DE2458101A1

DE2458101A1 - Vorrichtung zur reduzierung der seitlichen bewegungen eines mit raedern versehenen fahrzeuges, welche bewegungen durch ungleichmaessigkeiten der das fahrzeug tragenden fahrbahn verursacht werden

Info

Publication number: DE2458101A1
Application number: DE19742458101
Authority: DE
Inventors: Anders S E Kipping; K Julius Lindblom
Original assignee: Automatisk Doseringskompensator AB
Current assignee: Automatisk Doseringskompensator AB
Priority date: 1974-12-03
Filing date: 1974-12-07
Publication date: 1976-06-10
Also published as: US4022133A; DE2458101C3; FR2294074B1; GB1453542A; DE2458101B2; FR2294074A1

Description

Automatisk Doserings Kompensator AB, Manhemsvägen HA, S-19145 SÖLLENTUNA/Schweden

"Vorrichtung zur -Reduzierung der seitlichen Bewegungen eines mit Rädern versehenen Fahrzeuges, welche Bewegungen durch Ungleichmäßigkeiten der das Fahrzeug tragenden Fahrbahn verursacht werden"

Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen zur Reduzierung der seitlichen Bewegungen eines mit Rädern versehenen Fahrzeuges, welche Bewegungen durch Ungleichmäßigkeit en der das Fahrzeug tragenden Fahrbahn verursacht werden.

Bei Fahrzeugen, die von Rädern getragen werden, hat man versucht, jene Stöße gegen die Karosserien bzw. Wagenkörper und deren Schwingungen, die beim Abrollen der Räder durch Ungleichmäßigkeiten der Fahrbahn sowohl in vertikaler als auch in seitlicher Richtung verursacht werden, zu mildern. Verschiedene Arten von Federungssystemen und Stoßdämpfern wurden bisher angewendet, um die negative Einwirkung der Ungleichmäßigkeiten auf die Wagenaufbauten zu verringern. Die Milderung der vertikalen Stöße und Schwingungen stellte in der Regel keinerlei Problem dar und außerdem sind derartige Stöße und Schwingungen zumindest

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bei Eisenbahnfahrzeugen bedeutend weniger unangenehm als die in seitlicher Richtung auftretenden. Zur Reduzierung der seitlichen Bewegungen der Wagenkörper hat man bei Eisenbahnfahrzeugen bewegliche Drehgestelle angewendet, wodurch erreicht wird, daß ein Stoß auf ein Rad in seitlicher Richtung im großen und ganzen halbiert wird, bevor er sich zum Wagenkörper fortpflanzt. Die Räder eines jeden Radpaares sind jedoch durch eine starre, feste Achse miteinander verbunden, weshalb Ungleichmäßigkeiten der Gleise die Räder ungleich abnützen und ein sogenannter Sinuslauf auftritt, was den Verschleiß weiter erhöht und außerdem eine Herabsetzung des Komforts der Passagiere mit sich bringt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, welche die Bewegungen des Fahrzeuges in seitlicher Richtung im wesentlichen eliminiert, wenn dieses über eine ungleichmäßige Fahrbahn geführt wird, und die einfach, zuverlässig und rasch auf die gewünschten Stellungen einstellbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß wenigstens eines der Räder in einer im wesentlichen horizontalen und zur Fortbewegungsrichtung des Fahrzeuges senkrechten Richtung in Bezug auf das Fahrzeug bewegbar ist und/oder um eine im wesentlichen vertikale Achse schwenkbar gelagert ist, welche Schwenkung durch die Ungleichmäßigkeiten abfühlende Organe auslösbar ist.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Achsensystems bei einem Eisenbahnfahrzeug, das die Vorrichtung nach der Erfindung umfaßt,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. 1, Fig. 3 eine Stirnansicht der Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 4 ein alternatives AusfUhrungsbeispiel der Erfindung, wobei eine Stirnansicht eines einzelnen Rades dargestellt ist, das direkt am Wagenkörper des Fahrzeuges angeordnet ist,

Fig. 5 eine schematische Draufsicht auf einen Teil eines Fahrzeuges bzw. Fahrzeugverbandes, welche die Stellung der Räder sowie zwischen den Wagenkörpern angeordnete Kupplungsorgane veranschaulicht,

Fig. 5a eine schematische Seitenansicht von Teilen zweier benachbarter Wagenkörper nach Fig. 5, und

Fig. 6 eine schematische Draufsicht auf Teile zweier benachbarter Wagenkörper mit dazwischen angeordneten Rädern.

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in den Zeichnungen bezeichnet 1 zwei Räder, die an beiden Seiten des Fahrzeuges in einem Rahmen 5 angeordnet sind. Die Räder 1 bilden somit ein Radpaar, das über den Rahmen 5 einen ganzen Wagenkörper oder einen Teil eines Wagenkörpers trägt. Die Räder 1 sind jeweils in einem Lagerkasten 2 drehbar gelagert und werden über Antriebswellen und elastische Kupplungen 4 von einem Motor 5 angetrieben und gegebenenfalls auch von diesem gebremst. Am Rahmen 5 sind zwei Lager 6 befestigt, an denen die einen Enden von zwei Schwenkarmen 7 um im wesentlichen vertikale Achsen 8 in Richtungen 9 und um im wesentlichen horizontale Achsen 49 in Richtungen 19 schwenkbar gelagert sind. Die Bewegung der Schwenkarme 7 in die Richtungen 9 wird im Bereich einer Mittelstellung durch die Schwenkarme umschließende Begrenzungselemente Io geeigneter Art begrenzt, die am Rahmen 5 befestigt sind. Die anderen Enden der Schwenkarme 7 sind an den Lagerkästen 2 um eine im wesentlichen vertikale Achse 11 schwenkbar befestigt.

Das Eisenbahnfahrzeug ist auf Schienen 12 fortbewegbar. Falls die dem Zentrum des Fahrzeuges zugewandte, vertikale Kante der einen öder anderen Schiene 12 von ihrer vorausbestimmten, parallel zur anderen Schiene verlaufenden Richtung abweicht, oder wenn der Abstand zwischen den Innenkanten der Schienen abnimmt, d. h. das Gleis eine kürzere oder längere Ungleichmäßigkeit in Seitenrichtung aufweist, kommt der an der Innenseite des Gleises befindliche Flansch la des Rades 1 zur Anlage an der Schiene, was eine seitliche Bewegung des Rades mit sich bringt, und zwar in Richtung IjJ in Fig. 2. Diese Bewegung des Rades 1 wird

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auf den zugehörigen Lagerkasten 2 und den Schwenkarm 7 übertragen, der um die Achse 8 in der einen der Richtungen 9 (in Fig. 2 nach unten) verschwenkt wird. Der Schwenkarm 7 beeinflußt dabei Anzeigeorgane 14, die aus in den Begrenzungselementen Io montierten piezoelektrischen Gebern, elektronischen Organen, Fluidistoren, Fühlstäben od. dgl. bestehen können und die Impulse an hydraulische oder ähnliche Steuereinrichtungen 15 abgeben, die in Fig. und 2 aus einem Zylinder bestehend dargestellt sind, in dem ein Kolben (nicht gezeigt) angeordnet ist, der mit dem einen Ende einer Stange 16 verbunden und in Richtung der Stange bewegbar ist. Das andere Ende der Stange 16 ist drehbar am Lagerkasten 2 befestigt. Wenn somit die Steuereinrichtung 15 vom Organ 14 einen Impuls erhält, wird die Stange 16 vom Kolben in Fig. 2 schräg nach unten gezogen, wobei der Lagerkasten 2 im Gegenuhrzeigersinn in Richtung des einen Pfeiles 17 um die Achse 11 gedreht wird, so daß das Rad 1 eine Rollrichtung einnimmt, die mit der Richtung des auslösenden Stoßes oder der auslösenden Kraft in Richtung des Pfeiles 1J5 verläuft, was mit sich bringt, daß das Rad ohne Flanschberührung auf der Schiene 12 rollt, d. h. in Bezug auf die frühere normale Rollrichtung etwas schräg rollt.

Anstelle der Anzeigeorgane 14 können Federn oder andere Organe angewendet werden, welche die Schwenkbewegung des Schwenkarmes 7 direkt in eine Schwenkbewegung des Rades 1 überführen, und anstelle dessen, daß eine Kraft in Richtung des Pfeiles 13, die durch die Einwirkung der Schiene 12 auf das Rad 1 über den Flansch la verur-

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sacht wird, die Schwenkung des Rades um die Achse 11 auslöst, kann ein Ungleichmäßigkeiten der Schiene 12 abfühlendes Organ 18 an beiden Seiten des Rades angebracht werden, welches Organ Ungleichmäßigkeiten der Schiene abgibt, bevor das Rad über diese hinwegrollt. Im Falle, daß die Rollrichtung des Rades 1 in Fig. 1 und nach links ist, gibt das links vom Rad liegende Organ 18 Ungleichmäßigkeiten an, während bei entgegengesetzter Rollrichtung des Rades das rechts vom Rad liegende Organ die Unebenheiten anzeigt. Die Abfühlorgane 18, die auch lediglich im Zusammenhang mit dem ersten Radpaar einer Zugsgarnitur angeordnet sein können und die Einstellung sämtlicher nachfolgender Räder steuern, ersetzen somit die in dan Begrenzungselementen Io montierten Geber od. dgl. und geben direkt an die Steuereinrichtungen 15 Impulse ab. Durch die Anordnung der Abfühlorgane vor den Rädern 1 wird somit der Vorteil erreicht, daß die Räder in die gewünschte Stellung geschwenkt werden können, unmittelbar bevor sie die Ungleichmäßigkeiten des Gleises überfahren, wodurch Flanschberührung und Seitenstöße auf die Wagenkörper ganz beseitigt werden. Sobald ein Rad 1 eine Ungleichmäßigkeit passiert hat, wird dieses in seine normale Stellung zurückgeführt, indem der Flansch la erneut von der Schiene 12 entfernt oder wieder der Schiene genähert wird, da das Organ 18 ein Rückstellsignal abgibt.

Bei Unebenheiten in vertikaler Richtung schwingen die Schwenkarme 7 in Richtungen, die in Fig. 1 durch die Pfeile veranschaulicht werden. Zu diesem Zweck werden konventionelle Federorgane verwendet, wie Gas-Flüssigkeitsfedern mit Kolben-Zylinderorganen 2o und Gasbehältern 21, die am Rahmen befestigt sind.

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Wie aus Fig. 1 bis 3 hervorgeht, können die Fahrzeugaufbauten an Pendeln 22 aufgehängt sein, die am Rahmen 5 drehbar befestigt sind, und wenn das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit durch Kurven bewegt werden soll, können die Wagenkörper neigbar ausgeführt werden. Jene Enden der Pendel 22, die. nicht am Wagen drehbar befestigt sind, werden beispielsweise an Jochen 23 (Fig. 3) drehbar befestigt, die um eine Achse 24 kippbar am Rahmen 5 gelagert sind. Die Neigung der Wagenkörper in Kurven wird mittels einer Kolben-Zylinderanordnung 25 bewirkt, die durch kurvenabfühlende Einrichtungen (nicht gezeigt) gesteuert werden. Durch Kolben-Zylinderanordnungen 26 können die Wagenkörper unter Neigung derselben in seitlicher Richtung an den Pendeln 22 ausgesteuert werden, damit die Passagiere während dieses Manövers einem günstigen Bewegungsablauf unterliegen.

In Fig. H- ist ein einzelnes Rad dargestellt, bei dem die Antriebs- und Bremseinrichtung 27 auf herkömmliche Weise angeordnet ist. Das Rad ist um eine im wesentlichen horizontale Achse um das Gelenk 28 in Richtungen schwenkbar, die durch die Pfeile 29 veranschaulicht werden. Organe begrenzen das· Ausmaß der Schwenkung. Das Rad 1 kann mittels einer am Rahmen 5 angeordneten Kolben-Zylinderanordnung auch um eine im wesentlichen vertikale Achse 33 (Pfeil 31) geschwenkt werden. Ein Gelenk 3^-> das eine Verbindung zwischen Wagenkasten und Rad darstellt, läßt die Schwenkung des Rades um die Achse 33 zu. Eine Kolben-Zylinderanordnung 35* die so zusammengesetzt ist, daß der Kolben und der Zylinder sich gemeinsam um die. Achse 33 drehen

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können, erlaubt bei Wagenkörperneigung in Kurven eine Verschiebung des Gelenkes 34 und damit des Wagenkörpers in Richtung nach oben oder unten in Bezug auf das Rad.

Pig. 5 zeigt eine Zugsgarnitur nach der Erfindung, die eine ungleichmäßige Bahn in Fahrtrichtung 51 passiert. Die theoretische Mittellinie 37 der Bahn folgt den theoretischen Mittellinien 38 und 39 der Schienen und deren wirklichen Linien 4o und 41. Die Räder sind zweckmäßigerweise mit einer gewissen Vorspur (toe-in) eingestellt, die in Fig. mit + bezeichnet ist (beide Räder am Wagenkörper a weisen diese Einstellung auf, d. h. die Schienen sind gerade und haben keinerlei Ungleichmäßigkeiten in seitlicher Richtung). Der Vorspurwinkel kann beispielsweise o,o5° betragen und kann mittels der in Fig. 1 und 2 gezeigten Zweistellungseinrichtung 5o in Abhängigkeit von der gewünschten Fahrtrichtung voreingestellt werden. Die Einrichtung 5o kann beispielsweise aus einem Zylinder 5° bestehen, in dem der Kolben der Steuereinrichtung 15 läuft und welcher den Kolben in die von der gewünschten Vorspur bestimmte Lage einstellt.

Die Voreinstellung der Räder mit einer gewissen Vorspur bewirkt, daß bei geraden Gleisen keine Flanschberührung entsteht und daß Räder und Schienen gereinigt und etwas aufgerauht werden, was das Antriebs- und Bremsvermögen erhöht und Durchrutschen verhindert.

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Aus der eingestellten Vorspurlage kann das Rad beim Passieren von Ungleichmäßigkeiten des Gleises um einen Winkel in der Größenordnung von o,l° auswärts oder einwärts geschwenkt werden. Wenn eine seitliche Ungleichmäßigkeit in einer Schiene 12 von der Mittellinie J57 in Fahrtrichtung des Fahrzeuges nach außen gerichtet ist, kann das Rad seine Soll-Lage wieder einnehmen oder es wird die Vorspur verkleinert und mit - + und + - bezeichnet (beispielsweise am Wagenkörper f und beim rechten Rad am Wagenkörper b). Wenn eine seitliche Ungleichmäßigkeit in einer Schiene 12 gegen die Mittellinie JJ in Fahrtrichtung des Fahrzeuges nach innen gerichtet ist, wird die Vorspur der Räder vergrößert und mit + + bezeichnet (beispielsweise beide Räder des Fahrzeugskörpers e sowie das linke Rad des Fahrzeugkörpers b). In einer Kurve, die von den Gebern in den Elementen Io oder von den Organen 18 als eine längere Gleisungleichmäßigkeit aufgefaßt wird, werden die Außenräder mit Hilfe der die Vorspur einstellenden Einrichtungen 15, 16 auf eine Vorspur + + und die Innenräder auf eine Vorspür - + eingestellt, was beim Wagenkörper d in Fig. 5 gezeigt ist, wodurch die nicht gewünschte Flanschberührung unterbleibt und beide Räder seitliche Kräfte aufnehmen, die durch den Richtungswechsel der Räder entstehen.

Wie aus Fig. 5 und 5a hervorgeht, werden die Wagenkörper durch träge stoßdämpferähnliche Gelenke 4;5 bis 46 zusammengehalten, die über- und nebeneinander angeordnet sind. Eventuell können auch kupplungsartige Gelenke 47 zwischen den Wagenkörpern angeordnet sein. Die Gelenke 43 bis 46

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-lobringen mit sich, daß die ganze Zugsgarnitur steifgelenkig wird und eine träge zusammengelenkte Einheit bildet, anstatt aus einzelnen Wagen zu bestehen. Wenn eine Ungleichmäßigkeit in einer Schiene 12 so groß ist, daß ein Rad 1 nicht ausreichend gedreht werden kann, um die Ungleichmäßigkeit zu kompensieren, wird auch der Rahmen 5* auf dem das Rad angeordnet ist, seitlich bewegt, doch wird die Einwirkung dieser Ungleichmäßigkeit nicht ganz auf den zugehörigen Wagenkörper übertragen, weil dieser durch die Gelenke 4j5 bis 46 gegenüber benachbarten Wagenkörpern bewegungssteif ist. Der Rückgang in eine Mittellage in Bezug auf die Normalen durch die übrigen Rahmen 5 der Zugsgarnitür erfolgt, nachdem die Ungleichmäßigkeit passiert worden ist.

Fig. 5 zeigt, daß jedes Radpaar, in Bewegungsrichtung der Zügsgarnitur gesehen, mitten unter dem zugehörigen Wagenkörper liegt. Die Plazierung der Radpaare ist jedoch beliebig und kann beispielsweise so erfolgen, wie dies aus Fig. 6 hervorgeht, d, h. zwischen den einzelnen Wagenkörpern.

Die Erfindung ist nicht auf die obenbeschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann durch einen Fachmann modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.

- Ansprüche -

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Claims

Ansprüche

1.y Vorrichtung zur Reduzierung der seitlichen Bewegungen s mit Rädern versehenen Fahrzeuges, welche Bewegungen durch Ungleichmäßigkeiten der das Fahrzeug tragenden Fahrbahn verursacht werden, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Räder (1) in einer im wesentlichen horizontalen und zur Fortbewegungsrichtung des Fahrzeuges senkrechten Richtung in Bezug auf das Fahrzeug bewegbar ist und/oder um eine im wesentlichen vertikale Achse (11; 33) schwenkbar gelagert ist, welche Schwenkung durch die Ungleichmäßigkeiten abfühlende Organe (14; 18) auslösbar ist.

2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rad (1) Teile (la) umfaßt, auf welche die Ungleichmäßigkeiten einwirken, so daß dem Rad eine Bewegung in der im wesentlichen horizontalen Richtung erteilbar ist, welche Bewegung auf das Abfühlorgan (14) übertragbar ist, das an eine Steuereinrichtung (15) Signale abgibt, die die Schwenkung des Rades um die "im wesentlichen vertikale Achse (11; 33) in einer solchen Richtung auslösen, daß die Einwirkung der Ungleichmäßigkeiten auf das Rad reduziert wird.

3.) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abfühlorgan (14) durch einen Schwenkarm (f) betätigbar ist, an dessen einem Ende das Rad (1) schwenkbar gelagert ist und dessen anderes Ende am Fahrzeug schwenkbar gelagert ist (bei 6), welcher Schwenkarm einerseits in

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horizontaler Richtung zwischen zwei durch Begrenzungselemente (lo) bestimmte Stellungen und andererseits in vertikaler Richtung schwenkbar ist, um zusammen mit Pederorganen (2o, 21) die begrenzten Federungsbewegungen des Fahrzeuges in Bezug auf die Fahrbahn (12) zu bewirken.

4.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abfühlorgan (18) in Bewegungsrichtung des Fahrzeuges vor dem Rad (1) angeordnet ist und an eine Steuereinrichtung (15) Signale abgibt, die die Schwenkung des Rades um die im wesentlichen vertikale Achse (11; j5j5) in einer solchen Richtung auszulösen, daß die Einwirkung der Ungleichmäßigkeiten auf das Rad reduziert wird.

5.) Vorrichtung nach Anspruch 2, J5 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtungen (15) hydraulische ode^pneumatische Kolben-Zylinderanordnungen umfassen.

6.) Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zweistellungseinrichtung (5o) zur Voreinstellung des Rades um die im wesentlichen vertikale Achse (11) auf einen gewissen Vorspurwinkel (toe-in) in irgendeiner der beiden Bewegungsrichtungen des Fahrzeuges vorgesehen ist.

7.) Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Zweistellungseinrichtung (5o) von einer hydraulischen oder pneumatischen Kolberi-Zylinderanordnung gebildet ist, die Elemente enthält, welche mit zur Kolberi-Zylinderanordnung der Steuereinrichtung (15) gehörenden Elementen gemeinsam sind.

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8.) Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Radpaar an einem Rahmen (5) angebracht ist, der zwei benachbarte Wagenkörperenden (Fig. 6) oder einen Wagenkörper (42) im wesentlichen in der Mitte desselben (Fig. 5) trägt.

9.) Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß von mehreren Rahmen (5) getragene Wagenkörper (42) mittels träger Verbindungseinrichtungen (4j5 bis 47) miteinander verbunden sind, welche die einzelnen Wagenkörper gegenseitig versteifen.

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