DE4234535A1 - Laufwerk für Schienenfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Laufwerk für Schienenfahrzeuge, bei dem ein Querfederweg zwischen dem Wagenkasten des Schienen­ fahrzeugs und den Rädern oder Radsätzen des Laufwerks vorhan­ den ist.

Der genannte Querfederweg ist erforderlich, um eine Entkopp­ lung zwischen den Rädern bzw. Radsätzen des Laufwerks und dem Wagenkasten zu erreichen. Diese Entkopplung ist notwendig, um ein hohes Maß an Laufkomfort zu gewährleisten und uner­ wünschte Querstöße im Wagenkasten zu vermeiden.

Bekannt sind Entkopplungen mit linear oder progressiv ansteigenden Querkennlinien und linear bzw. progressiv bzw. linear und dann progressiv verlaufenden Querkennlinien. Der Querweg zwischen Wagenkasten und Rädern oder Radsätzen ist begrenzt durch die Anforderung an größtmöglichen Fahrgastraum oder Wagenquerschnitt einerseits und dem zur Verfügung ste­ henden Umgrenzungsprofil für Schienenfahrzeuge andererseits. Üblicherweise wird ein Teil des zur Verfügung stehenden Quer­ weges durch die meist lineare Quersteifigkeit der Vertikal­ feder und zur Abdeckung größerer quasistatischer Fliehkräfte bei Bogenfahrt ein weiterer Teil des zur Verfügung stehenden Querweges durch eine progressive zusätzliche Querfederung, z. B. in Form eines Gummipuffers genutzt.

Nachteilig bei dieser vorbeschriebenen Querentkopplung ist, daß bei Bogenfahrt schon unter geringem Fliehkraftüberschuß der Wagenkasten sich im Bereich der progressiven Querkennli­ nie befindet. Da der Fliehkraftüberschuß bei Bogenfahrt kon­ tinuierlich wirkt, ergibt sich für diesen Zustand ein neuer quasistatischer Gleichgewichtszustand. Aufgrund von Gleisla­ gefehlern wird das Fahrzeug in diesem neuen Gleichgewichtszu­ stand noch mit Stößen beaufschlagt. Diese Stöße werden durch die höhere Quersteifigkeit dieses Gleichgewichtszustandes (Progressivität des Querpuffers) mit einer harten Kopplung zwischen Wagenkasten und Rädern oder Radsätzen in den Wagen­ kasten übertragen.

Das Ziel der Erfindung bestand darin, eine Entkopplung zwi­ schen Wagenkasten und Rädern oder Radsätzen zu finden, die nicht nur in der Geraden, sondern auch bei Bogenfahrt unter Fliehkraftüberschuß so wirkt, daß die Entkopplung im Bogen nahezu derjenigen in der Geraden entspricht.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß Wagenkasten und Räder bzw. Radsätze direkt oder unter Zwi­ schenschaltung von Bauteilen des Laufwerks durch ein Stell­ element miteinander verbunden sind, daß mit variabler Feder­ kraft den Wagenkasten bei Fliehkraftüberschuß federnd nahe der Mittellage hält. Hierbei ist die Federkraft des Stellele­ mentes gesteuert durch einen die Relativbewegung zwischen Wa­ genkasten und Räder oder Radsätzen messenden Weg- und/oder Kraftsensor und einen diesem nachgeschalteten Regelkreis. Das Stellelement ist dabei hydraulisch, pneumatisch oder elektro­ motorisch beaufschlagbar.

Durch die Erfindung wird vorteilhaft auch im Bogenlauf eine gute Entkopplung zwischen Wagenkasten und Rädern oder Radsät­ zen erreicht. Der Laufkomfort wird dadurch im Bogenlauf we­ sentlich verbessert. Querstöße werden vermieden und das Durchleiten von hochfrequenten Querschwingungen unterbleibt.

Durch die Regelung kann weiter eine geringe Quersteifigkeit im jeweiligen Gleichgewichtszustand erreicht werden.

Einzelheiten der Erfindung sind an Hand eines Ausführungsbei­ spiels in der Zeichnung erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 Die Draufsicht auf ein Laufwerk gemäß der Er­ findung,

Fig. 2 Den Schnitt nach Linie II/II der Fig. 1,

Fig 3. Eine schematische Darstellung der aktiven, Querfeder des Laufwerks nach Fig. 1,

Fig. 4 Die Querfederkennlinie eines Schienenfahrzeu­ ges konventionell und mit Entkopplung gemäß der Erfindung.

Das in der Zeichnung dargestellte Laufwerk besteht im wesent­ lichen aus einem H-förmigen Laufwerkrahmen (1) mit zwei Querträgern (2). An den Seitenlangträgern (3) des Lauf­ werkrahmens (1) sind Radsätze (4) über Primärfedern (5) gela­ gert. Zwischen den Querträgern (2) des Laufwerkrahmens ist ein Wiegenquerträger (6) über Luftfedern (7) auf den Seitenlangträgern (3) abgestützt. Zentrisch in dem Wiegen­ querträger (6) ist eine Aufnahme für den Drehzapfen (8) des Wagenkasten (9) vorgesehen. Auf dem Wiegenquerträger (6) be­ finden sich nahe dessen Querenden Gleitstücke (10) zur Auf­ lage des Wagenkasten (9).

Der Wagenkasten (9) ist mit dem Wiegenquerträger (6) quer be­ weglich über die Luftfeder (7) auf dem Laufwerkrahmen (1) ge­ lagert.

An den Seitenlangträgern (3) des Laufwerkrahmens (1) ist innen je ein Luftzylinder (12) gelenkig befestigt, der mit seiner Kolbenstange (13) ebenfalls gelenkig am Wiegen­ querträger (6) gelagert ist. Die Luftzylinder (12) sind dop­ pelt wirkend ausgebildet. Beide Arbeitsräume (Kolbenraum (14) und Ringraum (15)) jeden Luftzylinders (12) sind durch Luft­ leitungen (16) verbunden, wobei der Kolbenraum (14) jeweils eines Luftzylinders (12) mit dem Ringraum (15) des anderen Luftzylinders (12) durch die Luftleitungen (16) verbunden ist. Die Luftleitungen (16) wiederum sind verbunden mit einem Luftbehälter (17), der von einem Drucklufterzeuger (19) ge­ füllt wird. Ein dem Luftbehälter (17) nachgeschaltetes Über­ druckventil (18) sowie ein Luftmengenregler (20) regeln gene­ rell die Luftzufuhr zu den Steuerelementen (22).

Jeder Luftzylinder (12) ist mit einem Wegmesser (21) ausge­ stattet, über den in die Luftleitungen (16) zwischengeschal­ tete Steuerelemente (22) die Luftzufuhr bzw. Luftentnahme der Luftzylinder (12) geregelt wird.

In Mittenstellung des Wagenkastens (9) ist jeder Arbeitsraum (Kolbenraum (14), Ringraum (15)) jeden Luftzylinders (12) mit gleich hohem Luftdruck beaufschlagt. In dieser Stellung sind alle Arbeitsräume (Kolbenraum (14), Ringraum (15)) der Luft­ zylinder (12) über die Luftleitungen (16) durchgängig mitein­ ander verbunden. Es kann ein Austausch der unter Druck ste­ henden Luftmengen beider Luftzylinder (12) ohne Rückstell­ kräfte stattfinden.

Bei einem Auswandern des Wagenkastens (9) mit dem Wiegenquer­ träger (6) aus der Mittelstellung, z. B. bei Kurvenfahrt, durch den Fliehkraftüberschuß mißt der Wegmesser (21) der Luftzylinder (12) den Querweg und gibt diese Information an die Steuerelemente (22) weiter.

Das Steuerelement (22), daß in die Luftleitung (16) der belasteten Arbeitsräume (Kolbenraum (14), Ringraum (15)) beider Luftzylinder (12) zwischengeschaltet ist, sperrt jetzt diese Luftleitung (16) und bewirkt damit ein statisches Luftpolster, während das Steuerelement (22), daß in die Luftleitung der unbelasteten Arbeitsräume (Kolbenraum (14), Ringraum (15)) der Luftzylinder (12) zwischengeschaltet ist, die in diesen Arbeitsräumen vorhandene Druckluft abblasen läßt. Durch die so entstehende Druckminderung in den unbelasteten Arbeitsräumen (Kolbenraum (14) bzw. Ringraum (15)) der beiden Luftzylinder (12) kommt das in den belasteten Arbeitsräumen abgesperrte Luftpolster voll zum Tragen. Die Querkraft wird abgefangen und der Wagenkasten (9) mit dem Wiegenquerträger (6) etwa in Mittellage zurückgeführt. Nach Beendigung des Fliehkraftüberschusses, d. h. bei Geradeausfahrt des Fahrzeugs wird über die entspre­ chende Information des Wegmessers (21) an die Steuerelemente (22) die Ausgangssituation wieder hergestellt. Der Wegmesser (21) und die Steuerelemente (22) sind zweckmäßigerweise so ausgebildet, bzw. eingestellt, daß ge­ ringe Querwege des Wagenkastens (9) mit dem Wiegenquerträ­ ger (6), z. B. beim Sinuslauf in der Geraden und bei Gleisla­ gefehlern in der Geraden die Steuerelemente nicht ansprechen lassen.

Es ist weiter denkbar, anstelle der zwei Luftzylinder (12) gemäß vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel nur einen Luftzylinder (12) zu verwenden.

Es ist weiter denkbar, anstelle der Druckluftelemente, Hydraulikelemente mit Gaspolster zu verwenden. Es ist auch weiter denkbar, die Stellelemente elektromotorisch, eventuell mit Gaspolster zu beaufschlagen.

Es ist ebenso denkbar, daß mittels einer entsprechenden Elektronik die Steuerelemente so geregelt werden, daß eine beliebige Kennlinie der Querentkopplung erreicht wird.

Die Anordnung der Erfindung ist nicht auf das in der Ausfüh­ rung beschriebene Beispiel beschränkt. Sie kann vorteilhaft auch direkt zwischen Wagenkasten und Rädern oder Radsätzen, ggf. unter Zwischenschaltung geeigneter Bauelemente an ande­ rer Stelle angeordnet sein.

Claims (6)

1. Laufwerk für Schienenfahrzeuge, bei dem ein Querfederweg zwischen dem Wagenkasten des Schienenfahrzeugs und den Rädern oder Radsätzen des Laufwerks vorhanden ist, da­ durch gekennzeichnet, daß Wagenkasten (9) und Räder oder Radsätze (4) des Laufwerks direkt oder unter Zwischen­ schaltung von Bauteilen des Laufwerks durch ein Stell­ element (Luftzylinder (12)) miteinander verbunden sind, das mit variabler Federkraft den Wagenkasten (9) bei Fliehkraftüberschuß federnd nahe der Mittellage hält.

2. Laufwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkraft des Stellelements (Luftzylinder (12)) ge­ steuert ist durch einen die Relativbewegung zwischen Wa­ genkasten (9) und Räder oder Radsätzen (4) messenden Weg- und/oder Kraftsensor (Wegmesser (21)) und einen diesem nachgeschalteten Regelkreis (Steuerelement (22)).

3. Laufwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellelement (Luftzylinder (12)) hydraulisch, pneu­ matisch oder elektromotorisch beaufschlagbar ist.

4. Laufwerk nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Stellelement (Luftzylinder (12)) aus einer Luftfeder mit großen Luftvolumen besteht.

5. Laufwerk nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Stellelement aus einem Hydraulikzylin­ der mit nachgeschaltetem Gaspolster besteht.

6. Laufwerk nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Stellelement aus einem Hydraulikzy­ linder besteht, der Bestandteil eines geschlossenen Re­ gelkreis ist.