DE4343998A1 - Tilt control for railway vehicle - Google Patents
Tilt control for railway vehicleInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für Schienenfahrzeuge zur Neigungsregulierung des Wagen kastens.The invention relates to a device for Rail vehicles for tilt adjustment of the car box.
Aus dem Stand der Technik ist gemäß der PCT/CH89/00180 ein passives Neigesystem mit Neigungskompensator und Energiespeicher bekannt. Diese Ausgestaltung bedingt einen hohen technischen Aufwand, wobei der gewünschte Neigewinkel des Wagenkastens nicht erreicht werden kann. Weiterhin ist aus der PCT/EP91/00475 ein passives Neige system bekannt, bei dem der Wagenkasten derart aufgehängt ist, daß dieser beim Durchfahren von Kurven eine Neigung um die Fahrzeuglängsachse einnimmt. Diese Neigung ist aber für das optimale Fahrgefühl der Fahrgäste nicht im mer ausreichend.From the prior art is according to PCT / CH89 / 00180 a passive tilt system with tilt compensator and Energy storage known. This configuration requires a high technical effort, the desired Tilt angle of the car body cannot be reached. Furthermore, the PCT / EP91 / 00475 is a passive tilt known system in which the car body is suspended in such a way is that this is an incline when driving through curves occupies around the vehicle's longitudinal axis. This tendency is but not for the optimal driving experience of the passengers always sufficient.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese bekannten Nachteile zu vermeiden und mit geringem Aufwand eine Vorrichtung für Schienenfahrzeuge zu schaffen, bei der die Neigung des Wagenkastens um eine in Fahrzeuglängsrichtung ver laufende Drehachse bei allen Fahrbedingungen optimal er reicht wird. Der Fahrkomfort und das gute Fahrgefühl der Fahrgäste sowie die Fahrgeschwindigkeit und die Fahrsi cherheit soll weiter gesteigert werden. Der Wagenkasten soll sich auch bei starker Neigung in das international gültige Umgrenzungsprofil fügen. Dabei soll die Drehachse des Wagenkastens etwa in dessen halber Höhe verlaufen.The object of the invention is to overcome these known disadvantages to avoid and with little effort a device to create for rail vehicles where the slope the car body by a ver in the vehicle longitudinal direction running axis of rotation in all driving conditions is enough. The driving comfort and the good driving experience of the Passengers as well as the driving speed and the driving security security should be further increased. The car body even with a strong inclination in the international add valid boundary profile. The axis of rotation should of the car body run approximately at half its height.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß zwischen dem mittels eines Gelenkvierecks abgestützten Wagenkasten und dem Drehgestell bzw. Drehgestellrahmen mindestens ein aktiv ansteuerbares Stellglied zwischengeschaltet ist und dieses die aktive Neigungsregulierung des Wagenkastens um den in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Momentanpol bewirkt, wobei das Stellglied vorzugsweise als Hydro- bzw. Pneumatikzylinder ausgebildet ist und einer Regeleinrich tung zugehört und von dieser angesteuert wird und so die Lage bzw. Neigung des Wagenkastens selbständig regelt.According to the invention this is achieved in that between the car body supported by a four-bar linkage and the bogie or bogie frame at least one actively controllable actuator is interposed and this the active inclination regulation of the car body around the instantaneous pole running in the longitudinal direction of the vehicle causes, the actuator preferably as a hydraulic or Pneumatic cylinder is formed and a Regelrich is listened to and controlled by this and so the Controls the position or inclination of the car body independently.
Die Ausgestaltung der Vorrichtung sowie vorteilhafte Wei terbildungen sind den Patentansprüchen zu entnehmen. Wei tere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung er geben sich aus der folgenden Beschreibung und Zeichnung.The design of the device and advantageous Wei Further training can be found in the patent claims. Wei tere details, advantages and features of the invention emerge from the following description and drawing.
In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt und in Bezug zueinander und gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the drawing, some embodiments of the Invention shown schematically and in relation to each other and the same parts with the same reference numerals.
Es zeigtIt shows
Fig. 1 bis Fig. 3 ein Schienenfahrzeug frontseitig, mit einer Neigungseinrichtung. Fig. 1 to Fig. 3 a rail vehicle front side, with a tilting means.
Die Fig. 1 zeigt ein Schienenfahrzeug mit einem Drehgestell 1 das einen Drehgestellrahmen 2 aufweist an dem an den Gelenkpunkten 3 Lenker 4 angelenkt sind und die über Ge lenkpunkte 3 an der Wagenkastentraverse 5 die Verbindung zwischen diesen herstellen und ein Gelenkviereck 2, 3, 4, 5 mit einem in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Momentanpol P bilden. Das Stellglied 6 ist am Drehgestellrahmen 2 abge stützt und ist in Wirkverbindung mit der Wagenkastentra verse 5 die dem Wagenkasten 7 zugehört. Das Stellglied 6 ist vorzugsweise als zweiseitig wirkender Hydro- bzw. Pneumatikzylinder ausgebildet und wird von der weiter nicht dargestellten Regeleinrichtung angesteuert. Die Re geleinrichtung ist in der Lage die momentanen Zustands größen wie Fahrgeschwindigkeit, Kurvenradius, Gleisüber höhung sowie Neigung des Wagenkastens 7 aufzunehmen und das Stellglied 6 entsprechend anzusteuern, so daß dieses aktiv die gewünschte Neigungsregulierung bzw. Schwenkbe wegung des Wagenkastens 7 um den Momentanpol P bewirkt. Hinsichtlich des Fahrkomforts und der Anpassung des Wa genkastenprofils bei starker Neigung des Wagenkastens 7 an das international gültige Umgrenzungsprofil ist es von Vorteil, daß die durch den Momentanpol P gehende Drehachse des Wagenkastens 7 nicht im Boden- bzw. Decken bereich des Wagenkastens 7 liegt, sondern etwa durch dessen Mitte geht. Die Lenker 4 sind als Zuglenker ausgebildet, dadurch ist auch bei Ausfall der aktiven Neigungsregelung die passive Neigungsregelung ohne weitere Zusatzeinrich tungen wirksam. Fig. 1 shows a rail vehicle having a bogie 1 having a bogie frame 2 are attached to the hinged at the hinge points 3 steering 4 and the steering points above Ge 3 on the car body cross-member 5, the connection between these produce and an articulated quadrilateral 2, 3, 4, 5 with an instantaneous pole P running in the longitudinal direction of the vehicle. The actuator 6 is supported on the bogie frame 2 and is in operative connection with the car body verse 5 which belongs to the car body 7 . The actuator 6 is preferably designed as a double-acting hydraulic or pneumatic cylinder and is controlled by the control device, not shown. The re gel device is able to accommodate the current state variables such as driving speed, curve radius, track elevation and inclination of the car body 7 and to control the actuator 6 accordingly, so that this actively causes the desired inclination regulation or pivotal movement of the car body 7 around the instantaneous pole P. . With regard to the driving comfort and the adjustment of the Wa genkastenprofils with a strong inclination of the car body 7 to the internationally valid boundary profile, it is advantageous that the axis of rotation of the car body 7 going through the instantaneous pole P is not in the floor or ceiling area of the car body 7 , but about going through the middle. The handlebars 4 are designed as traction arms, so that the passive inclination control is effective without further add-on devices even if the active inclination control fails.
Gemäß Fig. 2 ist das Stellglied 6 aus zwei getrennten Pneumatik- bzw. Hydraulikzylindern gebildet und mittels Gelenk 10 am Drehgestellrahmen 2 abgestützt und über die Anlenkung 11 in Wirkverbindung mit den eine Führungsbahn 8 aufweisenden Rahmenteil 12 des Wagenkastens 7. Die Füh rungskörper 9 sind in den Führungsbahnen 8 geführt. Da durch ergibt sich eine Abstützung des Wagenkastens 7. Wird das Stellglied 6 zur Neigungsregulierung von der Regeleinrichtung angesteuert, so schwenkt der Wagenkasten 7 um den Momentanpol P der im Schnittpunkt der Bahnnor malen 13 der Führungsbahnen 8 liegt. Durch den verhält nismäßig hoch liegenden Momentanpol P ist auch bei Ausfall der aktiven Neigungsregelung die Wirkung eines passiven Neigesystems gegeben. Referring to FIG. 2, the actuator 6 is formed from two separate pneumatic or hydraulic cylinders and supported on the bogie frame 2 by means of hinge 10 and the linkage 11 comprising in operative connection with a guide path 8 frame part 12 of the car body. 7 The Füh approximately body 9 are guided in the guideways 8 . Since there is a support of the car body 7th If the actuator 6 is controlled for inclination regulation by the control device, the car body 7 pivots about the instantaneous pole P which is at the intersection of the Bahnnor paint 13 of the guideways 8 . Due to the relatively high instantaneous pole P, the effect of a passive tilt system is given even if the active tilt control fails.
Nach der Fig. 3 stellen Lenker 4 über Gelenkpunkte 3 die Verbindung zwischen dem Drehgestellrahmen 2 und dem Wagenkasten 7 her und bilden ein Gelenkviereck 2, 3, 4, 7 mit dem Momentanpol P um den der Wagenkasten 7 schwenk bar ist. Die als Hydro- bzw. Pneumatikzylinder ausgebil deten Stellglieder 6 sind am Drehgestellrahmen 2 und am Wagenkasten 7 angelenkt und werden von einer nicht dar gestellten Regeleinrichtung in Abhängigkeit der jewei ligen Betriebsbedingungen angesteuert, und halten den Wagenkasten in der gewünschten Lage bzw. Neigung.According to Fig. 3, handlebars 4 via articulation points 3 establish the connection between the bogie frame 2 and the car body 7 and form a four-bar linkage 2 , 3 , 4 , 7 with the instantaneous pole P around which the car body 7 can be pivoted. The actuators 6 , designed as hydraulic or pneumatic cylinders, are articulated on the bogie frame 2 and on the car body 7 and are controlled by a control device (not shown) depending on the respective operating conditions, and hold the car body in the desired position or inclination.
Bei der Darstellung nach Fig. 4 ist an der Wagenkasten traverse 5 mittels der Lager 15 die gekröpfte Parallel ausgleichswelle 16 schwenkbar gehalten. An deren abge winkelten Enden sind an Gelenkpunkten 3 die Lenker 4 ange bracht und die nach oben konvergierend an den Gelenk punkten 3 am Drehgestellrahmen 2 angelenkt sind und ein Gelenkviereck 2, 3, 4, 5, 15 bilden. Der Wagenkasten 7 ruht auf den auf dem Drehgestellrahmen 2 aufgesetzten Luftfedern 17. Die Stellglieder 6 sind als Hydro- bzw. Pneumatikzylinder ausgebildet und am Drehgestellrahmen 2 und an der Wagenkastentraverse 5 angelenkt. Die Regel einrichtung steuert die Stellglieder 6 an, daß bei Kur venfahrt die Wagenkastentraverse 5 nach bogenaußen be wegt und der bogenäußere Lenker 4 stärker geneigt und der bogeninnere Lenker 4 aufgerichtet und der Wagenkas ten 7 nach bogeninnen geneigt wird und somit eine Drehung um den Momentanpol P ausführt der dabei weiter nach bogen innen wandert. Bei neutraler Stellung des Wagenkastens 7 sind die Lenker 4 unbelastet. Der vertikale Federweg des Wagenkastens 7 gegenüber dem Drehgestellrahmen 2 wird durch die Parallelausgleichswelle 16 ausgeglichen. Die Luftfedern 17 weisen bevorzugt eine geringe oder keine Quersteifigkeit auf. Dazu sind diese vorteilhaft lenker artig ausgebildet und an den Gelenkpunkten 18 angelenkt. Gemäß Fig. 5 sind die Luftfedern 17 nach oben konver gierend angeordnet. Diese können auch als Lenker ausge bildet an den Gelenkpunkten 18 am Wagenkasten 7 und am Drehgestellrahmen 2 angelenkt sein.In the illustration of FIG. 4 is fixed to the car body 5 by means of traverse of the bearing 15, the cranked parallel idler shaft 16 pivotally supported. At their abge angled ends, the handlebars 4 are introduced at articulation points 3 and the points converging upwards at the articulation 3 are articulated on the bogie frame 2 and form a four-bar linkage 2 , 3 , 4 , 5 , 15 . The car body 7 rests on the air springs 17 placed on the bogie frame 2 . The actuators 6 are designed as hydraulic or pneumatic cylinders and articulated on the bogie frame 2 and on the carriage cross member 5 . The control device controls the actuators 6 , that the carriage body crossbeam 5 moves to the outside of the bend when the vehicle is traveling and the outer handlebar 4 is more inclined and the inner handlebar 4 is raised and the wagon body 7 is inclined toward the inside of the bow and thus a rotation about the instantaneous pole P. he continues to walk inside the arch. When the car body 7 is in a neutral position, the handlebars 4 are unloaded. The vertical travel of the car body 7 relative to the bogie frame 2 is compensated for by the parallel balancer shaft 16 . The air springs 17 preferably have little or no transverse stiffness. For this purpose, these are advantageously designed like a handlebar and articulated at the articulation points 18 . Referring to FIG. 5, the air springs are arranged Conver gierend 17 upward. These can also be articulated out as a handlebar at the articulation points 18 on the body 7 and on the bogie frame 2 .
Bei der Fig. 6 stellen die Lenker 4 durch die Anlenkung an den Gelenkpunkten 3 die Verbindung zwischen der Wagen kastentraverse 5 und dem Zusatzrahmen 14 her und bilden ein Gelenkviereck 3, 5, 4, 14. Dadurch ist der Wagenkas ten 7 am Zusatzrahmen 14 aufgehängt. Die Luftfedern 17 federnden Zusatzrahmen 14 gegenüber dem Drehgestellrah men 2 ab. Die hydraulischen Stellglieder 6 sind am Zusatz rahmen 14 und an der Wagenkastentraverse 5 angelenkt und sind von der Regeleinrichtung ansteuerbar. Somit ist eine aktive Neigungsregulierung des Wagenkastens 7 erreicht. Bei Ausfall der aktiven Neigungsregelung bleibt die pas sive Neigungsregelung, jedoch mit geringeren Neigungs winkeln erhalten.In Fig. 6, the handlebars 4 by the articulation at the articulation points 3 establish the connection between the box cross member 5 and the additional frame 14 and form a four-bar linkage 3 , 5 , 4 , 14th Characterized the Wagenkas th 7 is suspended on the additional frame 14 . The air springs 17 resilient additional frame 14 relative to the men 2 bogie. The hydraulic actuators 6 are articulated on the additional frame 14 and on the carriage cross member 5 and can be controlled by the control device. Active tilt regulation of the car body 7 is thus achieved. If the active inclination control fails, the passive inclination control is retained, but with lower inclination angles.
Bei der Fig. 7 ist der Wagenkasten 7 mittels Lenker 4 am Drehgestellrahmen 2 aufgehängt. Die Lenker 4 sind als Zuglenker ausgebildet und weisen eine Luftfeder 17 auf und sind mittels des integrierten Stellgliedes 6 das aus einem Hydrozylinder gebildet ist, längenverstellbar. Die Zugbügel- bzw. Stangen 20 werden durch allseits bekannte Maßnahmen parallel zueinander gehalten und sind an den Auflagepunkten 19 mit der Luftfeder 17 bzw. dem Stell glied 6 verbünden. Bei Kurvenfahrt werden die Stellglie der 6 von der Regeleinrichtung derart angesteuert, daß der bogenäußere Lenker 4 verkürzt und der bogeninnere Lenker 4 verlängert wird. Dies ergibt eine aktiv bewirkte Neigungsregulierung des Wagenkastens 7 bzw. Drehung um den Momentanol P. Dabei bleibt die diesem Prinzip inne wohnende passive Neigungsregulierung erhalten sofern der Momentanpol P höher liegt wie der Schwerpunkt S des Wagenkastens 7. In the Fig. 7 the vehicle body 7 is suspended on the bogie frame 2 by means of link 4. The links 4 are designed as tension links and have an air spring 17 and are adjustable in length by means of the integrated actuator 6 which is formed from a hydraulic cylinder. The drawbar or rods 20 are kept parallel to each other by well-known measures and are allied at the support points 19 with the air spring 17 or the actuator 6 . When cornering, the actuators of FIG. 6 are controlled by the control device in such a way that the handlebar 4 on the outside of the bow is shortened and the handlebar 4 on the inside of the bow is lengthened. This results in an actively effected inclination regulation of the car body 7 or rotation around the momentanol P. The passive inclination regulation inherent in this principle is retained provided the momentary pole P is higher than the center of gravity S of the car body 7 .
Die Fig. 8 zeigt eine aktive Neigungsregelung des Wa genkastens 7 um den Momentanpol P der die Drehachse des Wagenkastens 7 darstellt. Der Wagenkasten 6 ist auf dem Drehgestellrahmen 2 mittels der Luftfedern 17 und der integrierten hydraulischen Stellglieder 6 ab gestützt. Diese sind derart angeordnet, daß deren Wirk richtung 21 etwa senkrecht zu den, den Momentanpol P schneidenden Bahnnormalen 13 verläuft. Dadurch ist ein ideelles Gelenkviereck 2, 6, 7, 17, 21 gebildet. Zur Neigung des Wagenkastens 7 werden die von der Regel einrichtung ansteuerbaren Stellglieder 6 in entgegen gesetzte Wirkrichtung betätigt. Bei Verzicht auf die Stellglieder 6 können die Luftfedern 17 von der Re geleinrichtung ansteuerbar ausgeführt und eine Neigungs regelung dadurch erreicht werden. Die Neigebewegung des Wagenkastens 7 ist gemäß Richtungspfeil 22. Die Stell glieder 6 sind über Durchflußleitungen 24 mit der Pro portionaleinrichtung 23 verbunden und in Wirkbezug zu einander. Fig. 8 shows an active inclination control of the Wa genkastens 7 around the instantaneous pole P which represents the axis of rotation of the car body 7 . The car body 6 is supported on the bogie frame 2 by means of the air springs 17 and the integrated hydraulic actuators 6 . These are arranged so that their effective direction 21 approximately perpendicular to the runs the instantaneous P intersecting web normals. 13 An ideal quadrangle 2 , 6 , 7 , 17 , 21 is thereby formed. For the inclination of the car body 7 , the actuators 6 which can be controlled by the control device are actuated in the opposite effective direction. If the actuators 6 are dispensed with, the air springs 17 can be controlled by the control device and an inclination control can thereby be achieved. The tilting movement of the car body 7 is according to the direction arrow 22 . The actuators 6 are connected via flow lines 24 to the pro portional device 23 and in operative relation to each other.
Die Proportionaleinrichtung 23 gemäß Fig. 9 weist einen doppelt wirkenden Zylinder 25 mit zwei Kolbenstangen auf, die an den Enden Kolben aufweisen und die ein Teil eines Stellgliedes 6a sind. Die Leitungen 24 führen zu entgegengesetzt proportional mit Druckmedium zu speisenden Stellgliedern 6 bzw. Luftfedern 17. In neutraler Stellung des Wagenkastens 7 herrscht Druckausgleich in beiden Druck räumen des Zylinders 25. Wird der Kolben 26 durch die von einer Regeleinrichtung ansteuerbaren Stellglieder 6a bewegt, so gelangt Druckmedium zum Stellglied 6 bzw. Luftfeder 17 einer Seite des Fahrzeugs und von der anderen Seite vom Stellglied 6a bzw. Luftfeder proportional zurückfließt. Weil in beiden Druckräumen des Zylinders 25 annähernd Druck ausgleich herrscht, ist die von den Stellgliedern 6a zu erbringende Arbeitsleistung sehr gering.The proportional device 23 according to FIG. 9 has a double-acting cylinder 25 with two piston rods which have pistons at the ends and which are part of an actuator 6 a. The lines 24 lead to actuators 6 or air springs 17 which are in proportion to the pressure medium. In the neutral position of the car body 7 there is pressure equalization in both pressure spaces of the cylinder 25 . If the piston 26 is moved by the actuators 6 a which can be controlled by a control device, pressure medium flows back to the actuator 6 or air spring 17 on one side of the vehicle and flows back proportionally from the actuator 6 a or air spring. Because there is almost pressure equalization in both pressure chambers of the cylinder 25 , the work to be performed by the actuators 6 a is very low.
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