DE2234410B2 - Querkupplungssystem für Schienenfahrzeuge mit mehrachsigen Drehgestellen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Querkupplungssystem für Schienenfahrzeuge mit mehrachsigen Drehgestellen und mit hydraulischen Zylindervorrichtungen, welche mit den Drehgestellen verbunden sind und zur Drehung der Drehgestelle um eine vertikale Achse in beiden Drehrichtungen gegenüber dem Fahrzeugrahmen geeignet sind, sowie mit hydraulischen Verbindungsleitungen, welche die Zylinderräume der Zylindervorrichtungen derart miteinander verbinden, daß eine Bewegung eines der Drehgestelle in einer Drehrichtung eine Bewegung des anderen Drehgestelles in der entgegengesetzten Drehrichtung hervorruft

Es ist bei Schienenfahrzeugen mit mehrachsigen Drehgestellen z. B. aus der AT-PS 2 54 939 bekannt, die einander zugewandten, inneren Enden der Drehgestelle durch ein Gestänge derart miteinander zu verbinden, daß bei einer Auslenkung des einen Drehgestelles das andere zwangsweise im entgegengesetzten Sinn ausgelenkt wird, und zwar derart, daß die verlängert gedachten Mittellinien der Drehgestelle sich möglichst in der Mitte zwischen ihnen in einem Punkt schneiden. Dadurch wird in Gleichsbögen eine Verminderung der auf die Spurkränze wirkenden Seitenkräfte erzielt

Die bekannten mechanischen Ausführungen der Querkupplungen sind jedoch bei langen Fahrzeugen mit großem Abstand der Drehgestelle umso komplizierter und vor allem auch schwerer, je größer dieser Abstand ist Sie weisen außerdem noch den Nachteil auf, daß sie bei Fahrzeugen größerer Länge in unzulässiger Weise elastisch sind, falls die Konstruktion nicht übermäßig schwer sein soll.

Andererseits ist es aus der DE-PS 5 90 867 bekannt bei Fahrzeugen mit drei Einzelachsen die äußeren Achsen miteinander durch hydraulische Zylindervorrichtungen mit hydraulischen Verbindungsleitungen zu verbinden, derart daß bei der Fahrt in Kurven die äußeren Achsen zwangsweise an die Krümmung der

so Kurve angepaßt werden.

Eine direkte Anwendung dieser bekannten Querkupplung auf Schienenfahrzeuge mit mehrachsigen Drehgestellen hätte den Nachteil, daß sie auch bei Geradeausfahrt wirkt bei welcher es an sich besser ist, die Drehgestelle sich selbst zu überlassen und die Querkupplung auszuschalten, was z. B. bei der mechanischen Querkupplung nach der erwähnten AT-PS durch ein Spiel in der Kupplung erzielt wird.
Die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung hat die Schaffung eines hydraulischen Querkupplungssystems zum Ziel, welches auch für lange Schienenfahr· zeuge mit mehrachsigen Drehgestellen geeignet ist, und welches eine Unterbrechung der Verbindung bei Geradeausfahrt des Fahrzeuges gestattet.

es Die Lösung dieser Aufgabe ist gekennzeichnet durch mindestens eine Ausgleichsleitung, welche die Verbindungsleitungen miteinander verbindet und ein hydraulisches Absperrorgan enthält, welches durch eine

Drehbewegung mindestens eines Drehgestelles, die einen gegebenen Winkel Oberschreitet, betltigbar ist, derart, daß bei Geradeausfahrt eine Verbindung der beiden Verbindungsleitungen mit der Ausgleichsleitung zugelassen, beim Einfahren in eine Kurve jedoch unterbnjchen wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Wenn das Schienenfahrzeug zwei Drehgestelle aufweist, von denen jedem ein Absperrorgan zugeordnet ist, sind im Prinzip zwei Schaltungen möglich. So können Absperrorgane zweier Drehgestelle entweder parallel zueinander oder in Serie an die Verbindungsleitungen angeschlossen sein. Dadurch werden verschiedene Wirkungen erzielt Wenn die Steuerorgane parallel zueinander geschaltet sind, so entsteht eine Unterbrechung der Verbindung der Verbindungsleitungen erst, wenn sich beide Drehgestelle in der Kurve, d.h. auf bogenförmigen Schienen befinden und beide aus ihrer Stellung parallel zur Fahrzeugachse ausgelenkt sind. Werden hingegen die beiden Sleuerorgane zwischen den Verbindungsleitungen in Serie geschaltet, so entsteht eine Unterbrechung bereits beim Einfahren des ersten Drehgestelles in die Kurve. Es hängt von Fall zu Fall ab, welche dieser beiden Möglichkeiten bevorzugt wird.

Es ist bei einem Schienenfahrzeug mit zwei Drehgestellen möglich, ein Absperrorgan vorzusehen, das mit beiden Drehgestellen gekuppelt ist und bei einer Abweichung eines der Drehgestelle von einer symmetrischen Winkelstellung gegenüber der Querachse des Fahrzeuges zur Freigabe der Zufuhr von hydraulischem Druckmittel aus einer Druckmittelquelle in eine der Verbindungsleitungen bei gleichzeitiger Öffnung eines Abflusses aus der anderen Verbindungsleitung dient, derart, daß eine Korrektur der Winkelstellung der Drehgestelle in Richtung auf eine symmetrische Stellung erfolgt Dadurch wird eine Kupplung mit einer Steuerung gewonnen, welche jederzeit eine einwandfreie Funktion der Kupplung durch Beeinflussung der Einspeisung gewährleistet

Dabei kann vorzugsweise das Absperrorgan ein Steuerschieber sein, dessen Gehäuse mit einem Drehgestell und dessen Schieberkörper über ein Gestänge mit dem anderen Drehgestell verbunden ist Die Druckmittelquelle kann andererseits vorzugsweise einen Druckspeicher enthalten. Dadurch wird jeweils ein Vorrat an hydraulischem Druckmittel gewährleistet

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann mindestens eines der Drehgestelle mit einer hydraulischen Kolbenpumpe, die das hydraulische Druckmittel in den Druckspeicher fördert derart verbunden sein, daß Drehbewegungen der Drehgestelle Hubbewegungen ihres Kolbens zur Folge haben. Dadurch wird eine Ausführungsform erhalten, bei welcher der Druckspeicher mit einfachen Mitteln im Betrieb unter Druck gehalten wird.

Dabei ist es möglich, die Pumpe an die hydraulische Zylindervorrichtung anzuschließen, wobei d<jr Pumpenkolben an ihrer Kolbenstange befestigt ist. Auf diese Weise kann die Vorrichtung zusammen mit der Kolbenpumpe stark vereinfacht werden.

Ausitihrungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert Es zeigt

F i g. 1 ein Schema eines Schienenfahrzeuges mit zwei Drehgestellen, die durch das Querkupplungssystem verbunden sind,

F i g. 2 ein Schema eiaes Fahrzeuges mit drei Drehgestellen und

F i g. 3 ein Schema einer weiteren Ausführungsform bei einem Schienenfahrzeug mit zwei Drehgestellen, In der F i g, 1 ist ein Schienenfahrzeug mit einem Fahrzeugrahmen 1 dargestellt, der auf zwei Drehgestellen 2 und 3 abgestützt ist Die Drehgestelle 2 und 3 sind! gegenüber dem Rahmen 1 in Zapfen 4 und 5 drehbar.

Die Teile des Querkupplungssystems sind in der F i g. 1 aus Anschaulichkeitsgründen über dem Rahmen

ι ο l dargestellt, obwohl sie sich im Rahmen selbst befinden. Das Querkupplungssystem enthält zwei doppeltwirkende hydraulische Zylinder 6 und 7, von denen jeder einem Drehgestell zugeordnet ist In den Zylindern 6 und 7 sind Kolben 8 beweglich, deren Kolbenstangen 9

ο über Winkelhebel 10 mit Stangen 11 verbunden sind, die an Zapfen 12 der Drehgestelle 2 bzw. 3 angreifen. Die Winkelhebel 10 sind um Zapfen 13 schwenkbar, die im Fahrzeugrahmen 1 fest angeordnet sind. Mit dem Arm des Winkelhcbels 10 ist je eine Kolbenstange 14 eines Schieberkolbens 15 verbunden, der in einem Schieberzyiinder 16 bzw. 17 beweglich ist

Die einander zugeordneten Zylinde räume der hydraulischen Zylinder 6 und 7 sind gegenseitig durch Verbindungsleitungen 18 und 19 verbunden, und zwar derart, daß eine Bewegung des Kolbens 8 im Zylinder 6 nach rechts eine gleichgroße Bewegung des Kolbens 8 im anderen Zylinder 7 nach links zur Folge hat und umgekehrt Eine Drehbewegung eines der Drehgestelle in einer Drehrichtung ruft auf diese Weise eine Drehbewegung des anderen Drehgestells in der entgegengesetzten Drehrichtung hervor.

Die beiden Verbindungsleitungen 18 und 19 sind mit je einem Druckhalteorgan 20 zur Verhinderung eines Absinkens des Druckes unter einen gegebenen minima len Wert versehen. Das Organ 20 enthält zu diesem Zweck einen Kolben 21, der in einem Zylinder 22 beweglich ist und durch eine entsprechend dimensionierte Feder 23 belastet ist. Der Kolben stützt sich normalerweise gegen einen Anschlag 24 des Zylinders

22. Sobald jedoch der Druck im Zylinder 22 und damit in der betreffenden Leitung 18 bzw. 19 unter den minimalen Wert sinkt, hebt die Feder 23 den Kolben 21 vom Anschlag 24 ab, so daß eine weitere Drucksenkung verhindert wird.

Außerdem ist jede Verbindungsleitung 18 bzw. 19 mit einem Druckbegrenzungsorgan 25 zur Begrenzung des maximalen Druckes versehen. Das Druckbegrenzungsorgan 23 enthält einen Zylinder 26, in welchem ein Kolben 27 beweglich ist, der durch eine vorgespannte

so Feder 28 belastet ist. Die Feder 28 drückt im normalen Betrieb einen Teil 29 mit größerem Durchmesser des Kolbens 27 gegen eine Anschlagfläche 30 des Zylinders 26. Sobald jedoch der Druck im Zylinder 26 den gegrbet.iii Maximalwert überschreitet wird die Kraft der Feder 28 überwunden und der Kolben 27 im Zylinder 26 bewegi. Durch die so entstehende Vergrößerung des Volumens wird ein weiterer Anstieg des Druckes gemildtrt.

Weiter sind beide Leitungen 18 und 19 durch eine

Nachspeisevorrichtung 31 mit einem hydraulischen Speicher 32 angeschlossen. Die Nachspeisevorrichtung, die in bekannter Weise ausgebildet sein kann und a.i sich keinen Gegenstand der Erfindung bildet dient zum Nachspeisen von hydraulischem Medium in die

Leitungen 18 und 19 als Ersatz von Leckverlusten.

Nach der F i g. 1 sind die beiden Verbindungsleitungen 18 und 19 durch eine Kurzschlußleitung 33 mit einem Absperrorgan 34 verbunden. In der dargestellten

Stellung unterbricht das Absperrorgan 34 eine Verbindung der Leitungen 18 und 19, so daß eine Bewegung des einen Kolbens 8 eine entsprechende Bewegung des anderen Kolbens zur Folge hat. Wenn das Absperrorgan 34 in die gestrichelte Stellung gestellt wird und die Kurzschlußleitung freigegeben wird, wird die gegenseitige Verbindung der Kolben 8 unterbrochen und die Querkupplung ausgeschaltet

Am rechten Ende der F i g. 1 sind an den Leitungen 18 und 19 thermische Ausgleichszylinder 35 angeschlossen. Diese Zylinder sind in bekannter Weise mit Kolben 36 versehen, die auf Kolbenstangen 37 abgestützt sind, die gegenüber den Zylindern und dem hydraulischen Medium einen derartigen Dehnungskoeffizienten aufweisen, daß Druckanstiege bzw. Drucksenkungen in den Leitungen 18 und 19 durch Temperatureinfluß ausgeglichen werden.

Was die beiden durch die Zylinder 16 und 17 und die 5chi?b?rko!b?n 15 jphjMptpn AhKnprrnroanp A und B betrifft, so sind diese nach der F i g. 1 zwischen den Leitungen 18 und 19 parallel geschaltet. Zu diesem Zweck befinden sie sich in Ausgleichsleitungen 40 und 41 bzw. 42 und 43. Bei dieser Anordnung wird die Querkupplung erst dann funktionsfähig, wenn beide Absperrorgane A und S die Verbindung der Leitungen 18 und 19 unterbrochen haben. Es ist jedoch auch die in der Fig. 1 gestrichelt dargestellte Schaltung möglich, nach welcher Hie beiden Absperrorgane A und B durch eine Au*'' .leitung 44 hintereinander, d. h. in Serie geschaltet sind. Es versteht sich, daß in diesem Fall die Leitungen 41 und 42 entfallen.

Bei einer Serieschaltung der Absperrorgane A und B genügt bereits eine Bewegung eines der Absperrorgane aus seiner dargestellten Stellung, um die Verbindung der Leitungen 18 und 19 miteinander zu unterbrechen und die Querkupplung wirksam zu machen.

Im Betrieb des Fahrzeuges wirkt sich das so aus, daß bei der in der Fig. I mit vollen Linien dargestellten Parallelschaltung der Absperrorgane A und B die Querkupplung erst dann wirksam wird, wenn sich beide Drehgestelle in einer Kurve, d. h. auf mit einem Radius gebogenen Schienen befinden. Bei einer Serienschaltung mit der Ausgleichsleitung 44 wird die Querkupplung bereits wirksam, wenn sich das in der Fahrtrichtung erste Drehgestell bereits auf gebogenen Schienen, das zweite hintere Fahrgestell jedoch noch auf geraden Schienen befindet.

In der Fig. 2 sind drei Drehgestelle 101, 102 und 103 eines Schienenfahrzeuges dargestellt, die um Zapfen 104, 105 bzw. 106 drehbar sind. Gleichzeitig wird in bekannter Weise eine gewisse seitliche Bewegung der Drehgestelle gegenüber dem nicht dargestellten Fahrzeugrahmen ermöglicht.

In diesem Fall ist der Fahrzeugrahmen nicht dargestellt, weil alle hydraulischen Teile des Querkupplungssystems am mittleren Drehgestell 102 angeordnet sind.

Das mittlere Drehgestell 102 ist mit zwei Zylinderpaaren 107 und 108 versehen, in denen Kolben 109 beweglich sind, deren Kolbenstangen 110 sich gegen Arme 111 der Drehgestelle 101 und 103 abstützen. Die Zylinderräume der in diesem Fall einfach wirkenden Zylinder 107 und 108 sind auch hier durch Verbindungsleitungen 112 bzw. 113 derart miteinander verbunden, daß die Drehung eines der Drehgestelle gegenüber der Längsachse des Fahrzeuges είπε Drehung des anderen Drehgestells im entgegengesetzten Sinn zur Folge hat Wie aus der Fig.2 hervorgeht sind die Arme 111 mit Stangen 114 verbunden, die zur Betätigung von Absperrorganen 115 dienen. Die Absperrorgane 115 sind in diesem Fall hintereinander, d. h. in Serie in einer Ausgleichsleitung 116, 117 bzw. 118 geschaltet, welche der Leitung 40,44 bzw. 43 aus der F i g. 1 entspricht. Es versteht sich, daß auch hier eine Parallelschaltung der beiden Absperrorgane 115 möglich ist

Die in der F i g. 1 dargestellten zusätzlichen Organe 20, 25, 34 und die Kolbenstange 37 können auch hier

ίο verwendet werden.

In der F i g. 3 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Nach dieser Figur ist ein Fahrzeugrahmen 201 auf Drehgestellen 202 und 203 abgestützt, die um Drehzapfen 204 und 205 drehbar sind.

Die Drehgestelle sind mit zur Fahrzeugmitte gerichteten Armen 206 versehen, an denen über Gelenke 207 Kolbenstangen 208 angreifen, die mit Kolben 210 von hydraulischen Kolbenvorrichtungen verbunden sind.

Dip Knlhpn 210 sind in hvHraiilicrhrn ZvlinHprn 211 nnH

212 geführt. Die Zylinderräume der doppeltwirkenden hydraulischen Zylinder sind in der bereits beschriebenen Weise durch Verbindungsleitungen 213 und 214 verbunden. An die Verbindungsleitungen 213 und 214 sind, wie beim Beispiel nach der Fig. 1, je ein Druckhalteorgan 215, ein Druckbegrenzungsorgan 216 sowie ein thermisches Ausgleichselement 217 angeschlossen.

Wie 'veiter aus der F i g. 3 hervorgeht, greift an einem der Arme 206 eine Stange 220 an, an der das Gehäuse 221 eines hydraulischen Steuerschiebers befestigt ist. Im Gehäuse ist ein Schieberkolben 322 geführt, der durch eine Stange 223 mit einem Hebelarm 224 einer Verbindungswelle 225 verbunden ist. Ein zweiter Arm 226 der Verbindungswelle 225 ist durch eine Stange 227 mit dem Arm 206 des Drehgestells 203 verbunden.

An das Gehäuse 221 des Steuerschiebers ist über eine Speiseleitung 228 ein hydraulischer Druckspeicher 229 angeschlossen. Der Schieberkolben 222 dient zur Steuerung der Zufuhr des hydraulischen Druckmittels

ίο aus der Speiseleitung 228 jeweils in eine der Verbindungsleitungen 213 bzw. 214. Gleichzeitig steuert er die Ableitung von hydraulischem Druckmittel aus der anderen Verbindungsleitung durch eine Abflußleitung 232 bzw. 233 mit einem Einwegventil 234 in einen Behälter 235.

Zur Versorgung des hydraulischen Druckspeichers 229 mit hydraulischem Medium ist die Vorrichtung nach der F i g. 3 mit Pumpen versehen, die durch Drehbewegungen der Drehgestelle 202 und 203 um die Zapfen 204

so bzw. 205 betätigt werden. Zu diesem Zweck sind die hydraulischen Zylinder 211 und 212 mit Pumper .-ylindern 236 versehen, in denen Kolben 237 beweglich sind. Die Kolben 237 sind gleichzeitig mit den Kolben 210 auf ihren Kolbenstangen 208 befestigt Die Pumpenzylinder 236 sind durch eine gemeinsame Saugleitung 238 mit Saugventilen 239 mit dem Behälter 235 verbunden. Aus den Zylindern 236 führt eine Druckleitung 240 mit Druckventilen 241 in die Speiseleitung 228 bzw. den Druckspeicher 229.

Bei der Ausführungsform nach der F i g. 3 wird bei einer Drehbewegung des Drehgestells 202 das Schiebergehäuse 221 und bei einer Drehbewegung des Drehgestells 203 der Schieberkolben 222 bewegt Wenn beide Drehbewegungen symmetrisch zu einer Querachse Zdes Schienenfahrzeuges, d. h. beide Winkel α gleich groß sind, jedoch im entgegengesetzter. Sinn verlaufen, bleibt die gegenseitige Stellung des Schiebergehäuses 221 und des Schieberkolbens 222 unverändert Im

Normalzustand, der in der F i g. 3 dargestellt ist, erfolgt dabei keine Zufuhr von hydraulischem Druckmittel in die Verbindungsleitungen 213 bzw. 214. Sobald jedoch z. B. durch Verlust an hydraulischem Mittel in einer der Leitungen eine größere Unsymmetrie der Drehbewegungen der Drehgestelle 202 und 203 zur Querachse Z entsteht, entsteht eine Bewegung des Schieberkolbens 222 gegenüber dem Gehäuse 221. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß durch Freigabe der Zufuhr von hydraulischem Druckmittel aus der Speiseleitung 228 in

eine der Verbindungsleitungen 213 bzw. 214 bei gleichzeitiger Öffnung eines Abflusses aus der anderen Verbindungsleitung in den Behälter 235 eine Korrektur der Winkelstellung der Drehgestelle 202 und 203 in Richtung auf die symmetrische Stellung erfolgt.

Die Anordnung nach der F i g. 3 enthält somit nicht nur eine starre Verbindung der beiden Drehgestelle, sondern zusätzlich noch eine Steuerung, welche eine einwandfreie Funktion der Querkupplung gewährleistet.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Querkupplungssystem für Schienenfahrzeuge mit mehrachsigen Drehgestellen und mit hydraulischen Zylindervorrichtungen, weiche mit den Drehgestellen verbunden sind und zur Drehung der Drehgestelle um eine vertikale Achse in beiden Drehrichtungen gegenüber dem Fahrzeugrahmen geeignet sind, sowie mit hydraulischen Verbindungsleitungsn, welche die Zylinderräume der Zylindervorrichtungen derart miteinander verbinden, daß eine Bewegung eines der Drehgestelle in einer Drehrichtung eine Bewegung des anderen Drehgestelles in der entgegengesetzten Drehrichtung hervorruft, gekennzeichnet durch mindestens eine Ausgleichsleitung (40 bis 44 bzw. 116 bis 118), welche die Verbindungsleitungen (18 und 19 bzw. 213 und 214) miteinander verbindet und ein hydraulisches Absperrorgan (A und B bzw. 115 bzw. Gehäuse 221 und Schieberkolben 222) enthält, welches durch sine Drehbewegung mindestens eines Drehgestelles, die einen gegebenen Winkel überschreitet, betätigbar ist, derart, daß bei Geradeausfahrt eine Verbindung der beiden Verbindungsleitungen mit der Ausgleichsleitung zugelassen, beim Einfahren in eine Kurve jedoch unterbrochen wird.

2. Querkupplungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem äußeren Drehgestell (2 bzw. 3) ein Steuerorgan (Absperrorgan A bzw. SJ zugeordnet ist, wobei die beiden Steuerorgane parallel zueinander in zwischen den Verbindungsleitungen geschalteten Ausgleichsleitungen (40 und 41 bzw. 42 und 43) angeordnet sin J.

3. Querkupplungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Γ ißeren Drehgestell (2 bzw. 3; 101 bzw. 103) ein Absperrorgan (A, B bzw. 115) zugeordnet ist, wobei sich beide Absperrorgane in Serie in einer gemeinsamen Ausgleichsleitung (40,43,44; 116,117,118) befinden.

4. Querkupplungssystem nach Anspruch 1, mit zwei Drehgestellen, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrorgan (Gehäuse 221 und Schieberkolben 222) mit beiden Drehgestellen (202 und 203) gekuppelt ist und bei einer Abweichung eines der Drehgestelle von einer symmetrischen Winkelstellung gegenüber der Querachse (Z) des Fahrzeuges zur Freigabe der Zufuhr von hydraulischem Druckmittel aus einer Druckmittelquelle (Druckspeicher 229) in eine der Verbindungsleitungen (213 bzw. 214) bei gleichzeitiger öffnung eines Abflusses aus der anderen Verbindungsleitung dient, derart, daß eine Korrektur der Winkelstellung der Drehgestelle (202 und 203) in Richtung auf eine symmetrische Stellung erfolgt.

5. Querkupplungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrorgan ein Steuerschieber ist, dessen Gehäuse (221) mit einem Drehgestell (202) und dessen Schieberkolben (222) über ein Gestänge (223 bis 227) mit dem anderen Drehgestell (203) verbunden ist.

6. Querkupplungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelquelle einen Druckspeicher (229) enthält

7. Querkupplungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Drehgestelle (202 bzw. 203) mit einer hydraulischen Kolbenpumpe (Zylinder 236 und Kolben 237), die das hydraulische Druckmittel in den Druckspeicher

(229) fördert, derart verbunden ist, daß Drehbewegungen der Drehgestelle Hubbewegungen des Kolbens (237) der Pumpe zur Folge haben.

8, Querkupplungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe an die hydraulischen Zylinder (211 bzw. 212) angeschlossen ist, wobei der Pumpenkolben (237) an ihrer Kolbenstange (208) angeordnet ist