drehgestell in seiner Normalstellung unter dem Wagenkasten befindet, in der die lotrechte Längsmittelebene des Drehgestells und die lotrechte Längsmittelebene des Wagenkastens einander decken (Fig. 5). In der zweiten Stellung (Fig. 9) des Drei wegeventils ist entsprechend dem Druckunterschied zwischen Gasauffangbehälter und Gasspeisebehälter das in Fahrtrichtung 19 gesehen linke Federelement stärker ausgedehnt als das in Fahrtrichtung 19 ge sehen rechte Federelement, und das Drehgestell wird kurvengerecht in eine Rechtskurve eingesteuert (Fig. 6).
In der dritten Stellung (Fig. 10) des Drei wegeventils ist das in Fahrtrichtung 19 gesehen rechte Federelement stärker ausgedehnt als das in Fahrt richtung 19 gesehen linke Federelement, und das Drehgestell wird kurvengerecht in eine Linkskurve eingesteuert (Fig. 7). In jeder seiner drei Stellungen ist das Drehgestell federnd geführt. Durch den Einbau von Reduzierventilen kann erreicht werden, dass die Einstellung des Drehgestells entsprechend der je weils vorliegenden Kurvenkrümmung vorgenommen wird.
Beim Ausfahren aus einer Kurve wird das Drei wegeventil von einer der beiden Stellungen der Fig. 9, 10 in die Stellung der Fig. 8 umgestellt. Dabei werden der Luftspeisebehälter und der Gasauffang behälter von den Federelementen abgesperrt und die beiden Federelemente des Laufwerkes mitein ander verbunden, so dass das Gas von dem einen Federelement in das andere Federelement überströ men kann, ein Druck- und Volumenausgleich zwi schen beiden Federelementen erfolgt und das Dreh gestell ohne zusätzliche Zuführung von Gas in seine Normalstellung eingeschwenkt wird. Das in den Gas- auffangbehälter 15 gelangte Druckgas wird in ge eigneter Weise vom Gasauffangbehälter 15 in den Gasspeisebehälter 14 gefördert.
An die Stelle des Gasauffangbehälters kann in bekannter Weise auch die Atmosphäre treten, so dass das aus dem jeweiligen Federbalg entweichende Gas statt in den Gasauffangbehälter in die Atmo sphäre entweicht.
Besonders bei Betätigung des Schwenkhebels 21 von Hand ist der Fall denkbar, dass das Dreiwege ventil 16 für eine Rechtskurve eingestellt wird, das Fahrzeug aber tatsächlich in eine Linkskurve ein fährt oder umgekehrt. Der damit verbundenen Ge fahr eines unzulässigen Druckanstieges beugt die Vorrichtung gemäss Fig. 11 vor, die einen unzu lässigen Druckanstieg in den Federelementen ver hindert, wenn die Gaszufuhr zu den Federelementen entgegen der Kurvenkrümmung gesteuert wird. Das hier beispielsweise als Zweifaltenbalg ausgeführte Federelement 7a ist an einem Ende mit dem Ein spannring 22 an einem Lagerbock 23 des Drehgestell rahmens 1 und am anderen Ende mit dem Ein spannring 24 an einem Lagerbock 25 des Wagen kastens 4 befestigt.
Die durch den Lagerbock 25 in das Innere des Federbalges 7a hineinragende Leitung 26 führt zu dem Dreiwegeventil 16. In den Lagerbock 25 ist konzentrisch zum Federbalg 7a ein Rohr 27 eingesetzt, dessen eines Ende nach dem Innern des Federbalges 7a offen ist und an dessen anderem Ende ein Ventilsitz 28 befestigt ist. Der Ventilsitz führt längsverschieblich die Ventilstange 29, die mit ihrem einen Ende in den Ventilteller 30 eingeschraubt ist. Am anderen Ende der Ventil stange 29 ist ein Seil 31 befestigt, dessen der Ventil stange 29 abgewandtes Ende an einem Anschlag 32 befestigt ist. An der dem Seil 31 abgewandten Seite des Anschlages 32 ist eine Wickelfeder 33 einge hängt. Diese Wickelfeder 33 ist in einem Rohr 34 angeordnet.
Das Rohr 34 ist in dem Lagerbock 23 des Drehgestellrahmens 1 gehalten und an dem dem Anschlag 32 abgewandten Ende durch einen Deckel 35 verschlossen. In den Deckel 35 ist die Wickel feder mit dem dem Anschlag 32 abgewandten Ende eingehängt. Zwischen dem Anschlag 32 und dem Lagerbock 23 liegt ein Spiel 36 in Längsrichtung der Feder 33 und des Seiles 31 vor. Das Spiel 36 ist durch Verschieben des Anschlages 32 gegenüber dem Seil 31 einstellbar.
Bei der Geradeausfahrt hält die Spannung der Wickelfeder 33 das Ventil 28, 30 geschlossen, d. h. der Ventilteller 30 liegt an dem Ventilsitz 28 an. Das Gasvolumen ist im Innern des Federbalges 7a eingeschlossen. Fährt das Fahrzeug in eine Kurve ein und wird in den Federbalg ordnungsgemäss- zu sätzliches Druckmittel eingeführt, so dehnt sich der Federbalg aus und das Ventil 28, 30 bleibt weiter geschlossen. Die Wickelfeder 33 wird zusätzlich ge spannt. Fährt das Fahrzeug in eine Kurve ein und wird in dem Federbalg fälschlich zusätzlich Druck mittel eingeführt, so wird unter der Wirkung der vom Spurkranzdruck ausgelösten, angenähert kurvenge rechten Einstellung des Drehgestells der Abstand zwischen den Lagerböcken 23, 25 verringert.
Diese Abstandsverringerung in Verbindung mit der zu sätzlichen Zufuhr von Druckmittel in den Federbalg 7a führt in diesem zu einem erheblichen Druckan stieg, der den Ventilteller 30 vom Ventilsitz 28 abhebt. Durch die Bohrungen 37 des Ventilsitzes und zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilteller hindurch kann das pneumatische Druckmittel aus dem Federbalg 7a entweichen. Ein vollständiges Entweichen des pneumatischen Druckmittels aus dem Federbalg 7a ist durch die Wickelfeder 33 ver hindert, indem diese zwangläufig das Ventil 28, 30 wieder schliesst, wenn der Druck im Federbalg 7a auf seinen Normalwert abgesunken ist.
Die Vorrichtung gemäss Fig. 11 ist selbstver ständlich nicht nur dann wirksam, wenn das Dreh gestell falsch eingesteuert wird, sondern auch dann, wenn bei richtiger Einsteuerung des Drehgestells durch irgendwelche Umstände der Druck in dem mit Druckluft beschickten Federbalg unzulässig an steigt.