DE2248411A1

DE2248411A1 - Hydraulische daempfungsvorrichtung fuer drehgestelle von eisenbahnfahrzeugen

Info

Publication number: DE2248411A1
Application number: DE19722248411
Authority: DE
Inventors: Jean Daffos; Pierre Moron
Original assignee: SNCF Mobilites
Current assignee: SNCF Mobilites
Priority date: 1971-10-20
Filing date: 1972-10-03
Publication date: 1973-04-26
Also published as: AT331301B; NL7213719A; FR2157161A5; BE789146A; DE2248411B2; NL156098B; IT969660B; CH563269A5; ATA850772A

Description

DipL-Ing. A. Spalthoff ^{43 ES}»^E» *-. *«* ^

^r ^ *~ Pelmanstraße 31

Patentanwalt Postschließfach 1533

Telefon!(02141) 772008

Akten-Nr. ο 1_ ο Λ ο In dei Antwort bitte angeben

LA SOCIETE NATIONALE DES CHEMINS DE FER FRANCAIS

Pierre MORON und Jean DAFFOS Paris, Frankreich

Hydraulische Dämpfungsvorrichtung für Drehgestelle von Eisenbahnfahrzeugen

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Dämpfungsvorrichtung für die Schwingbewegung (ballant) und die Gierbewegung (lacet) des Drehgestells eines Eisenbahnfahrzeugs.

Moderne Eisenbahnfahrzeuge sind mittels einer elastischen Aufhängung auf Drehgestellen montiert, die in der vertikalen Richtung und in Querrichtung wirkt.

Diese Drehgestelle sind einer Neben- bzw. Störbewegung unterworfen, die sich aus einer Translationsbewegung in Querrichtung oder Schwingbewegung (ballant) und einer als Gierbewegung bezeichneten Rotation um eine vertikale Achse zusammensetzt, die durch die Mitte des Drehgestells geht. Damit das Fahrzeug stabil ist, müssen diese Bewegungen von Organen gedämpft werden, die zwischen den Drehgestellen und dem Wagengehäuse des Fahrzeugs angeordnet sind.

3 0 9 8 17/0729

Eine starke Dämpfung der Schwingbewegung ist schwierig, da sie eine Erhöhung des Betrags der transversalen Beschleunigungen in dem Körper des Wagengehäuses nach sich zieht, während man im Gegensatz dazu versucht, die Transversalbewegungen des Drehgestells und die des Wagengehäuses durch eine so weich bzw. elastisch wie mögliche transversale Aufhängung in maximaler Weise zu entkoppeln bzw. aufzulösen. Man verwendet dafür "viskos" bezeichnete Dämpfungscharakteristika, wobei die Dämpfung proportional zur Geschwindigkeit ist.

Andererseits kann man die Gierdrehung wirksam dämpfen, da dadurch das Wagengehäuse infolge seiner großen Länge kaum beeinflußt wird. Man benutzt im allgemeinen in diesem Fall eine sogenannte "trockene (see)"-Dämpfung oder eine Dämpfung mit starrer Vorderseite (a front raide), d. h. eine Dämpfung, die einen großen Wert vom Anfang der Bewegung an hat. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß zwei verschiedene Arten von Vorrichtungen vorhanden sein müssen. Das Entkoppeln bzw. Auflösen der Transversalbewegungen oder des Stampfens des Drehgestelles bezüglich des Wagengehäuses ist mit Dämpfungsvorrichtungen mit starrer Vorderseite schwierig zu erreichen· Schließlich ist ein großer Wert für diese Drehdämpfung eine Gefahr für die Kurveneinstellung des Drehgestells in Kurven mit geringem Radius. Dieser Wert muß während des Durchfahrens solcher Kurven verringert werden.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, die vorstehenden Nachteile zu vermeiden und eine Vorrichtung zu schaffen, bei welcher die nachstehenden zwei Bedingungen befolgt werden: .

Die Wirkungen der Schwingdämpfung (ballant) und der Gierdämpfung sind getrennt, werden jedoch von gemeinsamen Einrichtungen erhalten, die so angeordnet sind, daß das Entkoppeln der Bewegungen des Drehgestells und des Wagengehäuses

309817/0729

■wirksam durchführbar ist.. Weiterhin ist die Dämpfung beim Durchfahren von Kurven mit geringem Radxus verringert.

Die erfindungägemäße Dämpfungsvorrichtung hat transversal bzw. in Querrichtung auf dem Drehgestell montiert zwei hydraulische Kolben—Zylinder-Anordnurigen, deren Kolbenstangen an dem Wagengehäuse des Eisenbahnfahrzeugs befestigt sind und deren gegenüberliegende Kammern durch eine Leitung miteinander verbunden sind. Die beiden Leitungen, die auf diese Weise die beiden Kolben-Zylinder-Anordnungen verbinden, sind jeweils mit einem Diaphragma bzw. einer Drosselstelle für die Dämpfung der Schwingbewegung versehen tend stehen außerdem miteinander durch eine Leitung in Verbindung, die mit einem Diaphragma bzw« einer Drosselstelie,für die Dämpfung der Gierbewegung versehen ist.

Anhand der beiliegenden Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. _

Fig. 1 zeigt in einer Draufsicht die Anordnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Fig. 2 zeigt in einer Schnittansicht eine Ausführungsform der Drosselsteile für die Gierdämpfung.

Fig. 3 zeigt, wie die Leitungen der Kammern der Dämpfungsdrosselnng mittels zweier HilfsdrOsselstellen in Verbindung stehen*

Fig. ¹L ze±gt die gleichen Leitungen in direkte*· Verbindung,

Fig. 5" ZB±gt ein» Vorrichtung;, beri; welcher' die Stangen im Gegensinn angeorjdtteit stindi.

- I₁ -

Fig. 6 zeigt die gleiche Vorrichtung, bei welcher die Stangen gleichsinnig angeordnet sind.

Fig. 7 zeigt drei Wagen eines Gelenkzuges.

Fig. 8 zeigt eine Draufsicht auf diesen Zug und die Anordnung von zwei Vorrichtungen auf den drei Wagen.

Fig. 9 zeigt eine Gelenkverbindung des Zuges während einer Kurvenfahrt.

In Fig. 1 ist ein erster hydraulischer Zylinder mit zwei Ölkammern 1 und 2 sowie ein zweiter hydraulischer Zylinder mit zwei Ölkammern 3 und k gezeigt. Der Kolben 5 trennt die Kammern 1 und 2, während der Kolben 6 die Kammern 3 und k trennt. Die hydraulischen Zylinder sind in Querrichtung auf einem Drehgestell eines Fahrzeugs 7 befestigt. Die Kolben und 6 haben jeweils eine Stange 8 bzw. 91 die am Wagengehäuse Io befestigt ist, sowie eine Gegenstange 11 bzw. 12.

Die Leitung 13, welche die Kammer 1 mit der Kammer k verbindet, hat eine Drosselstelle B. für die Dämpfung der Schwingbewegung. In gleicher Weise hat die Leitung 1Λ, welche die Kammer 3 mit der Kammer 4 verbindet, eine Drosselstelle B₀ für die Dämpfung der Schwingbewegung. Die Leitungen 13 und 14, die sich kreuzen, sind schließlich miteinander durch eine Leitung 15 verbunden, die mit einer Drosselstelle L zur Dämpfung der Gierbewegung versehen ist.

Infolge einer reinen Translationsbewegung des Drehgestells bezüglich des Wagengehäuses, wie dies bei der Schwingbewegung der Fall ist, werden die sich kreuzenden Leitungen von einem Ölstrom durchströmt, der von den Drosselstellen B, und B_ für die Schwingbewegung gedämpft wird, von dem jedoch nichts durch die Drosselstelle L geht wegen der Gleichheit der

309817/0729

Olvolumina in den Kammern 1 Und k einerseits und in den Kammern 2 und 3 andererseits. Während einer Gierbewegung hingegen, bleiben die Volumina 1-4 und 2-3 nicht gleich, so daß ein Übergang des Öls nicht nur durch die Drosselstellen B und B sondern auch durch die Drösselstelle L erfolgt.

Es genügt also, die Drosselstellen B_i, B₀ und L unterschiedlieh zu regulieren, um unterschiedliche Dämpfungen der Schwingbevregung und der Gierbewegung zu erhalten. Auf diese Weise hat man eine Trennung der Dämpfwirkungen für die Schwingbewegung und die Gierbewegung erzielt, wobei gemeinsame Einrichtungen verwendet werden. Das Anordnen der Zylinder in Querrichtung vermeidet jede Koppelung einer Galoppbewegung, d. h. einer Stampfbewegung des Drehgestells bezüglich des Wagengehäuses.

Die Gierdämpfung ändert sich in direkter Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und demzufolge in entgegengesetzter Abhängigkeit von dem Krümmungsverlauf bzw. der Bahnkrümmung, die man abschätzen kann, wenn man den Winkel mißt, der von der Achse des Drehgestells und der des Wagengehäuses gebildet wird. Die Feststellung des Wertes des Winkels gestattet die Regulierung bzw. Einstellung der Dämpfung und daß jenseits eines bestimmten Wertes für diesen Winkel die Drosselstelle L ausgeschaltet wird, indem ein Bypass in Betrieb genommen wird, wodurch ein freies Drehen des Drehgestells bezüglich des Wagengehäuses gewährleistet ist.

Die Bestimmung des Winkels, die bereits häufig für andere Zwecke vorgenommen wird, kann mechanisch, pneumatisch, elektrisch oder hydraulisch erfolgen.

Die mechanische oder mechanisch-pneumatische Feststellung erfolgt dadurch, daß die genaue Lage des Drehgestells bezüglich des Wagengehäuses bestimmt wird.

309817/0729

Die elektrische Bestimmung erfolgt durch einen Satz von
Kontakten, die jenseits eines bestimmten Gierwinkels das
Öffnen des Elektroventils des Bypasses für die Dämpfung L
hervorruft.

Noch einfacher ist es, dieses Öffnen durch ein Relais auszulösen, das auf die Geschwindigkeit des Fahrzeugs anspricht, da die modernen Eisenbahnfahrzeuge alle Tachometer haben, die insbesondere das Regulieren der Funktionsweise der Steuereinrichtungen für die Bremsen oder das Blockieren der Türen gestatten. Dies läuft auf ein Ersetzen der Information bezüglich des Krümmungsradius durch die Information der Geschwindigkeit hinaus, wobei man weiß, daß es unmöglich ist, in
Kurven von geringem Radius schnell zu fahren. Die Drosselsteile ist derart gebaut, daß ihr Krümmungsquerschnitt kontinuierlich abnimmt, wenn die Geschwindigkeit zunimmt. Sie
kann auch eine geeichte Öffnung haben, die durch eine konische Nadel mehr oder weniger verschließbar ist, wobei das
Eindringen dieser Nadel eine Funktion der Spannung ist, die von einem Umwandler des Tachometers geliefert wird.

Die hydraulische Bestimmung kann direkt dadurch ausgeführt
werden, daß die ÖImenge gemessen wird, welche von den Kammern 1-4 zu den Kammern 2-3 befördert wird. Das Dämpfungsorgan L kann deshalb aus einem Kolben bestehen, der sich in einem
Zylinder derart verschiebt, daß niemals Öl von den Kammern
1-4 zu den Kammern 2-3 strömen kann, daß aber die Verschiebung für die Einstellung des Dämpfungswertes benutzbar ist. Diese Verschiebung ist eine Funktion des Unterschieds der
Volumina zwischen den Kammern 1-4 und 2-3, der von dem Drehwinkel abhängt.

In einer abgeänderten Ausführungsform hat, wie in Fig. 2 gezeigt ist, die Drosselstelle L zwei Ö!kammern λ und B₁ die

30 9817/0721

jeweils mit den Leitungen I3 bzw. Ik in Verbindung stehen, entweder über die Hxlfsdrosselstellen L. und L₁ wie es in Fig. 3 gezeigt ist, oder direkt, wie es aus Fig. 4 ersichtlich ist, während sich der Kolben verschiebt, d. h. während das Drehgestell um einen bestimmten Winkel gedreht wird.

Somit ist eine Vorrichtung beschrieben, die zwei Dämpfungsstufen bzw. Dämpfungsgrade hat. Diese Anzahl kann natürlich erhöht werden und sogar durch eine kontinuierliche Regulierung des Streckgrades bzw. Schichtsatzes unendlich gemacht werden. So kann man beispielsweise dafür eine konische Nadel verwenden, die in eine kalibrierte Öffnung, wie vorstehend beschrieben, eindringt.

Bei einem solchen System kann jedoch die Gefahr der Nullpunktverschiebung infolge eines Leckens zwischen den Kammern A und B auftreten. Diese Gefahr kann man dadurch beseitigen, daß man, wie in Fig. 2 gezeigt ist, dichte Membrane anstelle von Dichtungen verwendet.

Wie in Fig. 1 zu sehen ist, sind die Kolbenzylinder mit Gegenstangen 11 und 12 versehen, deren Durchmesser dem der Stangen 8 und 9 entspricht. Dadurch ist gewährleistet, daß bei jeder Verschiebung des Kolbens das Ölvolumen, das beispielsweise aus der Kammer 1 austritt, genau dem Volumen gleich ist, das in die Kammer 2 eintritt. ^;

Es kann jedoch auch sein, daß man keine Gegenstangen haben will, um insbesondere die Anzahl der Dichtungen sowie die Reibungsstellen und die Risiken eines Leckens zu vermindern.

In diesem Fall sind die Änderungen des Volumens der Kammern 1 und 2 nicht mehr gleich. Es muß dann ein kleiner Speicherpuffer R vorgesehen werden, der das Absorbieren dieser Änderungen gestattet. Es können sich zwei Fälle ergeben:

309817/0729

a) Wie in Fig. 5 gezeigt ist, sind die Stangen entgegengesetzt angeordnet. Während der Schwingbewegungen sind die Ölmengen, die von 2 nach 3 und von h nach 1 strömen, nicht gleich, gestatten aber trotzdem das Verschwenken des Systems.

Bei einer Gierbewegung würde andererseits der Unterschied dieser Ölmengen die Blockierung des Systems nach sich ziehen, wenn es nicht die Möglichkeit der Kompensation der Volumina durch das Dämpfungssystem L. und L„ gäbe.

Man sieht, daß ein System von vier Rückschlagklappen entsprechend der Bewegungsrichtung des Gierens das Strömen des Öls in die eine oder die andere Drosselstelle gestattet, wobei die auf der Niederdruckseite liegende Kammer immer mit dem Ausgleichsspeicher R verbunden ist.

b) Wie in Fig. 6 gezeigt ist, sind die Stangen gleichsinnig angeordnet.

Hier erfolgen die Gierbewegungen frei, da die Stangenvolumina sich kompensieren. Die Schwingbewegungen sind jedoch nur wegen des Ausgleichsreservoirs R möglich. Die Stangenbewegungen verlaufen nämlich gleichsinnig, so daß ihr Volumen kompensiert werden muß.

Die vorstehend beschriebene Dämpfvorrichtung kann auch als in zwei Abschnitte aufgeteiltes Organ zwischen zwei Wagengehäusen eines Gelenkzuges verwendet werden, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist, wobei die Drehgestelle zwischen den Wagengehäusen angeordnet sind.

Wie in Fig. 8 gezeigt ist, sind die Kolbenzylinder an den Drehgestellen 7 befestigt, wobei jede Stange 8 und 9 mit einem der beiden Wagengehäuse Io, Io· verbunden ist, das auf dem Drehgestell ruht.

30.98 1 7/0729

Aus Fig. 9 ist klar erkennbar, daß die Querachse X-X¹ des Drehgestelles 7 so liegt, daß sie mit der Winkelhalbierenden des Winkels zusammenfällt, der von den beiden Wagengehäusen Io und Io· gebildet wird. Dadurch ist. beim Durchfahren von Kurven der Angriffswinkel der Radachsen bezüglich der Schiene auf ein Minimum reduziert.

Bei all diesen Varianten bleiben die Eigenschaften der Vorrichtung selbst und der Dämpfungseinrichtung L gültig, wie sie vorstehend beschrieben sind, wobei insbesondere die Dämpfungseinrichtungen für die Schwing- und die Gierbewegung unabhängig sind, und es möglich ist, die Dämpfung der Gierbewegung als Funktion der Geschwindigkeit zu steigern.

309817/0729

Claims

_ Io - PATENTANSPRÜCHE

1. hydraulische Dämpfungsvorrichtung für Drehgestelle \_/ von Eisenbahnfahrzeugen, die eine getrennte Dämpfung der Schwingbewegung und der Gierbewegung sowie eine Erhöhung der Dämpfung der Gierbewegung abhängig von der Geschwindigkeit gestattet, gekennzeichnet durch zwei in Querrichtung auf dem Drehgestell (7) angebrachte hydraulische Kolbenzylinder, deren Kolbenstangen (8, 9) an dem Wagengehäuse (lo) des Eisenbahnfahrzeuges und deren gegenüberliegende Kammern (1, 4 und 2, 3) miteinander durch eine Leitung (l3, Ik) verbunden sind, wobei diese beiden Leitungen, welche die beiden Kolbenzylinder in dieser Weise verbinden, jeweils mit einer Drosselstelle (B., B_) für die Dämpfung der Schwingbewegung versehen und außerdem miteinander durch eine Leitung (15) verbunden sind, die eine Drosselstelle (L) für die Dämpfung der Gierbewegung aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben der Zylinder eine Gegenstange (11, 12) hat, die dafür sorgt, daß die Volumina des Fluids, das in die Kammern eintritt und austritt, konstant bleibt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Kompensationsspeicher (R), der mit den Drosselstellen (L₁, L₀) in Verbindung steht, wobei die Kolbenstangen (8, 9) gleichsinnig oder gegensinnig angeordnet sind.

309817/0729

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle (L) für die Dämpfung der Gierbewegung zwei Ölkammern (A, B) hat, die jeweils mit den Leitungen (13» 14) verbunden sind, welche die Kammern (1, 3 und 2, 4) entweder über die Drosselstellen (L-, L) oder direkt verbinden.

5· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gierwinkel durch mechanische, pneumatische, elektrische oder hydraulische Einrichtungen bestimmbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselstelle (L) ein Bypass zugeordnet ist, durch den die Drosselstelle ausSchaltbar ist, wenn ein vorher festgelegter Wert des Gierwinkels bestimmt worden ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung der Vorrichtung bei einem Drehgestell, das die Verschwenkung von zwei benachbarten Wagengehäusen eines Wagenzuges gewährleistet.

30981 7/0729