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Luftfederung für Schienenfahrzeuge Die Erfindung betrifft eine Luft
federung für Schienenfahrzeuge, mit zumindest vier nahe der Fahrzeugecken angeordneten,
über Luftfederungsventile beaufschlagbaren Federbälgen.
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Mit einer nicht vorveröffentlichten Anmeldung ist bereits vorgeschlagen
worden, eine Luftfederung für Schienenfahrzeuge auf Drei- oder Vierpunktabstützung
umschaltbar auszubilden, da bei Stillstand oder bei langsamer Fahrt des Schienenfahrzeuges
eine Dreipunkt- , bei schneller Fahrt dagegen eine Vierpunktabstützung Vorteile
aufweist. Die Umschalteinrichtung sollte dabei in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit
des Fahrzeuges gesteuert sein.
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Der erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Luftfederung der eingangs
genannten Art zu schaffen, welche zur Steuerung der UmscLaltung auf eine Dreipunkt-
bzw.
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eine Vierpunktabstützung nur einfache, billige Bauelemente benötigt
und vor all ei kein fahrgeschwindigkeitsabhängiges, nur teuer zu erstellendes Schaltsignal
bedarf.
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Diese Aufgabe wird gemaß der Erfindung dadurch gelöst, daß zur Umschaltung
der Luftfederung von einer Drei- in eine Vierpunktabstützung die an Jeweils zwei
benachbarten Fahrzeugecken angeordneten Luftfederbälgen mit einem bei Überschreiten
einer bestimmten Druckdifferenz zwischen diesen Luftfederbälgen ein Signal abgebenden
Differenzdruckmesser verbunden sind und daß die Signale der Differenzdruckiesser
einem Auswertegerät zugeführt werden, welches die Luftfederung bei Vorhandensein
eines Signals an sämtlichen Differenzdruckmessern auf Drei-, bei Vorhandensein eines
Signals nur an den mit den nahe Jeweils einer Fahrzeugstirnseite angeordneten Luftfederbälgen
verbundenen Differenzdruckmessern auf Vierpunktabstützung schaltet.
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Die gemäß der weiteren Erfindung vorteilhafte Ausgestaltung der Luftfederung
kann den Unteransprüchen entnommen werden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungagemäß
ausgestalteten Luftfederung dargestellt, und zwar zeigt
Fig. 1 ein
Prinzipschaltbild für das Erstellen von zur Umschaltung der Luftfederung benötigten
Schaltsignalen und Fig. 2 in schematischer Darstellung eine vollständige Luft federung.
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GleicheTeile sind in beiden Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In den Figuren , und 2 ist ein Schienenfahrzeug 1 mit den Fahrzeugseiten
2 und 3 und den Fahrzeugstirnseiten 4 und 5 dargestellt. Nahe aller vier Fahrzeugecken
befindet sich je ein Luftfederbalg 6, 7, 8 und 9, welche den Fahrzeugrahmen gegen
die Fahrzeugradsätze abstützen.
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Untersuchungen haben ergeben, daß man aus einem Vergleich des Druckverhaltens
jeweils zweier benachbarter Luftfederbälge Schaltsignale gewinnen kann, welche die
Luftfederun entsprechend den jeweils vorliegenden Bedürfnissen auf Dreipunkt- bzw.
Jierpunktabstützung zu schalten geeignet sind. Gemäß Fig. 1 sid jeweils zwei benachbarte
Luftfederbalge 6 bis 9 über Steuerleitungen 10 bis 13 mit Differenzdruckmessern
14 bis 17 verbunden, welche nur bei Übersteigen einer bestimmten Druckdifferenz
in jeweils zwei benachbarten Luftfederbälgen 6 bis 9 in eine Steuerleitung ,8 bis
21 ein Steuersignal A, B, C bzw. D einzuspeisen vermögen. Es hat sich ergeben, daß
beim
Durchfahren von Kurven, also wenn eine Vierpunktabstitzung
vorteilhaft ist, stets die Steuersignale A und Ü, auftreten. Steht das Schienenfahrzeug
dagegen im Sinlaufbogen zu einer Kurve, ifl welcher die kurvenäußere Schiene stets
zum Erzielen einer Fahrzeugneigung nach kurveninnen rampenartig hochgeführt ist
treten die Steuersignale A, B, und und D auf. Beim Stand des Schienenfahrzeuges
in einem derartigen Einlaufbogen muß die Luftfederung des Fahrzeuges auf Dreipunktabstützung
umgeschaltet werden, um unnötige Druckluftverluste durch ständig anhaltende Drucksteuervorgange
für die einzelnen Luftfederbälge vermittels der Luftfederungsventile zu vermeiden
und beim Wiederanfahren des Schienenfahrzeuges ein Entgleisen zu schließen. Die
Steuersignale A, B, C und D sind daher geeignet, Schaltsignale zu erstellen, welche
die Luftfederung des Schienenfahrzeuges je nach Bedarf auf Dreipunkt- bzw. Vierpunktabstützung
schalten.
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In der in Fig. 2 dargestellten Luftfederung ist zum Erstellen der
Steuersignale A bis b eine Vorrichtung gemäß rig. 1 enthalten. Zusätzlich sind die
beiden nahe der einen Fahrzeugstirnseite 4 angeordneten Luftfederbälge 6 und 9 mit
je einem Luftfederungsventil 22 bzw. 23 verbunden, welehe den Druck in den Luftfederbälgen
6 bzw. 9 zur Sonstanthaltung deren Höhe in üblicher Weise regeln. Zu ihrer Druck-
Luftversorgung
sind die beiden räumlich nahe der Luftfeder-,bälge r) und ') angeordneten Luftfederungsventile
2;' und 23 mit einer zu einer nicht dargestellten Druckluftquelle führenden Behälterleitung
24 verbunden. An die beiden anderen Luftrederbalge 7 und 8 ist je ein Schaltventil
'5 bzw. 26 angeschlossen, welches die Luftfederbälge 7 bzw.
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8 bei Druckbeaufschlagung eines Steuereinganges 27 bzw.
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28 mit je einem neben dem betreffenden Luftfederbalg 7 bzw. 8 angeordneten
Luftfederungsventil 29 bzw. 30, bei Beaufschlagen eines Steuereinganges 31 bzw.
32 dagegen mit einem zwischen den beiden Luftfederbälgen 7 und 8 in der Fahrzeuglängsmittelebene
angeordneten, gemeinsamen Luftfederungsventil 33 verbindet. Die Luftfederungsventile
29, 30 und 33 sind niveaugesteuert; zu ihrer Druckluftversorgung sind sie an die
Behälterleitung 24 angeschlossen. Zum Erstellen eines Schaltsignales aus den Steuersignalen
A bis D ist ein Auswertegerät 34 vorgesehen. Das Auswertegerät 34 weist in einem
Gehäuse 35 nebeneinander angeordnet vier einerseits iiber Je einen Steuereingang
3£, 37, 38 bzw. 39 mit Druckluft beaufschlagbare, anderseits durch Federn 4(), 41,
42 bzw. 43 belastete Kolben 44, 45, 46 und 47 auf.
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Die das Steuersignal B führende Steuerleitung 19 führt vom Differenzdruckmesser
15 zum Steuereingang 36. Der Steuereingang 37 ist über die das Steuersignal A führende
Steuerleitung 21 mit dem Differenzdruckmesser 17 verbunden. Vom Differenzdruckmesser
16 wird das Steuersignal D über
die teuerleitung 20 dem Steuereingang
38 und vom Differenzdruckmesser 14 das Steuersignal C durch die Steuerleitung 18
dem Steuereingang 30 zugeführt. Die Kolben 44 und 45 betätigen je ein als Absperrschieber
48 bzw. 49 ausgebildetes Absperrorgan, welches nur bei i)ruckbeaufschlagung des
zugeordneten Kolbens 44 bzw. 45 geöffnet ist und welche in Serie in eine Schaltleitung
50 im Gehäuse 35 eingeordnet sind. Nach dem Schaltschieber 49 gabelt sich die Schaltleitung
50 in zwei Schaltleitungsäste 51 bzw. 52, in welche jeweils ein Tei eines Doppelabsperrorgangs
in der Ausbildung als Schaltschieber 53 bzw. ,4 eingeordnet ist.
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Die schaltschieber 53 und 54 sind mit den Kolben 46 und 47 verbunden
und geben bei drucklosem Steuereingang 38 bzw. 39 jeweils den Durchgang durch den
Schaltleitungsast 52 frei, bei Druckbeaufschlagung der Kolben 46 und 47 dagegen
sperren sie diesen Dchaltleitungssst und geben den Durchgang durch den Schaltleitungsast
51 frei. Nach dem Schaltschieber 54 ist der Schaltleitungsast 51 über eine Steuerleitung
55 mit einem Steuereingang eines Schaltventils 56 verbunden.
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Bei drucklosem Steuereingang verbindet das Schaltventil 56 einen Luftbehälter
57 mit einer Entlüftung 'A, bei Druckbeaufschlagung seines Steuerelnganges dagegen
verbindet es den Luftbehälter 5' fiber eine Düse 59 mit der oteuerleitung 55. Vom
Luftbehälter 57 führt eine Steuerleitung 60 zu den Steuereingängen 31 und 32 der
Schaltventile 25 und 26. Vom Schaltleitungsast 53 führt nach dem Schaltschieber
54
eine Steuerleitung 61 zu einem Steuereingang eines chaltventils
62, welches bei drucklosem Steuereingang eine Steuerleitung wX mit einer Entlüftung
64, bei druckbeaufschlagtem Steuereingang dagegen die Steuerleitung 63 ulit der
Steuerleitung 61 verbindet. Die Steuerleitung 63 führt zu den Steuereingängen 27
und 28 der Schaltventile 25 und 26. Von der Behälterleitung 24 führt eine Steuerleitung
65 zum vor dem Schaltschieber 48 liegenden Teil der Lchaltleitung 50. Die Steuerleitung
55 ist über eine Entlüftungsdüse 66 und die Steuerleitung 61 über eine Entlüftungidüse
67 ständig mit der Atmosphäre verbunden.
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Solange sich das Fahrzeug in einem geraden Streckenabschnitt befindet,
sind die Luftfederungsbälge 6, 7, 8 und 9 zumindest annähernd gleichartig belastet
und die Luftfederungsventile 22, 23 und 29, 30 bzw. 33 steuern in diese dementsprechend
zumindest annähernd gleiche Druckhöhen in. Die Differenzdruckmesser 14 bis 17 geben
daher keine Steuersignale A bis D ab und das Auswertegerät 34 befindet sich in der
aus Fig. 2 ersichtlichen Schaltstellung, in welcher die Absperrschieber 48 und 49
die Schaltleitungsäste 51 un 52 von der Steuerleitung 65 abtrennen. Die Steuerleitungen
55 und 61 sind daher über die Entlüftungsdüsen 66 un 67 mit Atmosphärendruck beaufschlagt
und die Schaltventile 56 und 62 verbinden die Steuerleitungen 60 und 63 mit der
Atmosphäre. An den Steuereingängen 27 und 31 bzw 28 und 32 der Schaltventile 25
und 26
steht daher Atmosphärendruck an und die beiden Schaltventile
25 und 26 verbinden, Je nach dem vorangegangenen j'ahrzustand des Fahrzeuges, die
Luftfederbälge 7 und 8 entweder mit den Luftfederungsventilen 29 und 30 oder gemeinsam
mit dem Luftfederungsventil 33.
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Falls das Fahrzeug, ausgehend vom vorstehend beschriebenen Schaltzustand,
mit höchstens mäßiger Geschwindigkeit in eine Kurve einfährt, eo fährt im Einlaufsbogen
zur Kurve das vordere,kurvenäußere Fahrzeugrad auf die Gleisrampe auf. Nennenswerte
Fliehkräfte treten dabei am Fahrzeug noch nicht auf. Das Auffahren auf die Gleisrampe
bewirkt, das der in Fahrtrichtung sich vorne und kurvenaußen befindende Luftfederbalg
angehoben und der Fahrzeugkasten um eine durch die beiden diesem Luftfederbalg benechDsrter.
Luftfederbälge gehende Diagonalachse gekippt wird. Der dem kurvenäußeren, vorderen
Luftfederbalg diagonal gegenüberliegende Luftfederbalg wird daher zusammengedrückt.
Hieraus folgt, daß bei der Einfahrt in einen Übergangsbogen zu einer Kurve im vorderen,kurvenäuBeren
LI-Sederbalg und im diesen diagonal gegenüberliegenden Luftfederbalg eine Druckerhöhung
eintritt, so daß also sich eine Druckdifferenz zwischen sämtlichen einander benachbarten
Luftfederbälgen ergibt und somit über die Differenzdruckmesser 14 bis 17 Steuersignale
A, B, C und D abgegeben werden. Die Kolben 44 bis 47 im Auswertegerät 34 werden
daher
mit Druckluft beaufschlagt und die Absperrschieber 48 und 49 sowie 53 und 54 umgesteuert.
Von der Behälterleitung 24 vermag dann Druckluft durch die Steuerleitung 65, die
Schaltleitung 50 und den Schaltleitungsast 51 in die Steuerleitung 55 einzuströmen.
Der Schaltleitungsast 52 wird während dieser Vorgänge abgesperrt und die Steuerleitung
61 bleibt drucklos. Infolge der Druckluftbeaufschlagung der Steuerleitung 55 schaltet
das ';chaltventil 56 um und verbindet die Steuerleitung 55 über die Düse 59 mit
dem Luftbehälter 57 und der .teuerleitung 6(). Die Düse 59 stellt in Verbindung
mit dem Luftbehälter 57 ein Zeitglied dar, welches nur einen langsamen I)ruckaufbau
in der Steuerleitung 60 ermöglicht.
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Die Verzögerungswirkung des Zeitgliedes 57, 59 ist derart bemessen,
daß das Fahrzeug auch bei langsamer Fahrt den Obergangsbogen zur Kurve durchfahren
hat, bevor in der Steuerleitung 60 ein zum Beeinflussen der Schaltventile 25 und
26 ausreichender Druck aufgebaut ist.
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Sobald das Fahrzeug im Bogenabschnitt der zu durchfahrenden Kurve
anlangt, wirken auf es nach kurvenaußen gerichtete Fliehkräfte ein. Diese Fliehkräfte
versuchen das Fahrzeug um seine Längsachse zu kippen; die Luftfederbälge an der
jeweils kurvenäußeren Fahrzeugseite werden daher zusätzlich belastet, während die
Luftfederbälge
an der kurveninneren Fahrzeugseite entlastet werden.
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In den Luftfederbälgen treten dementsprechend Druckänderungen, zwischen
den nahe der Fahrzeugstirnseiten 4 und 5 angeordneten, einander benachbarten Luftfederbälgen
somit Druckunterschiede auf. Die Differenzdruckmesser 15 und 17 geben somit teuersignale
A und B ab, während an den Differenzdruckmessern 14 und 16 keine Steuersignale auftreten.
Uber die Steuerleitungen 19 und 21 werden nur die Kolben 44 und 45 im Auswertegerät
34 mit Druckluft beaufschlagt. Die Absperrschieber 48 und 49 geben somit den Durchgang
durch die Schaltleitung 50 und die Steuerschieber 53 und 54 den Durchgang durch
den Schaltleitungsast 52 frei. Aus der Behälterleitung 24 wird die Steuerleitung
61 mit Druckluft beaufschlagt, das Schaltventil 62 schaltet und beaufschlagt die
Steuerleitung 63 aus der Steuerleitung 61 unverzögert mit Druckluft. Die Steuereingänge
27 und 28 der Schaltventile 25 und 26 werden daher druckbeaufachlagt und veranlassen
die Schaltventile 25 und 26, die Luftfederbälge 7 und 8 mit den Luftfederungsventilen
29 und 30 zu verbinden. Mit Erreichen des Bogenabschnittes der Gleiskrümmung wird
die Luftfederung des Fahrzeuges somit zum Vermeiden von Wankbewegungen auf Vierpunktabstützung
geschaltet.
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Beim Durchfahren des Übergangsbogens aus der Kurve zu einem geraden
Streckenabschnitt spielen sich zum Durchfahrern des Ubergangsbogens am Kurveneingang
entsprechende,
infolge der Wirkung des eitgliedes 5'?, 59 jedoch
keinen Schaltvorgang an den Schaltventilen 25 und 26 bewirkende Vorgänge ab.
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Falls das Fahrzeug den Übergangsbogen rasch durchfährt, kann die sehr
frühzeitig einsetzende Fliehkraftwirkung die Wirkung des Auffahrens auf die Gleisrampe
derart überlagern, daß bereits beim Durchfahren des Sbergangsbogens die Luftfederung
auf Vierpunktabstützung geschaltet wird.
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Bei der Ausfahrt aus einem Bogen bzw. bei der nachfolwenden Fahrt
in einem geraden Streckenabschnitt klingen die Belastungs- und damit Druckunterschiede
in den Luftfederbälgen des Fahrzeuges ab und die Steuersignale A und B enden. Die
Kolben 44 und 45 kehren mit den Absperrschiebern 48 und 49 in ihre Ausgangslagen
zurück und trennen den Schaltleitungsast 52 von der Steuerleitung 65 ab. Uber die
intlüftungsdüse 67 entleert sich die Steuerleitung 61 in die htmosphäre und wird
drucklos; das Schaltventil 62 verbindet daher die Steuerleitung 63 mit der Entlüftung
64 und die Steuereingänge 27 und 28 der Schaltventile 25 und 26 werden drucklos.
Die Schaltventile 25 und 26 behalten Jedoch ihre Schaltstellung bei und die Luftfederung
des Fahrzeuges bleibt in Vierpunktabstützung.
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Falls das Fahrzeug in einem Ubergangsbogen zu einer
Kurve
zum Halten kommt, wird wie vorstehend beim langsamen l)urchfahren des IJbergangsbogens
beschrieben durch das Auswertegerät 34 die Steuerleitung 55 aus der Steuerleitung
65 mit Druckluft beaufschlagt. Diese Schaltstellung bleibt während der Stillstandzeit
des Fahrzeuges erhalten; nach Ablauf der Verzögerungszeit des Zeitgliedes 57, 59
baut sich daher in der Steuerleitung 60 ein Druck auf, welcher ausreicht, über die
Steuereingänge 31 und 32 die S ltventile 25 und 26 umzuschalten. Die Luftfederbälge
7 und 8 werden -daher von den Luftfederungsventilen 29 und 30 abgetrennt und gemeinsam
mit dem Luftfederungsventil 33 verbunden. Die Luftfederung des Fahrzeuges ist damit
von Vier- auf Dreipunktabstützung umgeschaltet.
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Sobald nach Wiedersnfahren des Fahrzeuges dieses aus dem Übergangsbogen
gelangt, klingen die Steuersignale A und 8 aus. Des Auswertegerät 54 trennt daher
die Steuerleitung 61 von der Steuerleitung 65 ab und die Steuerleitung 61 entleert
sich durch die Entlüftungsdüse 67 in die Atmosphäre.
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!ies 'chaltventil 62 verbindet die Steuerleitung t3 mit der atmosphäre
und die Druckbeaufschlagung der Steuereingänge 27 und 28 an den Schaltventilen 25
und 26 klingt aus.
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Die Schaltventile 25 und 26 behalten jedoch ihre Schaitstellung bei
und die Luftfederung des Fahrzeuges verbleibt somit in Dreipunktabstützung. Erst
wenn das Fahrzeug nachfolgend in den Bogenabschnitt einer Kurve gelangt, wird
wie
vorstehend beschrieben die Luftfederung wieder auf Vierpuiktabstützung geschaltet.
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Bei Stillstand des Fahrzeuges in einem Übergangsbogen bewirkt die
Entlüftungsdüse 67 ein ständiges, allerdings nur geringfügiges Abströmen von Druckluft
in die Atmosphäre.
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m diesen Mangel zu vermeiden, kann es zweckmäßig sein, zumindest die
Schaltschieber 49 und 54 mit Entlüftungen auszustatten, derart, daß sie den abgesperrten
Schaltleitungsteil mit der Atmosphäre verbinden. In Fig. 2 sind unter den Bezugszeichen
68, 68' und 68'' für den Absperrschieber 49 und den Schaltschieber 54 derartige
Entlüftungen eingezeichnet.
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Bei Vorhandensein dieser Entlüftungen können die Entlüftungsdiesen
tr6 und 67 entfallen.
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m insbesondere die Montage und Wartung der Luftfederung zu vereinfachen,
kann es zweckmäßig sein, das Auswertegerät 54 mit den Differenzdruckmessern 14 bis
17 und gegebenenfalls dem Zeitglied 57, 59 sowie den Schaltventilen 56 und 62 zu
einer Baueinheit zusammenzufassen.