DE3240845C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Stabilisierungssystem für spurgeführte Fahrzeugverbände, insbesondere Hochgeschwin­ digkeits-Gliederzüge, mit Mittelpufferkupplungen und zu die­ sen parallel wirkenden Schwingungsdämpfern, wobei die Mittel­ pufferkupplungen und die Schwingungsdämpfer fahrzeugseitig in jeweils im Bereich der benachbarten Fahrzeugenden vorge­ sehenen Anlenkpunkten angelenkt sind.

Bei einem derartigen bekannten Stabilisierungssystem für spurgeführte Fahrzeugverbände nach der US-PS 26 95 778 ist zwischen den benachbarten Fahrzeugenden ein Schwingungsdämpfer vorgesehen, der mit einer Federeinrichtung zur Aufnahme von zwischen den Fahrzeugen wirksamen Stoßkräften vereinigt ist. Der Schwin­ gungsdämpfer, der im Grundriß gesehen beiderseits der Mittel­ pufferkupplung an den benachbarten Fahrzeugenden angelenkt ist, ist räumlich diagonal zwischen den Fahrzeugenden ange­ ordnet. Diese Anordnung des Schwingungsdämpfers kann in Verbindung mit der Wirkung der Federeinrichtung beim Durch­ fahren von Gleiskurven zu Zwängungen führen, die den einwand­ freien Bogenlauf des Fahrzeugverbands beeinträchtigen.

Ferner ist aus der DE-OS 29 32 314 ein Stabilisierungssystem der eingangs angegebenen Art bekannt, bei dem zwischen den Fahrzeugenden beidseitig der Mittelpufferkupplung je ein hydraulischer Schwingungsdämpfer und je eine doppelt wirken­ de pneumatische Feder angeordnet sind, wobei jeweils der Schwingungsdämpfer und die ebenfalls an den Fahrzeugenden angelenkte Feder parallel geschaltet sind. Dabei wird unter der Einwirkung von Längskräften, die unterhalb der Vorspan­ nung der pneumatischen Federn liegen, ein starrer Zugver­ band aufrechterhalten, so daß diese dynamischen Longitudi­ nalbelastungen ungefedert und ungedämpft zwischen den Fahr­ zeugenden weitergeleitet werden. Beim Durchfahren gekrümm­ ter Gleisabschnitte muß zum Erreichen der erforderlichen winkelmäßigen Einstellung der Fahrzeuge zueinander die Vor­ spannung der pneumatischen Federn überwunden werden, wo­ bei mit zunehmendem gegenseitigen Abwinkeln der Fahrzeuge die Dämpfungswirkung der Schwingungsdämpfer verringert wird. Die pneumatischen Federn wirken hierbei dem gegenseitigen Abwinkeln der Fahrzeuge entgegen, wodurch die erforderliche winkelmäßige Einstellung der Fahrzeuge zueinander behindert werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Stabilisierungssystem der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß die fahr­ komfortmindernden, durch dynamische Belastungen angeregten Longitudinalschwingungen im kritischen Bereich relativ ge­ ringer, über die Mittelpufferkupplung abgefederter Lasten wirksam und ohne Beeinträchtigung einer zwängungsfreien gelenkigen Verbindung der Fahrzeugenden gedämpft werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schwingungsdämpfer fahrzeugseitig jeweils auf einer durch den Anlenkpunkt der Mittelpufferkupplung an dem betref­ fenden Fahrzeugende verlaufenden vertikalen Fluchtlinie angelenkt sind.

Mit dem erfindungsgemäßen Stabilisierungssystem werden die aus den dynamischen Longitudinalbelastungen resultieren­ den, störenden Schwingungserscheinungen im Fahrzeugverband unabhängig von ihrer Amplitude und der durchfahrenen Gleisgeometrie, also sowohl bei Geradeaus- als auch bei Kurvenfahrten, wirksam gedämpft, und es wird in baulich einfacher Weise eine Steigerung des Fahrkomforts dadurch erzielt, daß die Arbeitsaufnahme im Bereich vergleichsweise geringer, zwi­ schen den Fahrzeugenden wirksamer Zug- oder Druckkräfte gleichermaßen von der Federeinheit der Mittelpufferkupp­ lung wie von den Schwingungsdämpfern übernommen wird, wo­ bei aufgrund der speziellen Anlenkung des Stabilisierungs­ systems an den Fahrzeugenden eine in seitlicher Richtung zwängungsfreie gelenkige Verbindung der Fahrzeuge erhal­ ten bleibt. Das erfindungsgemäße Stabilisierungssystem eignet sich daher besonders für Hochgeschwindigkeits- Gliederzüge, bei denen es darauf ankommt, die dynamischen Longitudinalbelastungen möglichst stoß- und schwingungs­ arm und ohne störende Querkraftwirkungen zu absorbieren.

Im Hinblick auf eine automatische Kuppelbarkeit des Stabi­ lisierungssystems ist nach einer Ausgestaltung der Erfin­ dung vorgesehen, daß jeder Kupplungshälfte der Mittelpuf­ ferkupplung ein zwischen dem Kupplungskopf der Kupplungs­ hälfte und dem zugehörigen Fahrzeugende wirkender Schwin­ gungsdämpfer zugeordnet ist.

Zweckmäßigerweise verläuft nach einer weiteren Ausgestal­ tung der Erfindung die Mittellinie jedes Schwingungs­ dämpfers zwischen dessen Anlenkpunkten am Kupplungskopf und am Fahrzeugende in einer vertikalen Ebene geneigt gegenüber der Mittellinie der Kupplungshälfte. Hierdurch werden auch Vertikalbewegungen zwischen den Fahrzeugenden gedämpft.

Damit auch sehr kleine, innerhalb des normalerweise vorhan­ denen Kupplungsspiels liegende Longitudinalbewegungen vom Stabilisierungssystem erfaßt werden, sind gemäß einem wei­ teren Erfindungsgedanken zur Spielfreihaltung der Mittel­ pufferkupplung beim Kuppelvorgang vorspannbare Elastomer­ polster zwischen den Kupplungshälften vorgesehen.

Bei einer Ausbildung der Schwingungsdämpfer als doppelt wirkende Hydraulikdämpfer, zwischen deren Arbeitskammern eine Hydraulikverbindung mit einer Drosselstelle vorge­ sehen ist, ist zum Erzielen eines Überlastungsschutzes gemäß der weiteren Erfindung in Parallelschaltung zu der Drosselstelle ein sich oberhalb einer vorgegebenen Druck­ differenz selbsttätig öffnendes Sicherheitsventil ange­ ordnet.

Ebenfalls aus Gründen eines Überlastungsschutzes ist aus­ gehend von einer Ausbildung, bei der jede Kupplungshälfte der Mittelpufferkupplung eine Federeinheit und eine nach einem bestimmten Hub der Federeinheit wirksame Stoßver­ zehreinheit enthält, nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Schwingungsdämpfer am Ende des Federhubs der zugeordneten Federeinheit jeweils wir­ kungslos geschaltet sind. Hierbei kann nach einem weiteren Erfindungsgedanken eine zusätzliche, am Ende des Feder­ hubs freigeschaltete ungedrosselte Hydraulikverbindung zwischen den Arbeitskammern des jeweiligen Schwingungs­ dämpfers vorgesehen sein.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung be­ steht schließlich darin, daß im Zuge der Schwingungsdämpfer angeordnete, beim Durchfahren enger Kurven zur Vergrößerung des Fahrzeugabstandes aktivierbare Spreizzylinder vorgese­ hen sind. Hierdurch ist es möglich, einerseits den Fahrzeug­ abstand auf das zum Durchfahren aller normalerweise auf der Strecke auftretenden Gleisgeometrien erforderliche Minimum zu reduzieren, was vor allem aus aerodynamischen Gründen zweckmäßig ist, und andererseits durch entsprechende Sprei­ zung des Fahrzeugverbandes auch engerkurvige Gleisgeometrien im Werksbereich zu durchfahren.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeich­ nungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische, teilweise geschnittene Sei­ tenansicht einer zwei spurgeführte Fahrzeuge verbindenden Mittelpufferkupplung mit einem erfindungsgemäßen Stabilisierungssystem; und

Fig. 2 in gegenüber Fig. 1 größerem Maßstab eine ge­ schnittene Darstellung eines Schwingungsdämpfers des Stabilisierungssystems gemäß Fig. 1.

Das dargestellte Stabilisierungssystem umfaßt eine zwischen zwei benachbarten Fahrzeugenden A und B angeordnete Mittel­ pufferkupplung 2 und hierzu parallel geschaltete, in der gleichen Vertikalebene wie die Mittelpufferkupplung liegen­ de Schwingungsdämpfer 4 in Form von Hydraulikdämpfern mit einer im Dämpfungsbereich gleichbleibenden Dämpfungswir­ kung.

Die Mittelpufferkupplung 2 ist von üblicher Bauart; jede ihrer beiden Kupplungshälften 6 ist über einen Anlenkpunkt 8 in Form eines in einem Elastomer spielfrei verspannten Gelenks mit dem zugeordneten Fahrzeugende A bzw. B verbun­ den und mit einer Federeinheit 10 und einer Stoßverzehrein­ heit 12 ausgestattet. Die Federeinheit 10 wird durch ein aus Federringen mit konischen Reibungsflächen zusammenge­ setztes Federpaket gebildet und ist so ausgelegt, daß die aus der Fahrdynamik im Normalbetrieb resultierenden Zug- und Druckkräfte innerhalb eines Federhubs C ₁ bzw. C ₂ über­ tragen werden. Darüber hinausgehende Druckkräfte bei über­ normal großen Auffahrstößen werden von den Stoßverzehr­ einheiten 12 absorbiert, die als wartungsfreie, wieder ver­ wendbare Elastomerpuffer mit einem maximalen Einfahrhub C ₃ ausgebildet sind.

Bei einem typischen Ausführungsbeispiel sind die Federein­ heiten 10 für Zug- und Druckbelastungen bis zu 500 kN ausge­ legt, und der maximale Federhub C ₁ bzw. C ₂ beträgt jeweils 12,5 mm. Die Stoßverzehreinheiten 12 werden bei Stoßkräf­ ten zwischen 500 bis zu 1500 kN wirksam, ihr maximaler Einfahrhub C ₃ beträgt jeweils 138 mm und die maximale Dämp­ fungsarbeit liegt bei 250 kJ. Der Gelenkabstand der Mittel­ pufferkupplung 2 zwischen den Anlenkpunkten 8 liegt bei 2050 + 25 bzw. -301 mm. Auf den Kupplungshälften 6 können (nicht gezeigte) Bleche als Auflage für eine Übergangsein­ richtung zwischen den Fahrzeugenden A und B angebracht werden.

Die Schwingungsdämpfer 4 sind jeweils einerseits über einen Anlenkpunkt 14 mit dem Kupplungskopf 16 der zugeordneten Kupplungshälfte 6 verbunden und andererseits über einen Anlenkpunkt 18 in Form eines wiederum über ein Elastomer spielfrei und stoßabsorbierend ausgebildeten Gelenks am Fahrzeugende A bzw. B verankert. Die fahrzeugseitigen An­ lenkpunkte 8 bzw. 18 der Kupplungshälften 6 und der zuge­ ordneten Schwingungsdämpfer 4 liegen jeweils auf einer vertikalen Fluchtlinie D, so daß die Schwingungsdämpfer 4 sich nicht störend auf die in Querrichtung zwängungs­ freie gelenkige Verbindung der Fahrzeugenden A und B inner­ halb des erforderlichen Schwenkbereichs auswirken. Die fahrzeugseitigen Gelenkteile der Anlenkpunkte 8 und 18 sind jeweils auf einer gemeinsamen, am Fahrzeugende A bzw. B befestigten Verstärkungsplatte 20 montiert, und zur Spielfreihaltung des Stabilisierungssystems in der Kuppel­ ebene dienen an den Kupplungsköpfen 16 angeordnete, beim Kuppelvorgang vorspannbare Elastomerpolster 22 .

Wie Fig. 2 im einzelnen zeigt, sind die Schwingungsdämpfer 4 als doppelt wirkende Hydraulikdämpfer ausgebildet, deren Arbeitskammern 24 und 26 über eine Drosselstelle 28 mit­ einander verbunden sind. Parallel zur Drosselstelle 28 ist ein Sicherheitsventil 30 geschaltet, das sich zum Erzielen eines Überlastungsschutzes des Schwingungsdämpfers 4 ober­ halb einer vorgegebenen Druckdifferenz zwischen den Arbeits­ kammern 24 und 26 öffnet. Der wirksame Dämpfungshub der Schwingungsdämpfer 4 bei Zug- bzw. Druckbelastung der Mittelpufferkupplung 2 entspricht dem jeweils zugehörigen Federhub C ₁ bzw. C ₂ der Federeinheit 10 und beträgt bei dem erwähnten Zahlenbeispiel also wiederum jeweils 12,5 mm. Bei Überschreiten des Federhubs C ₂, also beim Ansprechen der Stoßverzehreinheit 12, werden die Arbeitskammern 24 und 26 über eine ungedrosselte, bis dahin wirkungslose, dann aber beidseitig des Dämpferkolbens 34 einmündende Hydraulikverbindung 32 kurzgeschlossen, so daß der Schwin­ gungsdämpfer 4 über einen dem Einfahrhub C ₃ der Stoßver­ zehreinheit 12 entsprechenden Hubweg freigeschaltet wird. Der Schwingungsdämpfer 4 garantiert somit innerhalb des Arbeitsbereichs der Federeinheit 10 eine geschwindigkeits­ abhängige, aber lage- und richtungsunabhängige Dämpfung der Longitudinalschwingungen zwischen den Fahrzeugenden A und B. Die maximale Dämpfungskraft entspricht einer mittle­ ren Kraft der Federeinheit 10 im Bereich des Federhubs C ₁ bzw. C ₂, d. h. der Schwingungsdämpfer 4 kann eine Kraft von maximal 150 bis 350 kN aufnehmen.

Zu dem Schwingungsdämpfer 4 in Reihe geschaltet und mit diesem zu einer Baueinheit verbunden ist ein aktiv an­ steuerbarer hydraulischer Spreizzylinder 36, dessen Ar­ beitskolben 38 an der Kolbenstange 40 des Schwingungs­ dämpfers 4 befestigt ist. Durch diesen Spreizzylinder 36 kann der Schwingungsdämpfer 4 und damit die Mittelpuffer­ kupplung 2 zwangsweise in die maximale Ausfahrlage, also bis zum Ende des Federhubs C ₁, entgegen der Kraft der Federeinheit 10 gespreizt und somit der Fahrzeugabstand beim Durchfahren enger Werkskurven vergrößert werden, während der Spreizzylinder 36 auf normalen Strecken wir­ kungslos geschaltet ist, wodurch es möglich wird, auf diesen Strecken den minimal erforderlichen Fahrzeugab­ stand einzuhalten und eine außenhautbündige, aerodynamisch günstige Verkleidung der Fahrzeuge vorzusehen.

Aktiviert wird der Spreizzylinder 36 durch einen hydrau­ lischen Druckerzeuger 42 mit einem federnd in die Rück­ hublage gedrückten Hydraulikkolben 44, in der dieser eine die Arbeitskammern 46 und 48 des Spreizzylinders 36 miteinander verbindende Hydraulikleitung 50, in deren Zug ein hydraulischer Ausgleichsbehälter 52 angeordnet ist, freischaltet, so daß der Arbeitskolben 38 in der Rückhublage des Hydraulikkolbens 44 ungehindert ver­ schiebbar ist. Wenn sich jedoch beim Durchfahren einer engen Kurve, etwa im Werksbereich, die Fahrzeugenden A und B seitlich zu stark nähern, wird der Hydraulikkol­ ben 44 entweder auf mechanische Weise durch ein entspre­ chendes Gestänge oder - wie gezeigt - durch ein Druck­ luft-Steuerventil 54 betätigt, das z. B. oberhalb eines vorgegebenen Ausschlagwinkels der Mittelpufferkupplung 2 anspricht und dann von der in Fig. 2 gezeigten Ruhe­ stellung, in der die Druckluftkammer 56 des Druckerzeu­ gers 42 ins Freie entlüftet ist, in die Arbeitsstellung umgeschaltet wird, in der die Druckluftkammer 56 mit einer Druckluftleitung 58 in Verbindung gebracht wird. Beim Arbeitshub unterbricht der Hydraulikkolben 44 zu­ nächst die Hydraulikverbindung zwischen den Arbeits­ kammern 46 und 48 über die Hydraulikleitung 50 und ver­ drängt anschließend das Hydraulikmittel aus der Hydrau­ likkammer 60 in die Arbeitskammer 48, so daß der Spreiz­ zylinder 36 und damit der Schwingungsdämpfer 4 zwangs­ weise in die maximale Ausfahrlage verstellt und die Mittelpufferkupplung 2 entgegen der Kraft der Feder­ einheit 10 unter entsprechender Vergrößerung des Fahr­ zeugabstands um den Federhub C ₁ gespreizt wird.

Claims (8)

1. Stabilisierungssystem für spurgeführte Fahrzeugver­ bände, insbesondere Hochgeschwindigkeits-Gliederzüge, mit Mittelpufferkupplungen und zu diesen parallel wirkenden Schwingungsdämpfern, wobei die Mittelpuf­ ferkupplungen und die Schwingungsdämpfer fahrzeug­ seitig jeweils in im Bereich der benachbarten Fahr­ zeugenden vorgesehenen Anlenkpunkten angelenkt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsdämpfer (4) fahrzeugseitig jeweils auf einer durch den Anlenkpunkt (8) der Mittelpufferkupp­ lung (2) an dem betreffenden Fahrzeugende (A bzw. B) verlaufenden vertikalen Fluchtlinie (D) angelenkt sind.

2. Stabilisierungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kupplungshälfte (6) der Mittelpufferkupplung (2) ein zwischen dem Kupplungskopf (16) der Kupplungshälf­ te (6) und dem zugehörigen Fahrzeugende (A bzw. B) wirkender Schwingungsdämpfer (4) zugeordnet ist.

3. Stabilisierungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittellinie jedes Schwingungsdämpfers (4) zwischen dessen Anlenkpunkten (14 und 18) am Kupplungskopf (16) und am Fahrzeugende (A bzw. B) in einer vertikalen Ebene geneigt gegenüber der Mittellinie der Kupplungs­ hälfte (6) verläuft.

4. Stabilisierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Spielfreihaltung der Mittelpufferkupplung (2) beim Kuppelvorgang vorspannbare Elastomerpolster (22) zwischen den Kupplungshälften (6) vorgesehen sind.

5. Stabilisierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schwingungsdämpfer als doppelt wirkende Hydraulikdämpfer ausgebildet sind, zwi­ schen deren Arbeitskammern eine Hydraulikverbindung mit einer Drosselstelle vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in Parallelschaltung zu der Drosselstelle (28) ein sich oberhalb einer vorgegebenen Druckdifferenz selbst­ tätig öffnendes Sicherheitsventil (30) angeordnet ist.

6. Stabilisierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede Kupplungshälfte der Mittelpuf­ ferkupplung eine Federeinheit und eine nach einem be­ stimmten Hub der Federeinheit wirksame Stoßverzehr­ einheit enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsdämpfer (4) am Ende des Federhubs (C ₂) der zugeordneten Federeinheit (10) jeweils wirkungslos geschaltet sind.

7. Stabilisierungssystem nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine zusätzliche, am Ende des Federhubs (C ₂) freige­ schaltete ungedrosselte Hydraulikverbindung (32) zwischen den Arbeitskammern (24 und 26) des jeweiligen Schwingungsdämpfers (4).

8. Stabilisierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch im Zuge der Schwingungsdämpfer (4) angeordnete, beim Durchfahren enger Kurven zur Vergrößerung des Fahr­ zeugabstandes aktivierbare Spreizzylinder (36).