DE2814976B2

DE2814976B2 - Vorrichtung mit hydraulischen Kolben-Zylinder-Aggregaten

Info

Publication number: DE2814976B2
Application number: DE2814976A
Authority: DE
Inventors: Bruno Winterthur Meier
Original assignee: Schweizerische Lokomotiv Und Maschinenfabrik Winterthur; Schweizerische Lokomotiv und Maschinenfabrik AG (SLM)
Current assignee: Schweizerische Lokomotiv Und Maschinenfabrik Winterthur; Schweizerische Lokomotiv und Maschinenfabrik AG (SLM)
Priority date: 1978-03-23
Filing date: 1978-04-06
Publication date: 1981-04-16
Also published as: FR2420466B1; GB2018696B; SE7902452L; ATA116279A; DE2814976A1; ES478464A1; SE443751B; BE875063A; GB2018696A; AT366329B; FR2420466A1; DE2814976C3; CH627694A5

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine 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

7^r, 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.

Bei Vorrichtungen der genannten \rt, insbesondere bei Qucrkupplungen, Achsdruckausglcichvori ichtungen

is sowie Wankstüt/vorrichtungen für Schienenfahrzeuge, besteh! einerseits die Notwendigkeit einer Stellungs korrektur der miteinander gekuppeilen Kolben-Zylindcr-Aggregate im Falle einer unerwünschten Stcllungsveränderung. /. B. durch Druckmittel-Leckverluste.

«o Andererseits kann auch die Notwendigkeit bestehen, das hydraulische System so auszulegen, daß sich unter bestimmten Voraussetzungen eine kontrollierte Asymmetrie /wischen den Kolben-Zylinder-Apgregaten 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 5 53 680 soll eine allfällig durch

■so Leckverluste verstimmte Querkupplung jeweils wieder in die korrekte Lage gebracht werdet;, indem Überströmventile zwischen den beiden Druckmittelsträngen angeordnet sind, welche die Druckmittelstränge in der Mittelstellung kurzschließen sollen. Diese Vorrichtung

v> 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 beide^r Drehgestelle einander entsprechen, wird die Querkupplung in mehr oder weniger verstimmtem Zustand eingeschaltet und bleibt über die ganze Kurve zwangsläufig verstimmt.

M In der genannten CH-PS ist auch eine Vorrichiung beschrieben, welche iibc mit den Zylindervorricntungcn gekuppelten Ölpumpen und ein Steuerventil eine zwangsläufige Nachspeisung von hydraulischem Druck

mittel in jenen Druckmittelstrang bewirken soll, der einen Mangel an hydraulischem Druckmittel aufweist, und umgekehrt aus dem anderen Druckmittelstrang ein Abströmen von Druckmittel bewirken soll. Diese Vorrichtung hat jedoch nicht nur den Nachteil eines beträch·liehen 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.

Aufgabe des im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindungsgegenstands ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche ohne zusätzliche Pumpenaggregate einerseits eine Stellungskorrektur nur dann bewirkt, wenn dies erforderlich ist, andererseits jedoch auch eine kontrollierte, vorbestimmte Stellungsasymmetrie bzw. Stellungsabweichung zuläßt, wenn eine solche erforderlich ist.

Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daB das Steuerorgan bei Abweichung einer KoJben- und/oder Zylinderstellung von einem vorbestimmten Sullzustand eine Kommunikation zwischen den Druckmittelsträngen bzw. zwischen den Verbindungsleitungen bewirkt, derart, daß von ei.ier Speisevorrichtung nachgespeistes hydraulisches Druckmittel unter Einfluß eier auf die Kolben und'oder Zylinder wirkenden äußeren Rückstellkräfte im Sinne einer Stell·, !^korrektur vom Druckmittelstrang mit einem relativen Überschuß an hydraulischem Druckmittel in Richtung zum Druckmittelstrang mit einem relativen Mangel an hydraulischem Druckmittel strömen kann.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstands sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Mit de^r erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung wird errcichi. daß die Stellungskorrektur ohne zusät/li ehe Druckerzeugung durch Pumpen eic. unter Ausnutzung der auf das hydraulische System zur Wirkung gelangenden äußeren Kräfte ζ. Β Drehgestell'iilk erfolgen kann und zwar erst im geeigneten Zeitpunkt, d h. dann, wenn die genannten äußeren Kräfte ruckstellwirksam werden. Die Vorrichtung erlaubt somit eine Stellungskorrektur unter optimaler Berück sichtigung des zeitlichen Auftretens, der Richtung und der Größenordnung der auf das System wirkenden äußeren Kräfte, wobei die Kolben-Zylindcr-Aggregate im wesentlichen immer kraftschlüssij miteinander in Verbindung stehen und auch eine kontrollierte StellungsasNtnmetrie bzw. Stellungsabweichung ermöglichen. Es werden somit gleichzeitig optimale Betriebsbe dingungen für den Einsatz von elastisch nachgiebigen Elementen, z. B. F'cderelementen, geschaffen, welche die genannte kontrollierte Stellungsasymmetrie gestatten. Ferner ergibt sich auch eine einfache Lösung des Problems der Wärmedehnung in bezug auf das hydraulische Druckmittel.

Zwar ist in der US-PS 38 35 787 eine Einrichtung zum Steuern der Drehgestelle im Gleisbogen offenbar·, wobei jedes Drehgestell von jeweils zwei Hydraulikzylindern beaufschlagt wird. Bei dieser Einrichtung handelt es sich jedoch nicht um eine hydrauhscnc Querkupplung, da die Hydraulikzylinder einfachwirkend sind. Sie bilden somit kein hydraulisches Gestänge mit zwangsweiser Bewegung der Kolben ohne äußere Druckmittelquellc, sondern werden übe ein Wegeventil von einer hydropneumatischen PurnDC mit Druckmitte¹ aus einem Speicher beaufschlag:. Da die hydraulische· Zylinder einfach wirkend sind können sie auch nich'

ίο

paarweise zur Drehmonenterzeugung ohne Drehpunkt verwendet werden, sondern es wirkt immer lediglich ein Zylinder auf ein Drehgestell ein, wobei ein Drehzapfen vorhanden sein muß. Steuerventile dienen zur Abtastung der Stellung der Drehgesfelle und beeinflussen über Druckluftleitungen den Öldruck, der von der Pumpe auf den jeweiligen Zylinder ausgeübt wird. Eine solche von außen bewirkte Steuerung mittels einfach wirkender Zylinder ist jedoch wesentlich komplizierter und weniger betriebssicher als eine hydraulische Querkupplung, da nicht nur jeder Zylinder einzeln gesteuert werden muß, sondern auch die Fahrtrichtung jeweils berücksichtigt werden muß.

Zum entfernteren Stand der Technik gehört schließlieh noch die in der DE-AS 24 36 848 offenbarte hydraulische Querkupplung. Dabei sind die Druckleitungen lediglich mittels Kolben über ein federndes Glied gekuppelt. Das federnde Glied soll eine Begrenzung der Querkupplungskraft auf einen durch die Federcharakteristik bestimmten Wert bewirken. Eine Kommunikation zwischen dtn Druckmiüelsirängen im Sinne eines Druckmittelübertrittes von einem Strang zum anderen findet nicht statt. Diese Vorrichtung hat den Nachteil, daß eine z. B. durch Druckinittelleckage bewirkte Verstimmung nicht korrigiert wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher er'äutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Schienen fahrzeuges mit zwei Drehgestellen und einer Vorrich Hing mit zwei hydraulischen Kolben-Zylinder-Aggregaten.

I- i g. 2. 3 zwei weitere Ausführungsformen der Vorrichtung.

Fig. 4. 5 zwei Ausführungsformen der Vorrichtung mit vier gruppenweise angeordneten hydraulischen Kolben-Zylinder-Aggregat en und

Γ i g. ti ein Beispiel einer Schlauchbruchsicherung zur Verwendung in einer Vorrichtung.

In der F i g. 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 19 bezeichnet.

Die Teile der Querkupplung sind in der F i g. 1 aus Anschaulichk'jitsgründen außerhalb des Rahmens dargestellt, obwohl sie sich im Rahmen selbst befinden.

Die Querkupplung enthält zwei doppeltwirkende hydraulische Zylinder 20 und 22, von denen jeder einem Drehgestell zugeordnet ist. In den Zy'indern 20 und 22 sind Kolben 24 bzw. 25 beweglich, deren durchgehende Kolbenstangen 26 bzw. 28 an Zapten 30 bzw. 32 der Drehgstelle 12 bzw. 14 angreifen. Die Kolbenstange 26 ist über ein Gelenk .34 mit einem in Lagern 36 und 38 drehbar gelagerten Winkelgestänge 40 verbunden. Die Kolbenstange 28 ist mit dem Schieberzyünder 42 eines Steuerschiebers 44 verbunden. Der im Schieberzyünder bewegliche Schieberkolben 46 mit Steuerkanten 45 und 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 Bleichen Richtuni? zur Folse 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 Vcrbindungsleilungen 50 und 52 sind über ein Federelcment 54 miteinander verbunden. Das Fedcrclemcnt enthält einen Federtopf 56 mit einer Druckfeder 58, welche unter Vorspannung zwischen zwei Federtellern 60 und 62 und zwei mittels einer Kolbenstange 64 verbundenen Kolben 66 und 68 eil.gelegt ist. Die Fcderteller 60 und 62 sind zwischen zwei Schultern 70 bzw. 72 des Federtopfes 56 angeordnet und sitzen lose auf der Kolbenstange 64.

Die beiden Verbindungsleitungen 50 und 52 sind weiter über flexible Leitungen 74 und 76 mit dem Steuerschieber 44 verbunden. Ferner sind die beiden Leitungen 74 bzw. 76 über Druckbegrenzungsventil 78 bzw. 80 sowie Rückschlagventile 82 bzw. 84 mit einer flexiblen Leitung 86a und 866 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 Verbindungsleilungen 50 und 52 als Ersatz von Leckverlusten dient.

Die Wirkungsweise der beschriebenen 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 ai und c*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 F i g. 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 und 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 86a und 866 mit einer der Leitungen 74 bzw. 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 866. eines der Rückschlagventile 82.84 und eine der Leitungen 74 bzw. 76 in eine der Verbindungsleitungen 50 bzw. 52 möglich ist. Eine Korrektur der Winkelstellung der Drehgestelle 12 und 14 in Richtung auf die symmetrische Stellung kann jedoch erst erfolgen, wenn die Druckverhältnisse in den Druckmittelsträngen I bzw. II ein entsprechendes Überströmen zwischen den Leitungen 76 und 74 über die Leitungen 86a und 866 bzw. eines der Rückschlagventile 82 bzw. 84 erlauben.

Falls sich z. B. wegen eines Ölverlustes 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 und 866. das Rückschlagventil 82 und den entsprechenden Teilabschnitt der Leitung 74. Die Querkupplung befindet sich jetzt, nach dem Nachspeisen, in einem vor 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 Ölverlust unc

κι weiterer Bewegung des Kolbens 25 in der genannter Richtung wird jetzt durch die Steuerkante 45 dci Austritt der Leitung 74 im Steuerschieber voll geöffnei und über die Leitungen 74, 86a und 866. da; Rückschlagventil 84 und den entsprechenden Teilab schnitt der Leitung 76 eine durch die Öffnungsrichtung des Rückschlagventils 84 bestimmte Verbindung zwi sehen den Verbindungsleitungen 50, 52 untereinandei erstellt, wobei also der Druckmittelstrang I einer relativen Überschuß von hydraulischem Druckmitte und der Druckmittelstrang II einen diesbezüglicher relativen Mangel aufweist. Die durch das Rückschlagventil 84 bestimmte Kommunikation der Druckmittel-Stränge I und Il hat jedoch keinerlei Veränderung dei Stellung der Querkupplung zur Folge, solange durch die

z. B. vom Drehgestell 14 ausgeübte Krafteinwirkung dei Druck im Druckmittelstrang II höher ist als irr Druckmittelstrang I. Erst bei einer z. B. durch Schwenk richtungsänderung des Drehgestelles bewirkten Kraft umkehr, wenn sich also im Druckmittelstrang 1 eir

jo höherer Druck aufbauen möchte als im Druckmittel strang II, erfolgt eine entsprechende Korrektur dei Querkupplung. Anstelle eines Druckaufbaues im Druck mittelstrang I strömt jetzt aus der Verbindungsleitung 50 hydraulisches Druckmittel über den Steuerschiebei

υ und das Rückschlagventil 84 in die Verbindungsleitung 52. Dies bedeutet also ein Nachgeben der Querkupp lung. Sobald wieder eine korrekte Stellung erreichi worden ist, werden die den Leitungen 74 und 7f zugeordneten Kanäle im Steuerschieber 44 wiedei geschlossen, und ein neuer Druck in den Druckmittel strängen I, II kann sich aufbauen. Die Korrektur dei Querkupplung erfolgt also nicht sofort bei Entstehung der Sollabweichung, sondern erst bei der nächsten, ζ. Β durch das Drehgestellt bewirkten Kraftumkehr.

Die Druckbegrenzungsventile 78 und 80 dienen zui Verhinderung von unerwünschten Druckerhöhunger durch Wärmedehnung des hydraulischen Druckmittels Bei Erwärmung und damit verbundenem Druckanstieg des hydraulischen Druckmittels gestatten sie einer Druckmittelablaß in den hydraulischen Niederdruck speicher 87. Normalerweise werden sich die beider Überdruckventile nicht genau gleichzeitig öffnen, se daß durch einseitigen Druckablaß eine Sollstellungsab weichung der Querkupplung bewirkt wird. Durch dif oben beschriebene Steuerung wird diese Sollstellungs abweichung jedoch genügend rasch wieder korrigiert Ein Unterdruck infolge von Abkühlung wird dadurcl verhindert, daß beide Verbindungsleitungen 50 und 5; über die Rückschlagventile 82 bzw. 84 mit hydrauli

ω schem Druckmittel aus dem hydraulischen Niederdruck speicher 87 nachgespeist werden können.

Die Wirkungsweise des Federelementes 54 ist wie folgt:

Eine Querkupplung bewirkt bekanntlich, daß bein

b5 Druchfahren von Gleisbogen, z. B. in Richtung de; gekrümmten Pfeiles 92 in Fi g. 1, durch eine Drehbewe gung des vorderen Drehgestelles im Uhrzeigersinr entsprechende Verstellbewegungen des hinteren Dreh

gestelies in entgegengesetzter Richtung erzwungen werden. Im Ideaifalle wären somit nach dem Kurvcneinlauf die Winkel Λι und Λ2 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 Federcharaktcristik entspricht. Beim Fahrbetrieb gemäß Pfeil 92 in Fig. 1 würae dies somit bedeuten, daß der Winkel <x\ nach dem Kurveneinlauf etwas größer wäre als der Winkel λ? und daß sich die Drehgestell-Längsachsen nicht mehr im Schnittpunkt 90 schnitten. 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 und 68 bestimmte Kraft, verbleiben die Kolben 66 und 68 in der gezeichneten Stellung, und die Kolben 24 und 25 führen — gleiche 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 größer werden möchte als ein durch die Flächen der Kolben 66 und 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 Übertragung gelangende Qucrkupplungskraft auf den vorbestimmten Wert begrenzt, und die oben beschriebene Querversetzung der Längsachsen der Drehgestelle wird ermöglicht.

Für die Funktion der oben beschriebenen Steuervorrichtung bei einem durch ein derartiges Ansprechen des Federelementes 54 bewirkten Ungleichlauf der Kolben 24 und 25 gilt das oben in bezug auf einen Ölverlust in der Verbindungsleitung der Kolben bereits Gesagte.

Im Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 wird zum Ausgleich der Wärmedehnung anstelle der Druckbegrenzungsventile 78 und 80 ein sogenanntes Gleichlaufgerät 94 verwendet. Dieses ist an sich bekannt und weist einen in einem abgestuften Zylinder 95 angeordneten Differentialkolben 96 auf, dessen beide gleichgroße Kolbenflächen 98 und 100 jeweils über Leitungen 102 und 104 den Druck in den beiden Verbindungsleitungen 50 bzw. 52 beeinflussen. Der Differentialkolben ist von seiner anderen 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 und 52 bzw. die Druckmittelstränge I und 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 gleich groß. Wenn Kräfte auf die genannten Kolben einwirken, steigt der Druck im einen Druckmittelstrang, und der Druck im anderen Druckmittelstrang sinkt entsprechend.

Die Leitungen 102 und 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 und 118 geführte und an gleiche Zugkraft aufweisenden Zugfedern 117 bzw. 119 befestigte Seile 120 bzw. 122 mit den Kolbenstangen 26 bzw. 28 verbunden ist. Die Scilangriffspunkte an der Gelenkstange 114 sind mit 121 und 123 bezeichnet.

Die Wirkungsweise der zuletzt beschriebenen Vorrichtung ist wie folgt:

Solange sich beide Kolben 24 und 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 bzw. 122 wirkenden Zugkräfte gegen den Uhrzeigersinn verschwenkt wird. Der Schieberkolben 46 verbleibt somit in der in der F i g. 2 dargestellten Lage. Bewegt sich jedoch z. B. der rechte Kolben 25 alleine nach oben, wobei sich also wieder im Druckmittelstrang Il zu wenig öl 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 den Druckmittelsträngen I und Il erstellt, wobei jedoch aufgrund des Rückschlagventils 82 nur hydraulisches Druckmedium aus der Verbindungsleitung 50 in die Verbindungsleitung 52 strömen kann, was abo einer Korrektur der Querkupplung entsprechen würde. Solange jedoch der Druck im Druckmittelstrang Il 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 88 an verschiedenen Seiten der Fahrzeuglängsachse 19 liegen. Eine solche Vorrichtung ist in F i g. 3 dargestellt, wobei sich die Drehgestell-Längsachsen in der Mitteüage befinden. Im Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 sind die Kolbenstangen 26 und 28 mit Schieberkolben 124 bzw. 126 zweier Steuerschieber 128 bzw. 130, deren Schieberzylinder mit 132 und 134 bezeichnet sind, verbunden. Die Schieberzylinder 132 und 134 sind über Rückschlagventile 82 bzw. 84 aufweisende Gabelleitungen 136 bzw. 138 mit den Verbindungsleitungen 52 bzw. 50 verbunden und kommunizieren untereinander über die Leitungen 140

ι, ι fei

und 142. Weiter sind die Verbindungslcitungen 50 und 52 über Drosselstellen 144 bzw. 146 aufweisende Leitungen 148 bzw. 150 mit einem Gleichlaufgerät 152 verbunden. Dieses ist nahezu gleich aufgebaut wie das anhand F i g. 2 beschriebene Gleichlaufgerät 94. mit dem Unterschied, daß der Differentialkolben % in diesem Falle durch eine Feder 154 anstatt durch einen hydraulischen Hochdruckspeicher belastet ist. Die Wirkungsweise der zuletzt beschriebenen Vorrichtung ist wie folgt:

Falls sich die Längsachsen beider Drehgestelle in Übereinstimmung mit der Fahrzeuglängsachse 19 befinden, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, bleibt die Steuervorrichtung außer Funktion. Der gleiche Zustand bleibt bestehen, falls die Schnittpunkte der Drehgestell-Längsachsen mit der Querachse 88 beide auf der, in Fahrrichiung gesehen, linken oder rechten Seite der Fahrzeuglängsachse 19 liegen, wobei die Winkel λι und λ2 ungleich sein können. Befindet sich jedoch z. B. der Zapfen 32 des Drehgesteiles 14 in F i g. t 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 F i g. 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 Überschuß von hydraulischem Druckmedium im Druckmittelstrang I und mit einem entsprechenden Mangel an hydraulischem Druckmedium im Druckmittelstrang H. Der Schieberkolben 126 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 142 über das Rückschlagventil 82 und die Leitung 136 mit der Verbindungsleitung 52 kommunizieren können. Wie oben beschrieben, erfolgt jedoch auch in diesem Falle d^;e Stellungskorreklur der Querkupplung erst bei der nächsten Kraftumkehr. Jedes Drehgestell betätigt so lediglich einen separaten Steuerschieber bzw. ein separates Steuerventil. Die verhältnismäßig komplizierte Erfassung der Relativbewegung beider Drehgestelle, wie z. B. anhand F i g. 1 und 2 beschrieben, entfällt somit.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig.4 ist eine Querkupplung mit vier doppeltwirkenden, am Fahrzeugrahmen über Kugelgelenke befestigten hydraulischen Zylindern 156,158,160 und 162 mit Kolben 166,168,170 bzw. 172 dargestellt, deren durchgehende Kolbenstangen 174,176, 178 bzw. 180 einerseits über Gelenke 182, 184, 186 bzw. 188 mit den Drehgestellen 12 bzw. 14 und andererseits über Federn 190, 192, 194 und 196 mit den Membranen 198,200,202 bzw. 204 von Druckmeßdosen 206, 208, 210 bzw. 212 verbunden sind. Die Zylinder 158 und 162 sind über Leitungen 214 und 216 bzw. 218 und 220 mit den Zylindern 156 bzw. 160 verbunden. Ferner sind die Zylinder 158 und 162 untereinander durch Leitungen 222 bzw. 224 verbunden, welche über Rückschlagventile aufweisende Gabelleitungen 226 bzw. 228 zu einem Steuerschieber 230 führen, dessen Schieberkolben 46, wie anhand F i g. 2 beschrieben, über eine Gelenkstange 114 mit vier Druckmeßdosen 232, 234, 236 und 238 des Druckvergleichsgerätes bzw. des Meßgerätes 240 verbunden ist. Die letztgenannten Druckmeßdosen sind über Leitungen 242, 244, 246 bzw. 248 mit den obengenannten Druckmeßdosen 206, 208, 210 bzw. 212 verbunden. Parallel zu den Leitungen 222 bzw. 224 sind außerdem ein Federelement 54 und ein

Gleichlaufgcrät 94 oder 152, wie anhand Fig. I bis 3 bereits beschrieben, geschaltet. Wie aus der F i g. 4 hervorgeht, bilden die Leitungen 222, 216 und 220 mit entsprechenden Zylinderteilen den Druckmittelstrang I. während die Leitungen 224, 214 und 218 mit den zugehörigen Zylinderteilen den Druckmittelstrang Il bilden.

Die Wirkungsweise der zulet/tbeschriebenen \ Errichtung ist wie folgt:

Die Stellungen der einzelnen Kolben 166, 168, 170 und 172 in den Zylindern 156, 158, 160 bzw. 162 werden über die Federn 190, 192, 194 bzw. 1% auf die Druckmeßdosen 206, 208, 210 bzw. 212 übertragen, wobei diese unter einen Druck gesetzt werden, der sich zur Kraft der jeweiligen Meßfeder und somit zum Kolbenweg proportional verhält. Die Drücke der genannten Druckmcßdoscn werden praktisch verlustfrei über die Leitungen 242, 244, 246 und 248 auf das zentrale Druckvergleichsgerät (Meßgerät 240) übertragen, das die algebraische Summe der Drücke unter Berücksichtigung der Vorzeichen anhand der in der F i g. 4 angegebenen Pfeile bildet. |e nach dieser Summe wird der Steuerschieber 230, analog wie anhand F i g. 2 bereits beschrieben, in der einen oder anderen Richtung betätigt. Diese Ausführungsform erfordert keine Seilzüge bzw. kein sich über die ganze Länge des Fahrzeugkastens e, streckendes, komplizienes Gestänge, 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 F i g. 3 beschrieben, körnen im Falle der Überwachung von vier Zylindern auch die Summen der Kolbenwege je zweier Zylinder miteinander verglichen werden. Die algebraische Summe der Kolbenwege der beiden Z\ linder eines Drehgestells entspricht dann der Ausdrehbewegung dieses Drehgestelles. F.in Ausführungsbeispiel einer solchen Steuerung ist in Fig. 5 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Kolbenstangen 174, 176. 178 und 180 im Unterschied zum Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 mit Differential- :ransiormatoren 250, 252. 254 bzw. 256 ve-bunden, welche in bekannter Art und Weise Spulen 258,260, 262 bzw. 264 und Kerne 266, 268, 270 bzw. 272 aufweisen. Die genannten Differentialiransformatoren sind über Signalleitungen 274, 276, 278 bzw. 280 mit entsprechenden Steuergeräten 282 bzw. 284 verbunden, welche über Signalleitungen 286, 288, 290 bzw. 292 sowie über Logikelemente 294 bzw. 296 mit in den Gabelleitungen 226 bzw. 228 angeordneten Magnetventilen 298 bzw. 300 verbunden sind.

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 Prinzip wie anhand Fig. 3 in Verbindung mit Fig. 4 bereits beschrieben, lediglich mit dem Unterschied, daß die Ausgangssignale Sl, 52, 53 und 54 der entsprechenden Differentialtransformatoren 250, 252, 254 bzw. 256 in den Steuergeräten 282 bzw. 284 zu entsprechenden algebraischen Signalsummen Sl+S2 bzw. 53+ S4 verarbeitet werden, welche je nach ihren Vorzeichen zur entsprechenden Betätigung der Magnetventile 298 bzw. 300 dienen, so daß eine entsprechende Kommunikation zwischen den Leitungen 226 und 228 bzw. 222 und 224 und somit den

Drucksträngen I und Il stattfinden kann.

Bei Verwendung eines Gleichlaufgerätes für die Kompensation allfälliger Wärmedehnung in bezug auf-, das hydraulische Druckmittel, wie anhand F i g. 2 und i beschrieben, würde sich ein Platzen einer Verbindungleitung t./w. eines Verbindungsschlauches /wischen den hydraulischen Zylindern sehr nachteilig auswirken, da eine schlagartige Verstimmung der Querkupplung eintreten würde. Aus diesem Grund ist /wischen dem Gleichlaufgerät 94 (Fig. 2) und dem Hochdruckspeieher 107 eine verhältnismäßig enge Drossclstelle 108 vorgesehen. Diese Drosselstelle bewirkt normalerweise keine Betriebsstörung, da die Bewegung des Gleichlauf gerätes im Normalfall nur durch Temperaturschwankungen bedingt ist und deshalb außerordentlich langsam ist. Die Drosselstclle verhindert jedoch eine allzu schnelle Entladung des Gleichlauigcrätes im fülle eines Schlauchbruehes 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 Gleichlaufgerüi anstatt mit einem hydraulischen Speicher mit einer Feder belastet ist. wie dies im Falle des anhand Fig. 3 beschriebenen Gleichlaufgerätes 152 der Fall ist, müssen Drosselstellen 144 und 146 in den jeweiligen Verbindungslcitungen 148 bzw. 150 zwischen dem Gleichlaufgerät und den beiden Druckmittelsträngcn 50 bzw. 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 unmöglich wird. Ein Beispiel einer derartigen Schlauchbruchsicherungsvorrichtung 301 ist in F i g. 6 in Verbindi-ng mit dem Gleichlaufgerät 152 nach F i g. 3 dargestellt.

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

Die Wirkungsweise der zulet/l beschriebenen Siehe-

K. rungsvorrichtung ist wie folgt:

Wie oben bereits beschrieben, ist das Gleichlaufgerat 152 über die Leitungen 148 und 150 mit den beiden Druckmittelsträngcn I und Il verbunden, wobei die beiden Drosselstcllen 144 und 146 beim normalen

ii Betrieb keinerlei Störung bewirken, da die Bewegungen des Kolbens % des Gleichlaufgträtes nur durch ailfälügc Wärmedehnung hervorgerufen werden und somit außerordentlich langsam sind. Bei einem .Schlauchbruch ist anfänglich durch die Drosselstellen

?» ein schnelles Entladen des Gleichlaufgerätcs mit schlagartigem Verstimmen der Querkupplung verhindert. Sobald jedoch die vom Gleichlaufgerät über die Drosselstellen ausfließende Druckmitlelmenge eine bestimmte Größenordnung erreicht, wobei diese Grö-

?■-, ßenordnung in beiden Leitungen 148 und 150 die gleiche ist. ergibt sich an den Drosselstcllen 144 und 146 eine Druckdifferenz, durch welche die Kolben 312 bzw. 314 in I" i g. ti links verschoben werden, so daß die beiden Rückschlagventile 302 bzw. 304 geöffnet werden.

in Hierdurch wird eine Kurz.schlußschaltung zwischen den Leitungen 148 und 150, d. h. zwischen den Druckmittel-Strängen I und Il der Querkupplung bewirkt. In diesem Falle kann somit keine Kraftübertragung und keine zwangsläufige Verstimmung der Querkupplung auftre-

■/, ten. Die Rückschlagventile 302 und 304 bleiben so lange offen, bis sich das ganze Gleichlaufgerät entleert hat, wobei sich also die Leitung 150 direkt über eine Sehlauchbruchstelle 320 und die Leitung 148 über die Verbindungsleitung 306 ebenfalls über die genannte

in Schiauchbruchstelle entleeren.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. 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 Verbindungs'eitungen, welche die Zylinderräume der Kolben-Zyltnder-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 (Steuerschieber 44, U2, 128, 130 bzw. 230 bzw. Magnetventil 298 bzw. 300) bei Abweichung einer Kolben- und/oder Zylinderstellung von einem vorbestimmten Sollzustand eine Kommunikation zwischen den Druckmittelsträngen (I und II) bzw. zwischen den Verbindungsleitungen (50 und 52) bewirkt, derart, daß von einer Speisevorrichtung (Niederdruckspeicher 87 bzw Gleichlaufgerät 94 bzw. 152) nachgespeistes hydraulisches Druckmitte¹ unter Einfluß der auf die Kolben (24 bzw 25) und/oder Zylinder (20 bzw. 22) wirkenden äußeren Rüekstellkräfte im Sinn·.· einer Stellungskorrektur vom Druckmi'telstrang mit einem relativen Oberschuß an hydraulischem Drurkmittel in Richtung zum Druckmittelstrang mit einem relativen Mangel an hydraulischem Druckmittel strömen kann.

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 bzw. 284) zugeordnet ist, wobei jedes Steuergerät mit Steuerventilen (Magnetventilen 298 bzw. 300) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitungen (50 und 52) über Rückschlagventile (82 bzw 84) mi' einem Speicher (Niederdruckspeicher 87) für hydraulisches Druckmittel verbunden sind, wobei die Rückschlagventile ein direktes Strömen aus der jeweiligen Verbindungsleitung in den Speicher verhindern.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitungen (50 und 52) mit einem Speicher (Niederdruckspeicher 87) über Druckbegrenzungsventile (78 bzw. 80) verbunden sind, welche ein direktes Strömen aus der jeweiligen Verbindungsleitung in den Speicher gestatten.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleiuingen (50 bzw. 52 und 222 bzw. 224) über ein Federelement (54) miteinander verbunden sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitungen (50 bzw. 52 und 222 bzw. 224) über ein einen Differentialkolben (96) aufweisendes Gleichlaufgerät (94 bzw. 152) miteinander verbunden sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleichlaufgerät (152) über eine Schlauchbruchsicherungsvorrichtung (301) mit den Verbindungsleitungen (50 und 52) verbunden ist.