DE10104794A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Unterstützung der Drehbewegung eines Drehgestells - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Unterstützung der Drehbewegung eines Drehgestells an einem schweren Schienenfahrzeug bei einer Kurvenfahrt. Es ist vorgesehen, dass ein Schwingungsdämpfer (1), der zwischen Drehgestell und Fahrzeugkasten angeordnet ist, als Hydraulikzylinder eingesetzt wird, indem die Bewegung des Kolbens (3) im Schwingungsdämpfer (1) durch ein über Mediumleitungen (7, 8) zugeleitetes bzw. abgeleitetes Medium beeinflusst wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und auch eine Vorrich­ tung zur Unterstützung der Drehbewegung eines Drehgestells an einem schweren Schienenfahrzeug mit Fahrzeugkasten bei einer Kurvenfahrt.

Ein solches schweres Schienenfahrzeug, das beispielsweise eine Lokomotive ist, kann über 17 Tonnen pro Radsatz schwer sein.

Schwere Schienenfahrzeuge weisen Drehgestelle auf, die je­ weils von zwei oder mehr Radsätzen getragen werden. Bei einer Kurvenfahrt wird ein solches Drehgestell um eine gedachte senkrechte Achse gedreht. Die Drehkraft auf das Drehgestell bewirkt dann eine Gegenkraft (Querkraft), die zumindest von einem Rad horizontal auf die Schiene übertragen wird. Haupt­ sächlich ist das am äußeren Schienenbogen laufende Rad des in Fahrtrichtung ersten Radsatzes des Schienenfahrzeugs betrof­ fen. Der erste Radsatz eines nachlaufenden, zweiten Drehge­ stells übt eine deutliche geringere Kraft aus. Die Höhe der Kraft hängt von verschiedenen konstruktiven Parametern, z. B. von der Steifigkeit der vorhandenen Federn, der Anlenkung der Achsen oder von dem Gewicht des Fahrzeuges ab. Insbesondere in einer Kurve mit weniger als 300 m Radius ist eine sehr große horizontale Kraft auf das genannte Rad gegeben. Derar­ tig hohe Kräfte führen zu einem erhöhten Verschleiß am Rad und an der Schiene.

Es ist bereits bekannt, dass einem Drehgestell eines Schie­ nenfahrzeuges ein Schwingungsdämpfer zugeordnet ist. Übli­ cherweise ist ein Schwingungsdämpferpaar vorhanden. Ein Schwingungsdämpfer besteht aus einem Gehäuse mit einem in ihm beweglichen Kolben. Während z. B. das Gehäuse mit dem Drehgestell verbunden ist, steht der Kolben mit dem Fahrzeugkasten in Verbindung. Schwingungen des Drehgestells werden durch das beidseits des Kolbens im Gehäuse befindliche Medium gedämpft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die die Verschleißanfälligkeit der Räder eines Drehgestelles bei Kurvenfahrt deutlich ver­ mindern. Dazu sollen keine aufwendigen Bauteile erforderlich sein, da die Platzverhältnisse, insbesondere bei der Nachrüs­ tung von Lokomotiven und anderen Schienenfahrzeugen, nur das Anbringen kleiner zusätzlicher Bauteile ermöglichen. Vor al­ len Dingen sollen zusätzliche Konsolen zur Krafteinleitung vermeiden werden, die einen gravierenden Eingriff in die Struktur des Fahrzeugkastens und besonders des Drehgestells bedeuten würden.

Die Aufgabe, ein geeignetes Verfahren anzugeben, wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass die Bewegung eines Kol­ bens, der Teil eines zwischen dem Drehgestell und dem Fahr­ zeugkasten angeordneten Schwingungsdämpfers ist, durch ein gepumptes Medium beeinflusst wird.

Damit wird der Vorteil erzielt, dass der ohnehin vorhandene Schwingungsdämpfer bei Bedarf als Hydraulikzylinder einge­ setzt werden kann. Falls der Kolben bei einer Kurvenfahrt verschoben wird, wird diese Bewegung durch das gepumpte Me­ dium unterstützt und bei einem vorauslaufenden Drehgestell verstärkt. Es wird also die Kraft, die vom Rad in horizonta­ ler Richtung auf die Schiene wirkt, reduziert und dadurch der Verschleiß vermindert.

Abhängig davon, ob das Schienenfahrzeug eine Rechtskurve oder eine Linkskurve fährt, wird das Medium diesseits oder jen­ seits des Kolbens in den Schwingungsdämpfer eingespeist. Es wird bei einem vorauslaufenden Drehgestell stets die vorhan­ dene Bewegung des Kolbens unterstützt. Falls bei einem nach­ laufenden Drehgestell die ohnehin geringe Querkraft abgesenkt werden soll, wird das gepumpte Medium entgegen der vorhande­ nen Bewegung des Kolbens eingesetzt.

Im folgenden wird nur das vorauslaufende Drehgestell betrach­ tet:
Bei einer Geradeausfahrt wird kein Medium zugeleitet, so dass der Schwingungsdämpfer seine übliche Aufgabe, das Dämpfen von Schwingungen, ausführen kann. Hierzu ist es notwendig, dass bei einer Geradeausfahrt das vorhandene Medium im Schwin­ gungsdämpfer gehalten wird.

Die Aufgabe, eine geeignete Vorrichtung anzugeben, wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass zwischen dem Drehgestell und dem Fahrzeugkasten ein Schwingungsdämpfer angeordnet ist, der in einem Gehäuse einen Kolben aufweist, und dass in das Gehäuse eine erste Mediumleitung diesseits des Kolbens und eine zweite Mediumleitung jenseits des Kolbens einmündet, die mit einer Pumpe verbindbar ist.

Mittels der Pumpe wird bei einer Kurvenfahrt die Bewegung des Kolbens durch eine Beaufschlagung desselben mit dem Medium unterstützt. Dazu ist die Pumpe druckseitig mit dem Teilvolu­ men im Gehäuse verbunden ist, das sich durch die Kolbenbewe­ gung vergrößert.

Sollte der vorhandene Schwingungsdämpfer eine im Vergleich zum Kolben dicke Kolbenstange haben, so dass die freie Kol­ benfläche relativ klein ist, reicht für eine Kolbenbewegung die Saugleistung der Pumpe auf der anderen Seite des Kolbens aus.

Es wird der Vorteil erzielt, dass die horizontale Kraft, die von einem Rad auf die Schiene wirkt, bei einer Kurvenfahrt verkleinert wird, so dass die Verschleißanfälligkeit des Ra­ des und der Schiene deutlich vermindert wird. Durch die Ver­ wendung des als solchen bekannten Schwingungsdämpfers als Hydraulikzylinder wird insbesondere der Vorteil erzielt, dass nur wenige zusätzliche Bauteile dazu notwendig sind und in die Struktur von Fahrzeugkasten und Drehgestell nicht einge­ griffen werden muss.

Beispielsweise ist zwischen der Pumpe und den beiden Medium­ leitungen eine Ventilanordnung mit drei möglichen Stellungen angeordnet, die entweder beide Mediumleitungen von der Pumpe trennt (Grundstellung) oder die erste Mediumleitung drucksei­ tig und die zweite Mediumleitung saugseitig mit der Pumpe verbindet oder die zweite Mediumleitung druckseitig und die erste Mediumleitung saugseitig mit der Pumpe verbindet.

Bei der ersten Stellung (Grundstellung) arbeitet der Schwin­ gungsdämpfer in üblicher Weise, was bei einer Gradeausfahrt erforderlich ist. Die beiden anderen Stellungen sind für Rechts bzw. Linkskurven vorgesehen und ermöglichen es, dass die Bewegung des Kolbens im Gehäuse unterstützt wird.

Eine Umstellung der Ventilanordnung erfolgt dazu beispiels­ weise dann, wenn eine den Kolben mit dem Fahrzeugkasten ver­ bindende Kolbenstange einen vorgegebenen Auslenkungsweg nach links bzw. nach rechts überschreitet. Bleibt der Auslenkungs­ weg innerhalb der vorgegebenen Grenzen, dann steht die Ven­ tilanordnung in der ersten Stellung (Grundstellung), bei der beide Mediumleitungen verschlossen sind.

Auch das Einschalten der Pumpe kann beispielsweise erst bei einer Überschreitung des vorgegebenen Auslenkungsweges der Kolbenstange erfolgen.

Die Pumpe und die Ventilanordnung sind also beispielsweise durch eine einen Sollwert überschreitende Bewegung des Kol­ bens aktivierbar.

Zum Umschalten der Ventilanordnung und/oder auch zum Schalten der Pumpe kann die Kolbenstange z. B. mechanisch mit der Ventilanordnung und/oder der Pumpe verbunden sein. Es kann aber auch ein Sensor vorhanden sein, der die Bewegung der Kolben­ stange erfasst und elektrisch mit der Ventilanordnung und/oder der Pumpe verbunden ist.

Die Ventilanordnung und/oder die Pumpe sind beispielsweise alternativ durch eine Drehbewegung des Drehgestells, die ei­ nen Sollwert überschreitet, schaltbar.

Als Pumpe kann eine elektrisch oder pneumatisch antreibbare Pumpe dienen.

Mit dem Verfahren und mit der Vorrichtung nach der Erfindung wird insbesondere der Vorteil erzeilt, dass der Verschleiß beim Befahren kleiner Gleisradien mit einfachen Mitteln und nur mit wenigen zusätzlichen Bauteilen deutlich verringert werden kann.

Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung werden anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung ge­ zeigt ist, näher erläutert:
Die Zeichnung zeigt einen als solchen bekannten Schwingungs­ dämpfer 1 mit einem Gehäuse 2, in dem sich ein beweglicher Kolben 3 befindet. Das Gehäuse 2 ist mit einer ersten Verbin­ dung 4 mit einem nicht gezeigten Drehgestell eines schweren Schienenfahrzeuges verbunden. Der Kolben 3 ist über eine Kol­ benstange 5 mit einer zweiten Verbindung 6 an einem nicht ge­ zeigten Fahrzeugkasten befestigt. Beidseits des Kolbens 3 münden eine erste bzw. eine zweite Mediumleitung 7, 8 in das Gehäuse 2 ein. Diese Mediumleitungen 7, 8 stehen über eine Ventilanordnung 9 mit drei möglichen Stellungen mit einer Pumpe 10 in Verbindung.

Die Ventilanordnung 9 steht zur Umschaltung über eine Verbin­ dungsstange 11 mit der Kolbenstange 5 oder mit einem anderen Festpunkt am Fahrzeugkasten in Verbindung. Bleibt die Bewegung der Kolbenstange 5 innerhalb eines vorgegebenen Weges ±s, dann steht die Ventilanordnung in der mittleren Stellung 9a (Grundstellung) Die Mediumleitungen 7, 8 sind dann unter­ brochen und gehäuseseitig verschlossen. Der Schwingungsdämp­ fer 1 arbeitet wie ursprünglich vorgesehen. Wenn sich die Kolbenstange 5 und damit der Kolben 3 in einer Linkskurve um mehr als den Sollwert s zur ersten Verbindung 4 hin bewegt, wird die Ventilanordnung 9 in die zweite Stellung 9b ge­ bracht. Folglich wird durch das gepumpte Medium die Bewegung des Kolbens 3 in Richtung auf die erste Verbindung 4 unter­ stützt und es wird der horizontale Andruck der Räder des Drehgestelles an der Schiene vermindert, was zu einem verrin­ gerten Verschleiß führt.

Bei einer Rechtskurve bewegen sich die Kolbenstange 5 und der Kolben 3 von der ersten Verbindung 4 weg und die Ventilanord­ nung 9 wird in die dritte Stellung 9c gebracht. Dadurch wird mit Hilfe der eingeschalteten Pumpe 10 die Bewegung des Kol­ bens 3 wieder unterstützt, was zu den genannten Vorteilen bei der Kurvenfahrt führt.

In der zweiten und der dritten Stellung 9b, 9c der Ventilan­ ordnung 9 arbeitet der Schwingungsdämpfer 1 als Hydraulikzy­ linder. Die Pumpe 10 kann eventuell nur bei diesen Stellungen in Betrieb genommen werden, wozu ein geeigneter Schalter mit der Verbindungsstange 11 verbunden werden könnte.

Der Schwingungsdämpfer 1 ist also mit einfachen Mitteln der­ art ausgerüstet, dass er bei Kurvenfahrten als Hydraulikzy­ linder wirken kann, während er bei einer Geradeausfahrt wei­ terhin nur als Schwingungsdämpfer wirkt. Die zusätzlichen Bauteile, im wesentlichen nur die Pumpe 10 und die Ventilan­ ordnung 9 können platzsparend untergebracht werden.

Claims (6)

1. Verfahren zur Unterstützung der Drehbewegung eines Drehge­ stells an einem schweren Schienenfahrzeug mit Fahrzeugkasten bei einer Kurvenfahrt, dadurch gekennzeichnet, dass die Be­ wegung eines Kolbens (3), der Teil eines zwischen dem Drehge­ stell und dem Fahrzeugkasten angeordneten Schwingungsdämpfers (1) ist, durch ein gepumptes Medium beeinflusst wird.

2. Vorrichtung zur Unterstützung der Drehbewegung eines Dreh­ gestells an einem schweren Schienenfahrzeug mit Fahrzeugkas­ ten bei einer Kurvenfahrt, dadurch gekennzeichnet, dass zwi­ schen dem Drehgestell und dem Fahrzeugkasten ein Schwingungs­ dämpfer (1) angeordnet ist, der in einem Gehäuse (2) einen Kolben (3) aufweist, und dass in das Gehäuse (2) eine erste Mediumleitung (7) diesseits des Kolbens (3) und eine zweite Mediumleitung (8) jenseits des Kolbens (3) einmündet, die mit einer Pumpe (10) verbindbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwi­ schen der Pumpe (10) und den beiden Mediumleitungen (7, 8) ein Ventilanordnung (9) mit drei möglichen Stellungen ange­ ordnet ist, die entweder beide Mediumleitungen (7, 8) ver­ schließt oder die erste Mediumleitung (7) druckseitig und die zweite Mediumleitung (8) saugseitig mit der Pumpe (10) ver­ bindet oder die zweite Mediumleitung (8) druckseitig und die erste Mediumleitung (7) saugseitig mit der Pumpe (10) verbin­ det.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilanordnung (9) durch eine Bewegung des, Kolbens (3), die einen Sollwert überschreitet, schaltbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilanordnung (9) durch eine Drehbewegung des Drehgestells, die einen Sollwert überschreitet, schaltbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (10) elektrisch oder pneumatisch antreibbar ist.