DE2248411C3 - Hydraulische Dämpfungsvorrichtung für Drehgestelle von Schienenfahrzeugen - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Dämpfvorrichtung für Drehgestelle von Schienenfahrzeugen, bestehend aus zwei hydraulischen Kolben-Zylinder-Anordnungen, deren am jeweiligen Kolben angebrachte Kolbenstange am Wagenkasten, deren Zylinder am Drehgestell befestigt ist und deren vom Kolben getrennte Kammern durch Leitungen mit Drosselstellen über Kreuz verbunden sind, wobei diese Leitungen über eine weitere Drosselstelle miteinander verbunden sind.

Es ist bereits eine hydraulische Dämpfvorrichtung zum Dämpfen der Wankbewegung von Schienenfahrzeugen bekannt, die aus zwei Kolben-Zylinder-Anordnungen besteht, welche auf gegenüberliegenden Fahrzeugseiten so angebracht sind, daß die aus dem Zylinder hervorstehende Kolbenstange am Wagenkasten und das gegenüberliegende Ende des Zylinders am Drehgestell bzw. umgekehrt befestigt sind. Die beiden vom Kolben getrennten Zylinderräume sind über Kreuz miteinander verbunden, also der drehgestellseitige Zylinderraum auf der einen Fahrzeugseite mit dem wagenkastenseitigen Zylinderraum auf der anderen Fahrzeugseite bzw. der wagenkastenseitige Zylinderraum auf der einen Fahrzeugseite mit dem drehgestellseitigen Zyltaderraum auf der anderen Fahzeugseite. Um das Volumen des Hydraullkflulds, welches in die Zylinderrftume eintritt und austritt, konstant zu halten, ist an Jedem Kolben auf der der Kolbenstange gegenüberliegenden Seite eine Gegenstange gleicher Abmessung angebracht (DT-AS 1014147 und 10 14 146).

Bei einer ähnlichen bekannten Vorrichtung sind in den über Kreuz angeordneten Verbindungsleitungen der entsprechenden Zylinderräume Drosselstellen vorgesehen. Die beiden Verbindungsleitungen sind ihrerseits miteinander über eine weitere Drosselstelle verbunden. Diese bekannte Dämpfvorrichtung arbeitet mit einem Hydraulikfluid und mit Luft, die miteinander in Kontakt stehen, um bei der Einleitung von Wankbewegungen eine elastische Kompression der Luftpolster herbeizuführen, wodurch das Auftreten hoher Kraftspitzen vermieden wird. Das ölvolumen eines jeden Dämpfers ist dabei durch ein Luft- oder Gaspolster mit einem Druck belastet, der größer ist als der Atmosphärendruck. Die Drosselstellen bestehen aus Ventilen, durch die sich die Dämpfungskräfte für die Wankbevegcngen einstellen lassen. Die die über Kreuz angeordneten Leitungen verbindende Einrichtung besteht aus einem Behälter, der seinerseits mit öl und einem Druckluftpolster gefüllt ist. Die stark drosselnde Verbindung zwischen dem Behälter und jeder Leitung dient da/u, das Luftvolumen innerhalb der Dämpfvorrichtung sehr klein zu halten, während es in dem Behälter relativ groß gewählt werden kann, so daß bei wankendem Fahrzeug das kleine Luftpolster in der Dämpfvorrichtung auf der einen Seite schnell verdichtet bzw. auf der anderen Seite entspannt wird, wodurch ein genügender Druckunterschied zur Erzeugung der Dämpfungskräfte entsteht. Bei zu hoher Kompression des Luftpolster, innerhalb einer Dämpfvorrichtung wirkt die Verbindung mit dem Behälter als Sicherheitsventil (DTAS 11 7b 693).

Diese bekannten Dämpfvorrichtungen dienen einzig und allein zur Dämpfung von Wankbewegungen, eine Dämpfung der Gierbewegung ist nicht erreichbar.

Zum Stand der Technik gehört weiterhin eine Schwingungsdämpfung in Form von an einem Drehgestell befestigten Reibstücken, die beim Verdrehen des Drehgestells an am Wagenkasten befestigten Reibbelägen eine durch Federbelastung einstellbare Reibungskraft gegen die Verdrehung ausüben, wobei die Reibbeläge entsprechend eingestellte öldämpfer sein können (DT-GM 16 77 458).

Weiterhin gehört zum Stand der Technik eine hydraulische Steuerung für die Querkupplung von Drehgestellen von Schienenfahrzeugen mit einem Leerhub und elastischer Nachgiebigkeit, welche, in das hydraulische System verlegt ist (DT-OS 14 05 601).

An sich bekannt ist es auch, Kolben-Zylinder-Anordnungen oder Schwingungsdämpfer in Querrichtung eines Drehgestells anzubringen (DT-OS 15 30 112 und 14 55 085).

Die der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, die hydraulische Dämpfvorrichtung der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, daß mit ihr die Wankbewegungen und die Gierbewegungen getrennt voneinander gedämpft werden können, wobei die Dämpfung der Gierbewegung abhängig von einem festgelegten Gierwinkel einstellbar sein soll.

Diese Aufgabe wird ausgehend von der hydraulischen Dampfvorrichtung der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß die Kolben-Zylinder Anordnungen, wie an sich bekannt, in Querrichtusg am Drehgestell angebracht sind und daß die die über Kreuz S angeordneten Leitungen verbindende Drosselstelle zwei mit Hydraulikfluid gefüllte Kammern aufweibt, von denen jede bei Erreichen eines Gierwinkel-Sollwertes mit der Leitung im Gleichtakt mit der anderen Kammer entweder über eine Hilfsdrosselstelle oder direkt verbunden wird.

Die erfindungsgemäß ausgebildete hydraulische Dämpfvorrichtung hat den Vorteil, daß unabhängig voneinander die Wank- und Gierbewegung durch ein und dieselbe Vorrichtung gedämpft werden und außerdem die Dämpfung der Gierbewegung bei entsprechender Festlegung des GierV.nkelsollwertes als Funktion der Geschwindigkeit einstellbar ist, weil der Gierwinkel ein Maß für die Krümmung der Schienen ist. Da Schienenfahrzeuge auf gekrümmten Strecken langsam fahren müssen, kann der Gierwinkel als Maß für die Geschwindigkeit des Schienenfahrzeuges verwendet werden.

Zweckmäßigerweise besteht die direkte Verbindung der Kammern mit den zugeordneten Leitungen aus einem die Hilfsdrosselstellen umgehenden Bypass. Diese konstruktiv einfache Ausgestaltung ermöglicht bei Erreichen des Gierwinkel-Sollwertes ein freies Drehen des Drehgestells bezüglich des Wagenkastens.

Der Gierwinkel-Sollwert ist mechanisch, pneumatisch, elektrisch oder hydraulisch bestimmbar. Die mechanische oder mechanisch-pneumatische Feststellung erfolgt dadurch, daß die genaue Lage des Drehgestells bezüglich des Wagenkastens bestimmt wird. Die elektrische Bestimmung erfolgt durch einen Satz von Kontakten, die jenseits eines bestimmten Gierwinkels das öffnen eines elektrisch gesteuerten Ventils im Bypass veranlassen. Dieses öffnen kann auch durch ein Relais erfolgen, daß auf die Geschwindigkeit des Fahrzeugs anspricht, wobei die Information über die Geschwindigkeit vom Tachometer kommt. Hierbei wird vorausgesetzt, daß die Geschwindigkeit in engen Kurven gering sein muß. Die Drosselstelle ist dabei so gebaut, daß >hr Krümmungsquerschnitt kontinuierlich abnimmt, wenn die Geschwindigkeit zunimmt. Die Drosselstelle kann auch als kalibrierte öffnung ausgebildet sein, der eine konische Nadel so zugeordnet ist, daß das Eindringen oder Ausfahren dieser Nadel zur Veränderung des Strömungsquerschnitts eine Funktion der elektrischen Spannung ist, die mittels eines Wandlers vom Tachometer geschwindigkeitsabhängig angelegt wird.

Bei einer vorteilhaften Anwendung der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung sind zwei Kolben-Zylinder-Anordnungen auf einem Drehgestell angebracht, daß die Verschwenkung von zwei benachbarten Wagenkasten eines Wagenzuges gewährleistet, wobei die Kolbenstange der einen Zylinderanordnung an einem ersten Wagenkasten und die Kolbenstange der anderen Zylinderanordnung an einem zweiten Wagenkasten befestigt ist.

Anhand der Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in einer Draufsicht die Anordnung einer Dämpfungsvorrichtung,

Fig.2 in einer Schnittansicht eine Ausführungsform der Drosselstelle für die Gierdämpfung,

F i g. 3 die Leitungen der Kammern der Dämpfungsdrosselung, die mittels zweier Hilfsdrosselstellen in Verbindung stehen,

F i g. 4 die gleichen Leitungen in direkter Verbindung,

F ί g. 5 eine Vorrichtung, bei welcher die Stangen im Gegensinn angeordnet sind,

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

Fi g. 7 drei Wagen eines Gelenkzugeu,

Fig.8 eine Draufsicht auf diesen Zug und die Anordnung von zwei Vorrichtungen auf drei Wagenkästen und

Fig.9 eine Gelenkverbindung des Zuges während einer Kurvenfahrt.

Bei der in F i g. 1 gezeigten Dämpfvorrichtung ist ein erster hydraulischer Zylinder mit zwei ölkammern 1 und 2 sowie ein zweiter hydraulischer Zylinder mit zwei ölkammern 3 und 4 gezeigt Ein Kolben 5 trennt die Kammern 1 und 2, während ein Kolben 6 die Kammern 3 und 4 trennt Die hydraulischen Zylinder sind in Querrichtung auf einem Drehgestell 7 eines Schienenfahrzeugs befestigt Die Kolben 5 und 6 haben jeweils eine Stange 8 bzw. 9, die am Wagenkasten tO befestigt ist, sowie eine Gegenstange 11 bzw. 12.

Die Leitung 13, welche die Kammer 1 mit der Kammer 4 verbindet, hat eine Drosselstelle ßi für die Dämpfung der Wankbewegung. In gleicher Weise hat die Leitung 14. welche die Kammer 3 mit der Kammer 4 verbindet, eine Drosselstelle S₂ für die Dämpfung der Wankbewegung. Die Leitungen 13 und 14 kreuzen sich und sind 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 Wagenkastens, wie dies bei der Wankbewegung der Fall ist. werden die sich kreuzenden Leitungen von einem ölstrom durchströmt, der von den Drosselstellen ßi und ß? für die Wankbewegung gedämpft wird, von dem jedoch nichts durch die Drosselsielle L geht wegen der Gleichheit der Volumina in den Kammern 1 und 4 einerseits und in den Kammern 2 und 3 andererseits. Während einer Gierbewegung hingegen bleiben die Volumina 1 und 4 und 2 und 3 nicht gleich, so daß ein Übergang des Öls nicht nur durch die Drosselstellen ßi und Bi. sondern auch durch die Drosselstelle /. erfolgt.

Es genügt also, die Drosselstellen ßi, ß? und L unterschiedlich zu regulieren, um unterschiedliche Dämpfungen der Wank- und Gierbewegung zu erhalten. Man erreicht somit eine Trennung der Dämpfwirkung für die Wank- und Gierbewegung, wobei ein und dieselbe Vorrichtung verwendet wird. Dadurch, daß die Zylinder in Querrichtung angeordnet sind, wird jede Koppelung einer Stampfbewegung des Drehgestells bezüglich des Wagenkastens, vermieden.

Der Gierwinkel-Sollwert kann hydraulisch dadurch bestimmt werden, daß die ölmenge gemessen wird, welche von den Kammern 1 und 4 zu den Kammern 2 und 3 befördert wird. Das Dämpfungsorgan, d. h. die Drosselstelle L, kann deshalb aus einem Kolben bestehen, der sich in einem Zylinder derart verschiebt, daß kein öl von den Kammern 1 und 4 zu den Kammern 2 und 3 strömen kann, daß aber die Verschiebung für die Einstellung des Gierwinkel-Sollwertes benutzbar ist. Diese Verschiebung ist eine Funktion der Differenz der Volumina zwischen den Kammern 1 und 4 und 2 und 3, die vom Drehwinkel abhängt.

Gemäß der in F i g. 2 gezeigten Ausführungsform der Drosselsielle L hat diese zwei ölkammern A und ß. die

jeweils mit den Leitungen 13 bzw. 14 in Verbindung stehen, entweder über die Hilfsdrosselstellen L \ und Li, wie dies in F i g. 3 gezeigt ist, oder direkt, wie es in F i g. 4 gezeigt ist, während sich der Kolben verschiebt, d. h. während das Drehgestell um einen bestimmten Winkel gedreht wird. Obwohl bei diesen Ausführungsbeispielen nur zwei Dämpfungsstufen gezeigt sind, können mehrere Dämpfungsstufen sowie eine stufenlose Dämpfungsregelung verwendet werden. Um dies zu erreichen, kann, wie in F i g. 2 gezeigt ist, anstelle von Dichtungen eine dichte Membran verwendet werden.

Wie aus F i g. 1 zu ersehen ist, sind die Kolben 5 und 6 mit Gegenstangen 11 bzw. 12 versehen, deren Durchmesser dem der Stangen 8 und 9 entspricht. Bei einer Kolbenverschiebung ist dadurch das ölvolumen, welches beispielsweise aus der Kammer 1 austritt, genau dem ölvolumen gleich, welches in die Kammer 2 eintritt.

Wenn aus Gründen der Abdichtung und der Reibung keine Gegenstangen verwendet werden sollen, benutzt man einen kleinen Speicherpuffer R, der einen Ölvolumenausgleich ermöglicht.

Dabei können, wie in F i g. 5 gezeigt ist, die Stangen entgegengesetzt angeordnet sein. Bei Auftreten von Wankbewegungen sind die ölmcngen, die von der Kammer 2 in die Kammer 3 und von der Kammer 4 in die Kammer 1 strömen, ungleich, ermöglichen aber trotzdem das Verschwenken des Systems. Bei Auftreten einer Gierbewegung wird eine Blockierung des Systems aufgrund der unterschiedlichen ölmcngen dadurch vermieden, daß eine Kompensation der Volumina durch die Hilfsdrosselstellen Ly und Li besteht. Eine vier Rückschlagelemente aufweisende Anordnung ermöglicht dabei ein Strömen des Öls abhängig von der Gierbewegungsrichtung zu der einen oder zur anderen Hilfsdrosselstelle, wobei die auf der Niederdruckscitc liegende Kammer immer mit dem Speicher R verbunden ist.

Bei der in F i g. 6 gezeigten Ausführungsform sind die Stangen der Kolben gleichsinnig angeordnet. Die Gierbewegungen erfolgen frei, da sich die Volumina der Stangen kompensieren. Bei Wankbewegungen gleicht der Speicher /?die Volumendifferenz aus.

Die Dämpfvorrichtung kann in zwei Abschnitte

lj aufgeteilt werden und an zwei Wagenkasten eines Gelenkzuges angebracht werden, wie dies in F i g. 7 gezeigt ist, wobei die Drehgestelle zwischen den Wagenkästen angeordnet sind.

Wie aus F i g. 8 zu ersehen ist, sind die Kolben an den Drehgestellen 7 befestigt, wobei die Stange 8 bzw. die Stange 9 mit dem Wagenkasten 10 bzw. 10' verbunden ist, der auf dem Drehgestell 7 ruht.

Aus F i g. 9 ist zu ersehen, daß die Querachse X-X'des Drehgestells 7 so liegt, daß sie mit der Winkelhalbierenden des Winkels /usammenfülli. der von den beiden Wagenkästen 10 und 10' gebildet wird. Dadurch ist beim Durchfahren von Kurven der Angriffswinkel dci Radachsen bezüglich der Schiene auf ein Minimun reduziert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Hydraulische Dämpfvorrichtung für Drehgestelle von Schienenfahrzeugen, bestehend aus zwei $ hydraulischen Kolben-Zylinder-Anordnungen, deren am jeweiligen Kotben angebrachte Kolbenstange^ Wagenkasten, deren Zylinder am Drehgestell befestigt ist und deren vom Kolben getrennte Kammern durch Leitungen mit Drosselstellen über Kreuz verbunden sind, wobei diese Leitungen über eine weitere Drosselstelle miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben-Zylinder-Anordnungen, wie an sich bekannt, in Querrichtung am Drehgestell (7) angebracht sind und daß die die über Kreuz angeordneten Leitungen (13 und 14) verbindende Drosselstelle (L) zwei mit Hydraulikfluid gefüllte Kammern {A und fl/aufweist, von denen jede bei Erreichen eines Gierwinkel-Sollwertes mit der zugeordneten Leitung (13 bzw. 14) im Gleichtakt mit der anderen Kammer entweder über eine Hilfsdrosselstelle (Li bzw. Li) oder direkt verbunden wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die direkte Verbindung der Kammern (A und B) mit den zugeordneten Leitungen (13 bzw. 14) aus einem die Hilfsdrosselstelle (Li bzw. Li) umgehenden Bypass besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gierwinkel-Sollwert mechanisch, pneumatisch, elektrisch oder hydraulisch bestimmbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die zwei Kolben-Zylinder-Anordnungen auf dem Drehgestell

(7) angebracht sind, das die Verschwenkung von zwei benachbarten Wagenkästen (10 und 10') eines Wagenzuges gewährleistet, wobei die Kolbenstange

(8) der einen Zylinderanordnung an einem ersten Wagenkasten (10) und die Kolbenstange (9) der anderen Zylinderanordnung an einem zweiten Wagenkasten (10') befestigt ist.