DE2814976A1

DE2814976A1 - Vorrichtung mit hydraulischen kolben-zylinder-aggregaten

Info

Publication number: DE2814976A1
Application number: DE19782814976
Authority: DE
Inventors: Bruno Meier
Original assignee: Schweizerische Lokomotiv und Maschinenfabrik AG (SLM)
Current assignee: Schweizerische Lokomotiv und Maschinenfabrik AG (SLM)
Priority date: 1978-03-23
Filing date: 1978-04-06
Publication date: 1979-10-04
Also published as: ATA116279A; FR2420466A1; ES478464A1; FR2420466B1; GB2018696A; SE443751B; BE875063A; SE7902452L; DE2814976C3; CH627694A5; DE2814976B2; GB2018696B; AT366329B

Description

28U976

P 5299/Nl/hj

Schweizerische Lokomotiv- und Maschinenfabrik, Winterthur

Vorrichtung mit hydraulischen Kolben-Zylinder-Aggregaten

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit hydraulischen Kol— ben-Zylinder-Aggregaten, insbesondere zur Querkupplung der
Drehgestelle eines Schienenfahrzeuges, bei welchem die Kolben-Zylinder-Aggregate mit den Drehgestellen verbunden sind und
zur Drehung der Drehgestelle um eine vertikale Achse in beiden Drehrichtungen gegenüber dem Fahrzeugrahmen abgestützt sind,
weiter mit hydraulischen Verbindungsleitungen, welche die Zylinderräume der Kolben-Zylinder-Aggregate derart miteinander
verbinden, dass eine Bewegung eines der Kolben und/oder Zylinder eine entsprechende Bewegung des anderen Kolbens und/oder
Zylinders hervorruft, wobei die einander zugeordneten Zylinderräume mit ihrer Hauptverbindungsleitung jeweils einen Druckmittelstrang bilden und ein elastisch nachgiebiges Element zwischen den Druckmittel strängen geschaltet sein kann, ferner mit Abtastmitteln zum Erfassen und Vergleichen der Bewegungen der Kolben und/oder Zylinder sowie mindestens ein durch diese Abtastmittel beeinflussbares Steuerorgan.

Bei Vorrichtungen der genannten Art, insbesondere bei Querkupplungen, Achsdruckausgleichvorrich'tungen sowie Wankstützvorrichtungen für Schienenfahrzeuge, besteht einerseits die Notwendigkeit einer Stellungskorrektur der miteinander gekuppelten Kolben-Zylinder-Aggregate im Falle einer unerwünschten Stellungsveränderung, z.B. durch Druckmittel-Leckverluste. Anderseits
kann auch die Notwendigkeit bestehen, das hydraulische System
so auszulegen, dass sich unter bestimmten Voraussetzungen eine

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kontrollierte Asymmetrie zwischen den Kolben-Zylinder-Aggregaten während des Fahrbetriebes einstellen kann. Beispielsweise bei Querkupplungen ist dies beim Durchfahren von Gleisbogen, insbesondere von S-Kurven, der Fall, wobei die Auslenktendenzen des vorderen bzw. hinteren Drehgestelles nicht identisch sind.

Gemäss der CH-PS 553 680 soll eine allfällig durch Leckverluste verstimmte Querkupplung jeweils wieder in die korrekte Lage gebracht werden, indem Ueberströmventile zwischen den beiden Druckmittelsträngen angeordnet sind, welche die Druckmittelstränge in der Mittelstellung kurz.schliessen sollen. Diese Vorrichtung weist jedoch den Nachteil auf, dass die Querkupplung der Drehgestelle in der Mittelstellung innerhalb eines gewissen Bereiches völlig ausser Funktion ist und erst bei einer gewissen Auslenkung wieder in Funktion tritt. Da beim Infunktionstreten der Querkupplung keinerlei Gewährleistung dafür besteht, dass in diesem Moment die Ausdrehwinkel beider Drehgestelle einander entsprechen, wird die Querkupplung in mehr oder weniger verstimmtem Zustand eingeschaltet und bleibt über die ganze Kurve zwangsläufig verstimmt.

In der genannten CH-PS ist auch eine Vorrichtung beschrieben, welche über mit den Zylindervorrichtungen gekuppelten Oelpumpen und ein Steuerventil eine zwangsläufige Nachspeisung von hydraulischem Druckmittel in jenen Druckmittelstrang bewirken soll, der einen Mangel an hydraulischem Druchmittel aufweist, und umgekehrt aus dem anderen Druckmittelstrang ein Abströmen von Druckmittel bewirken soll. Diese Vorrichtung hat jedoch nicht nur den Nachteil eines beträchtlichen Aufwandes in Bezug auf Pumpen, sondern auch den Nachteil, dass der Querkupplung auch dann eine Stellungskorrektur aufgezwungen wird, wenn aus obenerwähnten Gründen eine Stellungsasymmetrie der Kolben-Zylinder-Aggregate erwünscht ist und eine Korrektur unangebracht wäre.

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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der genannten Art zu schaffen, welche ohne zusätzliche Pumpenaggregate einerseits eine Stellungskorrektur nur dann bewirkt, wenn dies erforderlich ist, anderseits jedoch auch eine kontrollierte, vorbestimmte Stellungsasymmetrie bzw. Stellungsabweichung zulässt, wenn eine solche erforderlich ist.

Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerorgan bei Abweichung einer Kolben- und/oder Zylinderstel— lung von einem vorbestimmten Sollzustand eine Kommunikation zwischen den Druckmittelsträngen bewirkt, derart, dass von einer Speisevorrichtung nachgespeistes hydraulisches Druckmittel im wesentlichen unter Einfluss der auf die Kolben und/oder Zylinder wirkenden äusseren Rückstellkräfte im Sinne einer Stellungskorrektur vom Druckmittel strang mit einem relativen Ueberschuss an hydraulischem Druckmittel in Richtung zum Druckmittelstrang mit einem relativen Mangel an hydraulischem Druckmittel strömen kann.

Hierdurch wird erreicht,dass die Stellungskorrektur ohne zusätzliche Druckerzeugung durch Pumpen etc. unter Ausnutzung der auf das hydraulische System zur Wirkung gelangenden äusseren Kräfte, z.B. Drehgestellkräfte, erfolgen kann und zwar erst im geeigneten Zeitpunkt, d.h. dann, wenn die genannten äusseren Kräfte rückstellwirksam werden. Die Vorrichtung erlaubt somit eine Stellungskorrektur unter optimaler Berücksichtigung des zeitlichen Auftretens,der Richtung und der Grössenordnung der auf das System wirkenden äusseren Kräfte, wobei die Kolben-Zylinder-Aggregate im wesentlichen immer kraftschlüssig miteinander in Verbindung stehen und auch eine kontrollierte Stellungsasymmetrie bzw. Stellungsabweichung ermöglichen. Es werden somit gleichzeitig optimale Betriebsbedingungen für den Einsatz von elastisch nachgiebigen Elementen, z.B. Federelementen,

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geschaffen, welche die genannte kontrollierte Stellungsasymmetrie gestatten. Ferner ergibt sich auch eine einfache Lösung des Problems der Wärmedehnung in Bezug auf das hydraulische Druckmittel.

Die nähere Erläuterung der Erfindung erfolgt anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit nachstehender Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 . eine schematische Darstellung eines Schienenfahrzeuges mit zv/ei Drehgestellen und einer erfin— dungsgemässen Vorrichtung mit zwei hydraulischen Kolben-Zylinder-Aggregaten,

Fig. 2, 3 zwei weitere Ausführungsformen der erfindungsgemässen Vorrichtung,

Fig. 4, 5 zwei Ausführungsformen der erfindungsgemässen Vorrichtung mit vier gruppenweise angeordneten hydraulischen Kolben-Zylinder-Aggregaten und

Fiy. 6 ein Beispiel einer Schlauchbruchsicherung zur Verwendung in einer Vorrichtung gemäss der Erfindung.

In der Fig. 1 ist ein Schienenfahrzeug mit einem Fahrzeugrahmen 10 dargestellt, der auf zwei Drehgestellen 12 und 14 abgestützt ist. Die Drehgestelle 12 und 14 sind gegenüber dem Rahmen 10 in Zapfen 16 und 18 drehbar. Die Fahrzeuglängsachse ist mit bezeichnet.

Die Teile der Querkupplung sind in der Fig. 1 aus Anschaulichkeitsgründen ausserhalb der Rahmens dargestellt, obwohl sie sich im Rahmen selbst befinden.

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Die Querkupplung enthält zwei doppeltwirkende hydraulische Zylinder 20 und 22, von denen jeder einem Drehgestell zugeordnet ist. In den Zylindern 20 und 22 sind Kolben 24, 25 beweglich, deren durchgehende Kolbenstangen 26 und 28 an Zapfen 30 bzw. 32 der Drehgestelle 12 bzw. 14 angreifen. Die Kolbenstange 26 ist über ein Gelenk 34 mit einem .in Lagern 36, 38 drehbar gelagerten Winkelgestänge 40 verbunden. Die Kolbenstange 28 ist mit dem Schieberzylinder 42 eines Steuerschiebers 44 verbunden. Der im Schieberzylinder bewegliche Schieberkolben 46 mit Steuerkanten 45, 47 ist über ein Gelenk 48 mit dem Winkelgestänge 40 verbunden. Die Kolbenstangen mit dem Winkelgestänge bilden somit Abtastmittel zum Erfassen und Vergleichen der Kolbenbewegungen. Die einander zugeordneten Zylinderräume der hydraulischen Zylinder 20 und 22 bilden mit ihren Verbindungsleitungen 50 und 52 Druckmittelstränge I und II und sind also derart verbunden, dass eine Bewegung des Kolbens 24 im Zylinder 20 z.B. in Richtung des Pfeils 23 normalerweise eine gleichgrosse Bewegung des Kolbens 25 im anderen Zylinder 22 in der gleichen Richtung zur Folge hat und umgekehrt. Eine Drehbewegung eines der Drehgestelle in einer Drehrichtung ruft somit normalerweise eine entsprechende Drehbewegung des anderen Drehgestelles in der entgegengesetzten Drehrichtung hervor.

Die beiden Verbindungsleitungen 50 und 52 sind über ein Federelement 54 miteinander verbunden. Das Federelement enthält einen Federtopf 56 mit einer Druckfeder 58, welche unter Vorspannung zwischen zwei Federtellern 60, 62 und zwei mittels einer Kolbenstange 64 verbundenen Kolben 66, 68 eingelegt ist. Die Federteller 60, 62 sind zwischen zwei Schultern 70, 72 des Federtopfes 56 angeordnet und sitzen lose auf der Kolbenstange 64.

Die beiden Verbindungsleitungen 50 und 52 sind weiter über

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flexible Leitungen 74, 76 mit dem Steuerschieber 44 verbunden. Ferner sind die beiden Leitungen 74 bzw. 76 über Druckbegrenzungsventile 78 bzw. 80 sowie Rückschlagventile 82 bzw. 84 mit einer flexiblen Leitung 86 a, b verbunden, die ebenfalls zum Steuerschieber 44 führt und ausserdem über eine flexible Speiseleitung 85.mit einem hydraulischen Niederdruckspeicher 87 verbunden ist, der in bekannter Weise ausgebildet sein kann und zum Nachspeisen von hydraulischem Medium in die Verbindungsleitungen 50, 52 als Ersatz von Leckverlusten dient.

Die Wirkungsweise der beschreibenen Vorrichtung ist wie folgt:

Bei einer Drehbewegung des Drehgestelles 12 wird der Schieberkolben 46 und bei einer Drehbewegung des Drehgestelles 14 der Schieberzylinder 42 bewegt. Wenn z.B. ein Kurvenverlauf gemäss Pfeil 92 angenommen wird und beide Drehbewegungen symmetrisch zu einer Querachse 88 des Schienenfahrzeuges stattfinden, d.h. die Winkel 06, undC^2 gleich gross sind, jedoch im entgegengesetzten Sinn verlaufen, bleibt die gegenseitige Stellung des Schieberzylinders 42 und des Schieberkolbens 46 unverändert. Im Sollzustand, der in der Fig. 1 dargestellt ist, erfolgt dabei keine Mengenveränderung in Bezug auf das hydraulische Druckmittel in den Druckmittelsträngen I bzw. II. Sobald jedoch z.B. durch Verlust an hydraulischem Druckmittel in einer der Leitungen 50, 52 eine Unsymmetrie der Stellungen der Drehgestelle 12 bzw. 14 zur Querachse 88 entsteht, findet eine Verschiebung des Schieberkolbens 46 gegenüber dem Schieberzylinder 42 statt, wobei die Leitung 86 a, b mit einer der Leitungen 74, 76 kommunizieren kann. Die Anordnung ist dabei so getroffen, dass unabhängig hiervon ein Nachspeisen von hydraulischem Druckmittel aus dem hydraulischen Niederdruckspeicher 87 über die Speiseleitung 85, die Leitung 86 b, eines der Rückschlagventile 82, 84 und eine der Leitungen 74, 76 in eine der Verbindungsleitungen 50, 52 möglich ist. Eine Korrektur der Winkelstellung

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der Drehgestelle 12, 14 in Richtung auf die symmetrische Stellung kann jedoch erst erfolgen, wenn die Druckverhältnisse in den Druckmittelsträngen I bzw. II ein entsprechendes Ueberströmen zwischen den Leitungen 76, 74 über die Leitungen 86 a, b bzw. eines der Rückschlagventile 82, 84 erlauben.

Falls sich z.B. wegen eines Oelverlustes in der Verbindungsleitung 52 und z.B. entsprechender Bewegung des Drehgestelles 14 der Kolben 25 in Fig. 1 alleine in Richtung des Pfeils 29 bewegt, kann gleichzeitig in der Verbindungsleitung 50, d.h. im Druckmittelstrang I, hydraulisches Druckmittel nachgespeist werden. Dies geschieht in diesem Falle aus dem Niederdruckspeicher 87 über die Leitungen 85, 86 b, das Rückschlagventil 82 und dem entsprechenden Teilabschnitt der Leitung 74. Die Querkupplung befindet sich jetzt, nach dem Nachspeisen, in einem von der Sollstellung abweichenden, d.h. verstimmten Zustand. Der Schieberzylinder 42 des Steuerschiebers 44 hat sich gleichzeitig um einen gewissen Betrag relativ zum Schieberkolben 46 verschoben, es wird jedoch angenommen, dass die Steuerkante 45 den Austritt der Leitung 74 im Schieberzylinder noch nicht völlig freigegeben hat. Bei andauerndem Oelverlust und weiterer Bewegung des Kolbens 25 in der genannten Richtung v/ird jetzt durch die Steuerkante 45 der Austritt der Leitung 74 im Steuerschieber voll geöffnet und über die Leitungen 74, 86 a, b, das Rückschlagventil 84 und dem entsprechenden Teilabschnitt der Leitung 76 eine durch die Oeffnungsrichtung des Rückschlagventils 84 bestimmte Verbindung zwischen den Verbindungsleitungen 50, 52 untereinander erstellt, wobei also der Druckmittelstrang I einen relativen Ueberschuss von hydraulischem Druckmittel und der Druckmittelstrang II einen diesbezüglichen relativen Mangel aufweist. Die durch das Rückschlagventil 84 bestimmte Kommunikation der Druckmittelstränge I und II hat jedoch keinerlei Veränderung der Stellung der Querkupplung zur Folge, solange durch

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die z.B. vom Drehgestell 14 ausgeübte Krafteinwirkung der Druck im Druckmittelstrang II höher ist als im Druckmittel strang I. Erst bei einer z.B. durch Schwenkrichtungsänderung des Drehgestelles bewirkten Kraftumkehr, wenn sich also im Druckmittel— strang I ein höherer Druck aufbauen möchte als im Druckmittel— strang II,. erfolgt eine entsprechende Korrektur der Querkupplung. Anstelle eines Druckaufbaues im Druckmittelstrang I strömt jetzt aus der Verbindungsleitung 50 hydraulisches Druckmittel über den Steuerschieber und das Rückschlagventil 84 in die Ver— bindungsleitung 52. Dies bedeutet also ein Nachgeben der Querkupplung. Sobald wieder eine korrekte Stellung erreicht worden

, den,

ist, werden die^Leitungen 74, 76 zugeordneten Kanäle im Steuerschieber 44 wieder geschlossen und ein neuer Druck in den Druckmittelsträngen I, II kann sich aufbauen. Die Korrektur der Querkupplung erfolgt also nicht sofort bei Entstehung der Sollab— weichung, sondern erst bei der nächsten, z.B. durch das Drehgestell bewirkten Kraftumkehr.

Die Druckbegrenzungsventile 78, 80 dienen zur Verhinderung von unerwünschten Druckerhöhungen durch Wärmedehnung des hydraulischen Druckmittels. Bei Erwärmung und damit verbundenem Druckanstieg des hydraulischen Druckmittels gestatten sie einen Druckmittelablass in den hydraulischen Niederdruckspeicher 87. Normalerweise werden sich die beiden Ueberdruckventile nicht genau gleichzeitig öffnen, so dass durch einseitigen Druckablass eine Sollstellungsabweichung der Querkupplung bewirkt wird. Durch die oben beschriebene Steuerung wird diese Sollstellungsabweichung jedoch genügend rasch wieder korrigiert. Ein Unterdruck infolge von Abkühlung wird dadurch verhindert, dass beide Verbindungsleitungen 50, 52 über die Rückschlagventile 82, 84 mit hydraulischem Druckmittel aus dem hydraulischen Niederdruckspeicher 87 nachgespeist werden können.

Die Wirkungsweise des Federelementes 54 ist wie folgt:

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Eine Querkupplung bezweckt im allgemeinen bekanntlich, dass beim Durchfahren von Gleisbogen, z.B. in Richtung des gekrümmten Pfeiles 92 in Fig. 1, durch eine Drehbewegung des vorderen Drehgestelles im Uhrzeigersinn entsprechende Verstellbewegungen des hinteren Drehgestelles in entgegengesetzter Richtung erzwungen werden. Im Idealfalle wären somit nach dem Kurveneinlauf die WinkelO^-, und oC gleich gross und die Drehgestell-Längsachsen würden sich im Schnittpunkt 90 schneiden. Wie jedoch bekannt ist, hat beim Durchfahren von Kurven das hintere Drehgestell die Neigung, mit seiner Längsachse weiter auszulenken als das vordere Drehgestell. Beim Durchfahren von S-Kurven und Weichen sind die Auslenkneigungen der Drehgestelle einander entgegengesetzt. Ferner findet beim Einlauf in Kurven eine zeitliche Versetzung der Auslenkbewegungen statt. Durch das vorgespannte Federelement 54 soll beim Kurveneinlauf bzw. während des Kurvenlaufes eine entsprechende Querversetzung der Längsachsen der beiden Drehgestelle ermöglicht werden, und zwar so, dass diese Querversetzung der Längsachsen einer genau definierten Federcharakteristik entspricht. Beim Fahrbetrieb gemäss Pfeil 92 in Fig. 1 würde dies somit bedeuten, dass der Winkelo^^ nach dem Kurveneinlauf etwas grosser sein würde als der Winkel Q^/ο ^un<^ dass sich die Drehgestelllängsachsen nicht mehr im Schnittpunkt 90 schneiden würden. Beim Fahrbetrieb in der entgegengesetzten Richtung gilt das Gesagte selbstverständlich im umgekehrten Sinne. Beim Durchfahren von S-Kurven würden die Schnittpunkte der Drehgestell-Längsachsen mit der Querachse 88 an verschiedenen Seiten der Fahrzeuglängsachse liegen.

Solange die die Bewegungen des jeweiligen Drehgestelles verursachende Kraft gleich gross oder kleiner ist als die durch die Vorspannung der Druckfeder 58 und durch die Flächen der Kolben 66, 68 bestimmte Kraft, verbleiben die Kolben 66, 68 in der gezeichneten Stellung, und die Kolben 24, 25 führen - gleiche

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Abmessungen vorausgesetzt - jeweils gleich grosse Bewegungen aus. Dementsprechend verursacht jede Drehbewegung des jeweils vorlaufenden Drehgestelles 14 bzw. 12 in einer der beiden Drehrichtungen eine entsprechende, gleich grosse Drehbewegung des nachlaufenden Drehgestelles 12 bzw. 14 in der jeweils entgegengesetzten Drehrichtung.

Wenn bei den beschriebenen Drehbewegungen in einem Gleisbogen die durch die Drehgestelle 12 bzw. 14 über die Kolben 24 bzw. 25 jeweils ausgeübte Kraft grosser werden möchte als ein durch die Flächen der Kolben 66, 68 und die Vorspannung der Druckfeder 58 vorbestimmter Wert, wird der Kolben 66 bzw. 68 verschoben, wobei der jeweilige Federteller 60 bzw. 62 von den Schultern 70 bzw. 72 abgehoben und die Druckfeder 58 zusammengedrückt wird. Dabei wird die zur Uebertragung gelangende Querkupplungskraft auf den vorbestimmten Wert begrenzt und die obenbeschriebene Querversetzung der Längsachsen der Drehgestelle wird ermöglicht.

Für die Funktion der obenbeschriebenen Steuervorrichtung bei einem durch ein derartiges Ansprechen des Federelementes 54 bewirkten Ungleichlauf der Kolben 24, 25 gilt das oben in Bezug auf einen Oelverlust in der Verbindungsleitung der Kolben bereits Gesagte.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wird zum Ausgleich der Wärmedehnung anstelle der Druckbegrenzungsventile 78, 80 ein sogenanntes Gleichlaufgerät 94 verwendet. Dieses ist an sich aus der CH-PS 554 251 bekannt und weist einen in einem abgestuften Zylinder 95 angeordneten Differentialkolben 96 auf, dessen beide gleichgrosse Kolbenflächen 98, 100 jeweils über Leitungen 102, 104 den Druck in den beiden Verbindungsleitungen 50 bzw. 52 beeinflussen. Der Differentialkolben ist von seiner anderen

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Seite 106 her mittels eines hydraulischen HochdruckSpeichers 107 über eine Drosselstelle 108 mit einer ungefähr konstanten Kraft belastet. Diese Kraft verteilt sich auf die beiden Verbindungsleitungen 50, 52 bzw. die Druckmittel stränge I, II, so dass die Summe der Drücke in diesen Verbindungsleitungen annähernd konstant ist. Wenn die auf die Kolben 24 bzw. 25 wirkende Kraft gleich Null ist, sind die Drücke gleichgross. Wenn Kräfte auf die genannten Kolben einwirken, steigt der Druck im einen Druckmittelstrang und der Druck im anderen Druckmittelstrang sinkt entsprechend.

Die Leitungen 102, 104 führen zum Schieberzylinder 110 des Steuerschiebers 112. Am Gelenk 48 ist eine als Waage dienende gleicharmige Gelenkstange 114 befestigt, welche durch über Rollen 116, 118 geführte und an gleiche Zugkraft aufweisenden Zugfedern 117, 119 befestigte Seile 120, 122 mit den Kolbenstangen 26 bzw. 28 verbunden ist. Die Seilangriffspunkte an der Gelenkstange 114 sind mit 121, 123 bezeichnet.

Die Wirkungsweise der zuletzt beschriebenen Vorrichtung ist wie folgt:

Solange sich beide Kolben 24, 25 z.B. synchron nach oben bewegen, dient das Gelenk 48 lediglich als Drehpunkt für die Gelenkstange 114, welche durch die über die Seile 120, 122 wirkenden Zugkräfte gegen den Uhrzeigersinn verschwenkt wird. Der Schieberkolben 46 verbleibt somit in der in der Fig. 2 dargestellten Lage. Bewegt sich jedoch z.B. der rechte Kolben 25 alleine nach oben, wobei sich also wieder im Druckmittelstrang II zuwenig OeI befindet, dient der Seilangriffspunkt 121 als Drehpunkt für eine Schwenkbewegung der Gelenkstange 114 gegen den Uhrzeigersinn, so dass sich der Schieberkolben 46 nach rechts bewegt. Hierdurch wird über die Leitungen 102, 86, das Rückschlagventil 82 und die Leitung 104 eine Verbindung zwischen

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den Druckmittelsträngen I und II erstellt, wobei jedoch aufgrund des Rückschlagventils 82 nur hydraulisches Druckmedium aus der Verbindungsleitung 50 in die Verbindungsleitung 52 strömen kann, was also einer Korrektur der Querkupplung entsprechen würde. Solange jedoch der Druck im Druckmittelstrang II z.B. durch Einwirkung der Drehgestellkraft höher ist als im Druckmittelstrang I, kann kein Druckausgleich stattfinden. Die entsprechende Stellungskorrektur erfolgt wiederum erst bei der nächsten, durch das Drehgestell bewirkten Kraftumkehr.

Bei Verwendung entsprechender, gutabdichtender Steuerschieber bzw. Steuerventile werden durch Druckmittelleckage bedingte Stellungskorrekturen der Querkupplung durch die Steuervorrichtung nur selten erforderlich sein. Aus diesem Grund kann man anstatt der bisher beschriebenen, über den ganzen Schwenkbereich beider Drehgestelle arbeitenden Steuerungen eine Vorrichtung verwenden, die nur dann stellungskorrigierend wirkt, wenn die Schnittpunkte der Drehgestell-Längsachsen mit der Querachse an verschiedenen Seiten der Fahrzeuglängsachse 19 liegen. Eine solche Vorrichtung ist in Fig. 3 dargestellt, wobei sich die .Drehgestell-Längsachsen in der Mittellage befinden. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sind die Kolbenstangen 26, 28 mit den Schieberkolben 124, 126 zweier Steuerschieber 128, 130, deren Schieberzylinder mit 132, 134 bezeichnet sind, verbunden. Die Schieberzylinder 132, 134 sind über Rückschlagventile 82, 84 aufweisende Gabelleitungen 136, 138 mit den Verbindungsleitungen 52 bzw. 50 verbunden und kommunizieren untereinander über die Leitungen 140, 142. Weiter sind die Verbindungsleitungen 50, 52 über Drosselstellen 144, 146 aufweisende Leitungen 148, 150 mit einem Gleichlaufgerät 152 verbunden. Dieses ist im wesentlichen gleich aufgebaut wie das anhand Fig. 2 beschriebene Gleichlaufgerät 94, mit dem Unterschied, dass der Differentialkolben 96 in diesem Falle durch eine Feder 154 anstatt durch

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einen hydraulischen Hochdruckspeicher belastet ist. Die Wirkungsweise der zuletzt beschriebenen Vorrichtung ist wie folgt:

Falls sich die Längsachsen beider Drehgestelle in Uebereinstimmung mit der Fahrzeuglängsachse 19 befinden, wie dies in Fig. dargestellt ist, bleibt die Steuervorrichtung ausser Funktion. Der gleiche Zustand bleibt bestehen, falls die Schnittpunkte der Drehgestell-Längsachsenmit der Querachse 88 beide auf der,

ν oder rechten Seite der , in Fahrrichtung gesehen, linken>Fahrzeuglängsachse 19 liegen, wobei die Winkel <^\, C^/2 ungleich sein können. Befindet sich jedoch z.B. der Zapfen 32 des Drehgestelles 14 in Fig. 1 auf der linken Seite der Fahrzeuglängsachse 19, während sich der Zapfen 30 des Drehgestelles 12 auf der anderen Seite der Fahrzeuglängsachse befindet, wobei sich also der Kolben 25 in Fig. 3 oberhalb der Mitte des Zylinders 22 und der Kolben 24 unterhalb der Mitte des Zylinders 20 befinden würde, so bedeutet dies eine Sollstellungsabweichung der Querkupplung, und zwar mit einem Ueberscnuss von hydraulischem Druckmedium im Druckmittelstrang I und mit einem entsprechenden Mangel an hydraulischem Druckmedium im Druckmittelstrang II. Der Schieberkolben 12.6 des Steuerschiebers 130 befindet sich nun in einer solchen Stellung, dass die Leitungen 138 und 142 miteinander kommunizieren und der Schieberkolben 124 des Steuerschiebers 128 befindet sich in einer solchen Lage, dass die Leitung über das Rückschlagventil 82 und die Leitung 136 mit der Verbindungsleitung 52 kommunizieren kann. Wie oben beschrieben, erfolgt jedoch auch in diesem Falle die Stellungskorrektur der Querkupplung erst bei der nächsten Kraftumkehr. Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, dass jedes Drehgestell lediglich einen separaten Steuerschieber bzw. ein separates Steuerventil betätigt. Die verhältnismässig komplizierte Erfassung der Relativbewegung beider Drehgestelle, wie z.B. anhand Fig. und 2 beschrieben, entfällt somit.

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Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist eine an und für sich bekannte Querkupplung mit vier doppeltwirkenden, am Fahrzeugrahmen über Kugelgelenke befestigten hydraulischen Zylindern 156, 158, 160, 162. mit Kolben 166, 168, 170, 172 dargestellt, deren durchgehende Kolbenstangen 174, 176, 178, 180 einerseits über Gelenke 182, 184, 186, 188 mit den Drehgestellen 12 bzw. 14 und anderseits über Federn 190,- 192, 194, 196 mit den Membranen 198, 200, 202, 204 von Druckmessdosen 206, 208, 210, 212 verbunden sind. Die Zylinder 158, 162 sind über Leitungen 214, 216 bzw. 218, 220 mit den Zylindern 156, bzw. 160 verbunden. Ferner sind die Zylinder 158, 162 untereinander durch Leitungen 222 und verbunden, welche über Rückschlagventile aufweisende Gabelleitungen 226, 228 zu einem Steuerschieber 230 führen, dessen Schieberkolben 46, wie anhand Fig. 2 beschrieben, über eine Gelenkstange 114 mit den vier Druckmessdosen 232, 234, 236, 238 des Druckvergleichsgerätes bzw. Messgerätes 240 verbunden ist. Die letztgenannten Druckmessdosen sind über Leitungen 242, 244, 246, 248 mit den obengenannten Druckmessdosen 206, 208, 210, verbunden. Parallel zu den Leitungen 222 bzw. 224 sind ausserdem ein Federelement 54 und ein Gleichlaufgerät 94 oder 152, wie anhand Fig. 1-3 bereits beschreiben, geschaltet. Wie aus der Fig. 4 hervorgeht, bilden die Leitungen 222, 216, 220 mit entsprechenden Zylinderteilen den Druckmittelstrang I, während die Leitungen 224, 214, 218 mit den zugehörigen Zylinderteilen den Druckmittelstrang II bilden.

Die Wirkungsweise der zuletztbeschriebenen Vorrichtung ist wie folgt:

Die Stellungen der einzelnen Kolben 166, 168, 170, 172 in den Zylindern 156, 158, 160, 162 werden über die Federn 190, 192, 194, 196 auf die Druckmessdosen 206, 208, 210, 212 übertragen, wobei diese unter einen Druck gesetzt "Werden, der sich zur

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Kraft der jeweiligen Messfeder und somit zum Kolbenweg proportional verhält. Die Drücke der genannten Druckmessdosen werden praktisch verlustfrei über die Leitungen 242, 244, 246, 248 auf das zentrale Druckvergleichsgerät (Messgerät) 240 übertragen, das die algebraische Summe der Drücke unter Berücksichtigung der Vorzeichen anhand der in der Fig. 4 angegebenen Pfeile bildet. Je nach dieser Summe wird der Steuerschieber 230, analog wie anhand Fig. 2 bereits beschreiben, in der einen oder anderen Richtung betätigt. Diese Ausführungsform weist somit den Vorteil auf, dass keine Seilzüge bzw. kein sich über die ganze Länge des Fahrzeugkastens erstreckendes, kompliziertes Gestänge erforderlich ist, sondern nur leichtzuverlegende Druckübertragungsleitungen mit verhältnismässig geringen Abmessungen.

Bei Verwendung einer nur bei entgegengesetzter Ausschwenkung der Drehgestell-Längsachsen aus der Mittelstellung arbeitenden Steuervorrichtung, wie bereits anhand Fig. 3 beschrieben, können im Falle der Ueberwachung von vier Zylindern auch die Summen der Kolbenwege je zweier Zylinder miteinander verglichen werden. Die algebraische Summe der Kolbenwege der beiden Zylinder eines Drehgestells entspricht dann der Ausdrehbewegung dieses Drehgestelles. Ein Ausführungsbeispiel einer solchen Steuerung ist in Fig. 5 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Kolbenstangen 174, 176, 178, 180 im Unterschied zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 mit Differentialtransformatoren 250, 252, 254, 256 verbunden, welche in bekannter Art und Weise Spulen 258, 26O_y 262, 264 bzw. Kerne 266, 268, 270, 272 aufweisen. Die genannten Differentialtransformatoren sind über Signalleitungen 274, 276, 278, 280 mit entsprechenden Steuergeräten 282, 284 verbunden, welche über Signalleitungen 286, 288, 29O₅ 292 sowie Logikelemente 294, 296 mit in den Gabelleitungen 226, 228 angeordneten Magnetventilen 298, 300 verbunden sind.

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Die Wirkungsweise der zuletztbeschriebenen Vorrichtung, die wie die Vorrichtung gemäss Fig. 3 nur in Funktion tritt, wenn die Schnittpunkte der Drehgestell-Längsachsen mit der Querachse 88 an entgegengesetzten Seiten der Fahrzeuglängsachse 19 liegen, ist im wesentlichen wie anhand Fig. 3 in Verbindung mit Fig. 4 bereits beschrieben, lediglich mit dem Unterschied, dass die Ausgangssignale Sl, S2, S3, S4 der entsprechenden Differentialtransformatoren 250, 252, 254, 256 in den Steuergeräten 282 bzw. 284 zu entsprechenden algebraischen Signalsummen Sl + S2 bzw. S3 + S4 verarbeitet werden, welche ja nach ihren Vorzeichen zur entsprechenden Betätigung der Magnetventile 298, 300 dienen, so dass eine entsprechende Kommunikation zwischen den Leitungen 226, 228 bzw. 222, 224 und somit den Drucksträngen I und II stattfinden kann.

Bei Verwendung eines Gleichlaufgerätes.für die Kompensation allfälliger Wärmedehnung in Bezug auf das hydraulische Druckmittel, wie anhand Fig. 2 und 3 beschrieben, würde sich ein Platzen einer Verbindungsleitung bzw. eines Verbindungsschlauches zwischen den hydraulischen Zylindern sehr nachteilig auswirken, • da eine schlagartige Verstimmung der Querkupplung eintreten würde. Aus diesem Grund ist zwischen dem Gleichlaufgerät 94 (Fig. 2) und dem Hochdruckspeicher 107 eine verhältnismässig enge Drosselstelle 108 vorgesehen. Diese Drosselstelle bewirkt normalerweise keine Betriebsstörung, da die Bewegung des Gleichlaufgerätes im Normalfall nur durch.Temperaturschwankungen bedingt ist und deshalb ausserordentlich langsam ist. Die Drosselstelle verhindert jedoch eine allzu schnelle Entladung des Gleichlaufgerätes im Falle eines Schlauchbruches und somit eine Verstimmung der Querkupplung. Es versteht sich, dass ein langsames Entladen nach wie vor stattfindet, dieses wird jedoch wie oben beschrieben korrigiert.

Wenn das Gleichlaufgerät anstatt mit einem hydraulischen

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Speicher mit einer Feder belastet ist, wie dies im Falle des anhand Fig. 3 beschriebenen Gleichlaufgerätes 15.2 der Fall ist, müssen Drosselstellen 144, 146 in den jeweiligen Verbindungsleitungen 148, 150 zwischen dem Gleichlaufgerät und den beiden Druckmittelsträngen 50, 52 vorgesehen sein. Die Arbeitsweise bleibt die gleiche.

Eine Sicherungsvorrichtung, welche bei einem Schlauchbruch möglichst rasch anspricht, kann mechanisch-hydraulisch ausgeführt werden, so dass bei einem Schlauchbruch in einem Druckmittelstrang eine sofortige Verbindung mit dem anderen Druckmittelstrang bewirkt wird und somit eine Verstimmung der Querkupplung verunmöglicht wird. Ein Beispiel einer derartigen Schlauchbruchsicherungsvorrichtung 301 ist in Fig. 6 in Verbindung mit dem Gleichlaufgerät 152 nach Fig. 3 dargestellt.

Die beiden Leitungen 148, 150 sind in diesem Falle durch eine Rückschlagventile 302, 304 aufweisende Leitung 306 miteinander verbunden. Parallel zu den Drosselstellen 144, 146 sind hydraulische Zylinder 308, 310 geschaltet, in denen federbelastete Kolben 312, 314 geführt sind, welche über Stifte 316, 318 und entsprechende Durchtrittsöffnungen derart in die Leitung 306 hineinragen, dass die Stifte 316, 318 die Rückschlagventile 302, 304 im öffnenden Sinne betätigen können.

Die Wirkungsweise der zuletzt beschriebenen Sicherungsvorrichtung ist wie folgt:

Wie oben bereits beschrieben, ist das Gleichlaufgerät 152 über die Leitungen 148, 150 mit den beiden Druckmittelsträngen I und II verbunden, wobei die beiden Drosselstellen 144, 146 beim normalen Betrieb keinerlei Störung bewirken, da die Bewegungen des Kolbens 96 des Gleichlaufgerätes nur durch allfällige Wärmedehnung hervorgerufen werden und somit ausserordentlich langsam

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sind. Bei einem Schlauchbruch ist anfänglich durch die Drosselsteilen ein schnelles Entladen des Gleichlaufgerätes mit schlagartigem Verstimmen der Querkupplung verhindert. Sobald jedoch die vom Gleichlaufgerät über die Drosselstellen ausfliessende Druckmittelmenge eine bestimmte Grössenordnung erreicht, wobei diese Grössenordnung in beiden Leitungen 148, 150 die gleiche ist, ergibt sich an den Drosselstellen 144, 146 eine Druckdifferenz, durch welche die Kolben 312, 314 in Fig. 6 links verschoben werden, so dass die beiden Rückschlagventile 302, 304 geöffnet werden. Hierdurch wird eine Kurzschlussschaltung zwischen den Leitungen 148, 150, d.h. zwischen den Druckmittelsträngen I und II der Querkupplung bewirkt. In diesem Falle kann somit keine Kraftübertragung und keine zwangsläufige Verstimmung der Querkupplung auftreten. Die Rückschlagventile 302, 304 bleiben solange offen, bis sich das ganze Gleichlaufgerät entleert hat, wobei sich also die Leitung 150 direkt über die Schlauchbruchstelle 320 und die Leitung 148 sich über die Verbindungsleitung 306 ebenfalls über die genannte Schlauchbruchstelle entleert.

Es versteht sich, dass für die Schlauchbruchüberwachung auch ein elektrischer Strömungswächter eingesetzt werden kann, der bei Ueberschreiten einer bestimmten Strömungsgeschwindigkeit über Elektroventile eine Kurzschlussschaltung zwischen den beiden Druckmittelsträngen bewirkt.

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Claims

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P 5299/Nl/hj

Schweizerische Lokomotiv- und Maschinenfabrik, Winterthur

Patentansprüche

t Il Vorrichtung mit hydraulischen Kolben-Zylinder-Aggregaten, insbesondere zur Querkupplung der Drehgestelle eines Schienenfahrzeuges, bei welchem die Kolben-Zylinder-Aggregate mit den Drehgestellen verbunden sind und zur Drehung der Drehgestelle um eine vertikale Achse in beiden Drehrichtungen gegenüber dem Fahrzeugrahmen abgestützt sind, weiter mit hydraulischen Verbindungsleitungen, welche die Zylinderräume der Kolben-Zylinder-Aggregate derart miteinander verbinden, dass eine Bewegung eines der Kolben und/oder Zylinder eine entsprechende Bewegung des anderen Kolbens und/oder Zylinders hervorruft, wobei die einander zugeordneten Zylinderräume mit ihrer Hauptverbindungsleitung jeweils einen Druckmittelstrang bilden und ein elastisch nachgiebiges Element zwischen den Druckmittelsträngen geschaltet sein kann, ferner mit Abtastmitteln zum Erfassen und Vergleichen der Bewegungen der Kolben und/oder Zylinder sowie mindestens ein durch diese Abtastmittel beeinflussbares Steuerorgan, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerorgan (44, 112, 128, 130, 230, 298, 300) bei Abweichung einer Kolben— und/oder Zylinderstellung von einem vorbestimmten Sollzustand eine Kommunikation zwischen den Druckmittelsträngen (I, II) bewirkt, derart, dass von einer Speisevorrichtung (87, 94, 152) nachgespeistes hydraulisches Druckmittel im wesentlichen unter Einfluss der auf die Kolben (24, 25) und/oder Zylinder (20, 22) wirkenden äusseren Rückstellkräfte im Sinne einer Stellungskorrektur vom Druckmittel strang mit einem relativen Ueberschuss an hydraulischem Druckmittel in Richtung zum Druckmittelstrang mit einem relativen Mangel an hydraulischem Druckmittel strömen kann.

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ORIGINAL INSPECTED

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei gruppenweiser Anordnung von insgesamt mindestens vier Kolben-Zylinder-Aggregaten jeder Gruppe ein separates, die Wege der Kolben bzw. Zylinder addierendes Steuergerät (282, 284) zugeordnet ist, wobei jedes Steuergerät mit Steuerventilen (298, 300) verbunden ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitungen (50, 52) über Rückschlagventile (82, 84) mit einem Speicher (87) für hydraulisches Druckmittel verbunden sind, wobei die Rückschlagventile ein direktes Strömen aus der jeweiligen Verbindungsleitung in den Speicher verhindern.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitungen (50, 52) mit einem Speicher (87) über Druckbegrenzungsventile (78, 80) verbunden sind, welche ein direktes Strömen aus der jeweiligen Verbindungsleitung in den Speicher gestatten.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitungen (50, 52, 222, 224) über ein Federelement (54) miteinander verbunden sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitungen (50, 52, 222, 224) über ein einen Differentialkolben (96) aufweisendes Gleichlaufgerät (94, 152) miteinander verbunden sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleichlaufgerät (152) über eine Schlauchbruchsicherungsvorrichtung (301) mit den Verbindungsleitungen (50, 52) verbunden ist.

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