DE69920527T2 - DEVICE FOR CONTROLLING THE AXES OF A RAIL VEHICLE - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft das primäre Untergestell eines Schienenfahrzeugs sowie die Vorrichtungen zur Einstellung und Positionierung der montierten Achsen in Bezug auf den Rahmen des Drehgestells.The Invention relates to the primary Undercarriage of a rail vehicle and the devices for Adjustment and positioning of the mounted axles with respect to the frame of the bogie.
BISHERIGER STAND DER TECHNIKPREVIOUS STATE OF THE ART
Das Untergestell eines Schienenfahrzeugs wird am Drehgestell angebracht und umfasst zwei Teile, ein primäres und ein sekundäres, von denen das primäre Untergestell zwischen den Achsen und dem Rahmen des Drehgestells befestigt wird. Das primäre Untergestell umfasst zwei Teilarten:
- – die vertikalen Federn und Dämpfer für die gleichmässige Verteilung der vertikalen Last unter den Rädern desselben Drehgestells;
- – eine Führungsvorrichtung, die in der horizontalen Ebene (X, Y) wirkt, welche von der Längsrichtung (X) und Querrichtung (Y) in Bezug auf die Fahrtrichtung des Fahrzeugs begildet wird, und neben der Sicherung der Verbindung zwischen dem Drehgestell und den Radsätzen die Aufgabe hat, die Radsätze auf dem Gleis zu führen, die Zug- und Bremskraft zu übertragen und den Lauf des Fahrzeugs zu stabilisieren.
- The vertical springs and dampers for the even distribution of the vertical load under the wheels of the same bogie;
- - A guide device acting in the horizontal plane (X, Y), which is formed by the longitudinal direction (X) and transverse direction (Y) with respect to the direction of travel of the vehicle, and in addition to securing the connection between the bogie and the wheelsets the task is to guide the wheelsets on the track, to transmit the traction and braking power and to stabilize the running of the vehicle.
Um die Laufruhe des Schienenfahrzeugs bei Hochgeschwindigkeit zu gewährleisten, ist es zweckmässig, eine Führungsvorrichtung bzw. ein Gelenk mit hohen Längs- und Quersteifigkeitswerten in Laufrichtung vorzusehen, um so mehr, je höher die Laufgeschwindigkeit ist. Andererseits ist während der Kurvenfahrt des Fahrzeugs eine Führungsvorrichtung mit geringem Steifigkeitswert notwendig, insbesondere mit geringem Längssteifigkeitswert, damit die Radsätze Bewegungsfreiheit haben, um sich korrekt ausrichten und eine radiale Stellung einnehmen zu können. Diese besseren Merkmale bezüglich der Längs- und Quersteifigkeit der bekannten Führungs-vorrichtungen werden durch gemeinsamen Einsatz von Elastomer- und Metallelementen erzielt. Die in einer oder gleichzeitig in mehreren Richtungen geforderten Steifigkeitswerte werden in Abhängigkeit von der geometrischen Form der Vorrichtung und der Verteilung der Elastomer- und Metallteile in der Vorrichtung erhalten. Die Steifigkeitswerte werden normalerweise in Übereinstimmung mit dem Design des Drehgestells vorgegeben, womit anzunehmen ist, dass das Verhalten in der Kurve bei Gewährleistung einer guten Laufruhe nicht optimal ist und umgekehrt.Around to ensure the smoothness of the rail vehicle at high speed, it is appropriate a guiding device or a joint with high longitudinal and transverse stiffness values in the direction of travel, the more so The higher the running speed is. On the other hand, while cornering the vehicle a guiding device with low stiffness value necessary, especially with low Longitudinal stiffness value, so that the wheelsets Have freedom of movement to align correctly and a radial To take a position. These better features the longitudinal and transverse rigidity of the known guide devices achieved by joint use of elastomer and metal elements. The in one or simultaneously required in several directions stiffness values be dependent on the geometric shape of the device and the distribution of the elastomeric and metal parts in the device. The stiffness values are usually in accordance Given the design of the bogie, which is to assume that the behavior in the curve while ensuring a smooth running not optimal and vice versa.
Von einer Vorrichtung für die Führung der Radsätze eines Schienenfahrzeugs muss eine veränderliche Längssteifigkeit gefordert werden, die ihren optimalen Wert unter jeder Laufbedingung und in Abhängigkeit von der Erregungsfrequenz, welcher sie ausgesetzt ist, erreichen kann: bei Bewegungen geringer Frequenz, die dann auftreten, wenn die Achse dazu neigt, eine zur Kurve radiale Stellung einzunehmen, muss die Führung einem geringen Steifigkeitsfaktor entsprechen; bei von Hochfrequenz Bewegungen, wie sie in der Achse auftreten, wenn Hochgeschwindigkeiten gefahren werden, muss die Führung einen hohen Steifigkeitsfaktor aufweisen. Die so bestimmten veränderlichen Steifigkeitsmerkmale der bekannten Vorrichtungen sind jedoch fast unabhängig von der Frequenz der Erregungen, welchen das Drehgestell ausgesetzt ist. Es sind Anwendungen bekannt, bei denen die Führung der Achsen mit bei Steifigkeitswerten funktioniert, und zwar einem geringen ohne Anregung und einem hohen mit Anregung, wobei letzterer dann erhalten wird, wenn das Fahrzeug mit Geschwindigkeiten fährt, die über einem vorbestimmten Schwellenwert liegen. Ein Beispiel dieser Führungsart wird in der Veröffentlichung EP-A-360783 beschrieben.From a device for the leadership the wheelsets a rail vehicle requires variable longitudinal stiffness, their optimal value under each running condition and depending from the excitation frequency to which it is exposed can: for movements of low frequency, which occur when the axis tends to assume a radial position to the curve, must be the guide correspond to a low stiffness factor; at high frequency Movements as they occur in the axle when high speeds to be driven, the leadership needs have a high stiffness factor. The so determined changeable ones However, stiffness characteristics of the known devices are almost independent of the frequency of the excitations to which the bogie is subjected is. There are known applications in which the leadership of the Axles with at stiffness values works, and a small one without stimulation and a high stimulus, the latter then is obtained when the vehicle is traveling at speeds exceeding one predetermined threshold. An example of this type of leadership becomes in the publication EP-A-360783 described.
Um eine Führungsvorrichtung zu erhalten, deren Längssteifigkeit sowohl auf die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, als auch auf die Erregungsfrequenz anspricht, ist der Einsatz von Gelenken bekannt, die als zylinderförmige Buchsen ausgebildet sind und zwei innere Kammern aus Elastomer aufweisen, die mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt sind. Ein Beispiel dieser Gelenkart mit veränderlicher Steifigkeit zeigt die EP-A-360783, wobei dieses Gelenk jedoch in vertikaler Stellung im Innern der vertikalen Feder des primären Untergestells der montierten Achse verbunden wird. Obgleich dieses bekannte Gelenk eine veränderliche Steifigkeit besitzt, kann es die Schwingungen in Längs- und Querrichtung auf Grund der Verbindung mit der vertikalen Feder nicht allein abdämpfen, und muss aus diesem Grund mit einer zusätzlichen Buchse montiert werden, welche mit einer Gleitfläche für die Entkopplung der Bewegungen der vertikalen Federung ausgestattet ist. Die Verwendung einer Verbindung mit Gleitflächen an den Gelenken der Federung führt jedoch zu Spielen, welche die Laufruhe bei hoher Geschwindigkeit beeinträchtigen oder ein Festfressen der Teile bewirkt, wodurch diese die Buchse des Gelenks beschädigen. Das in dem genannten Dokument beschriebene Gelenk entspricht einem "passiven" Steuerungs-gelenk mit veränderlicher Steifigkeit, dämpft die Schwingungen jedoch nicht wirksam ab, da sein Betrieb vom Zustand der Gleitflächen abhängig ist. Die Flüssigkeits-kammern sind ausserdem verschlossen und werden nicht von aussen mit Flüssigkeit versorgt.Around a guiding device to obtain their longitudinal stiffness both on the speed of the vehicle, as well as on the excitation frequency responds, is the use of joints known as cylindrical bushes are formed and have two inner chambers made of elastomer, with a hydraulic fluid filled are. An example of this hinge type with variable stiffness shows EP-A-360783, but this hinge in a vertical position inside the vertical spring of the primary subframe of the mounted axle is connected. Although this known joint is a variable one Stiffness, it can the vibrations in longitudinal and Transverse direction due to the connection with the vertical spring not alone dampen, and must therefore be mounted with an additional socket, which with a sliding surface for the Decoupling the movements of the vertical suspension equipped is. The use of a compound with sliding surfaces on the joints of the suspension leads however to games that affect the smooth running at high speed or seizure of the parts, causing them the socket of the joint damage. The joint described in said document corresponds to a "passive" control joint with changeable Stiffness, dampens However, the vibrations are not effective, since its operation from the state the sliding surfaces dependent is. The fluid chambers are also closed and will not be externally liquid provided.
Während der Kurvenfahrt des Fahrzeugs ist ein "aktives" Steuerungsgelenk für die Ausrichtung der Ratsätze bis zu einer radialen Stellung notwendig, das heisst, dass jeder Radsatz senkrecht zur jeweiligen Tangente des Bogens der Kurve liegen muss. Ein Beispiel eines Gelenks für ein "aktives" Steuerungssystem ist im Dokument EP-A-870664 gezeigt; es besitzt eine zylinderförmige Buchse, die in horizontaler Anordnung zwischen dem Achslagergehäuse und dem Rahmen des Drehgestells angeschlossen wird. Das bekannte Gelenk wird in Form einer Buchse ausgebildet, die mit einer zentralen Anschlusswelle und zwei inneren, mit einer Flüssigkeit gefüllten Kammern ausgestattet ist, die jeweils über eine externe individuelle Leitung verfügen, welche – je nach den Witterungsverhältnissen – für ihre Versorgung und für die Entnahme der Flüssigkeit von einem äusseren Verteilventil her dienen. Das genannte "aktive" Gelenk wirkt als Antrieb oder Hydraulikzylinder des Steuerungssystems für die Führung oder Selbsteinstellung der Radsätze des Drehgestells in Kurven.During cornering of the vehicle, an "active" control joint is necessary for the alignment of the sets of seats to a radial position, that is, each wheel set must be perpendicular to the respective tangent of the arc of the curve. An example of a hinge for an "active" control system is in document EP-A-870664 shown; It has a cylindrical bush which is connected in a horizontal arrangement between the axle box and the frame of the bogie. The known joint is formed in the form of a bushing provided with a central connecting shaft and two internal fluid-filled chambers, each having an external individual conduit which, depending on the weather conditions, for its supply and removal serve the liquid from an external distribution valve ago. The said "active" joint acts as a drive or hydraulic cylinder of the control system for the guidance or self-adjustment of the wheelsets of the bogie in curves.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION
Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine Vorrichtung für die Führung des Drehgestells eines Schienenfahrzeugs zur Verfügung zu stellen, welche ein elastisches gelenk für die passive Steuerung und die aktive Steuerung des Untergestells des Drehgestells umfasst, und in horizontaler Anordnung zwischen dem Achslagergehäuse und dem Rahmen des Drehgestells verbunden ist, nach in Anspruch 1 definiert ist.task This invention is a device for guiding the bogie of a Rail vehicle available to provide an elastic joint for passive control and includes the active control of the undercarriage of the bogie, and in a horizontal arrangement between the axle box and is connected to the frame of the bogie, according to defined in claim 1.
Ein Vorteil der erfindungsmässigen Führungsvorrichtung besteht darin, dass sie in der Abdämpfung des Drehgestells die Wirkungen eines Hydraulikzylinders und die einer elastischen Feder vereint. Das primäre Untergestell eines auf dem vorgeschlagenen Gelenk beruhenden Drehgestells bewirkt ein optimales Verhalten des Fahrzeugs während der Kurvenfahrt und bei Fahrten auf geraden Strecken.One Advantage of the invention guiding device is that they in the damping of the bogie the Effects of a hydraulic cylinder and that of an elastic spring united. The primary Undercarriage of a bogie based on the proposed joint causes optimal behavior of the vehicle during cornering and at Rides on straight stretches.
Das Antriebsgelenk umfasst eine zylinderförmige Buchse aus Metall, die mit dem Achslager-gehäuse und einer Gelenkwelle verbunden ist, die durch die mit dem Rahmen des Drehgestells verbundene Fluidbuchse ragt. Die Buchse besitzt zwei dichte Hohlräume, die zwei mit der Hydraulikflüssigkeit gefüllte Kammern bilden und symmetrisch auf beiden Seiten der Gelenkwelle in Längsrichtung der Fahrt angeordnet sind. Somit wird die Achse zusammen mit dem Rahmen des Drehgestells in der diametralen Richtung der Fluidbuchse, also in Längsrichtung der Fahrt verschoben. Diese beiden mit der Flüssigkeit gefüllten Hohlräume des Gelenks sind über eine enge interne Leitung miteinander verbunden, in welcher der Durchfluss der Flüssigkeit von einer Kammer zur anderen dynamisch von der Erregungsfrequenz abhängig ist.The Drive joint includes a cylindrical bush made of metal, which with the axle box housing and a propeller shaft is connected by the with the frame the bogie connected fluid sleeve protrudes. The socket has two dense cavities, the two chambers filled with the hydraulic fluid form and symmetrical on both sides of the propeller shaft in the longitudinal direction the ride are arranged. Thus, the axis together with the Frame of the bogie in the diametrical direction of the fluid bush, ie in the longitudinal direction the ride postponed. These two fluid filled cavities of the Joints are over a close internal line interconnected, in which the Flow of the liquid from one chamber to another dynamically from the excitation frequency dependent is.
Das elastisch-hydraulische Gelenk wurde so entwickelt, dass es ohne untereinander gleitbare Elemente, also ohne Reibelemente am gelenkigen Lagergehäuse der Achse montiert werden kann, womit Spiele in der Laufruhe des Fahrzeugs und die Gefahr eines Festfressens vermieden werden, das zu einem Bruch des Gelenks führen würde.The Elastic-hydraulic joint has been designed to work without it mutually slidable elements, so without friction on the articulated bearing housing the axle can be mounted, bringing games in the smooth running of the Vehicle and the risk of seizure are avoided lead to a fracture of the joint would.
Das Antriebsgelenk reagiert auf die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und auf die Frequenz der Bewegungen bzw. der Erregung des Drehgestells und passt die Werte der Längssteifigkeit der Laufbedingung des Fahrzeugs auf gerader Strecke bei Hochgeschwindigkeit oder fast statischer Geschwindigkeit in der Kurve an; auf Grund seiner gegenüber dem Drehgestell horizontalen Anordnung ist es von seiner vertikalen Bewegung entkoppelt und wirkt nur in den beiden Richtungen der horizontalen Ebene (X, Y), womit zusätzlich eine kombinierte Wirkung von Steifigkeit und Abdämpfung der Schwingungen in Längsrichtung gegeben ist.The Drive joint reacts to the speed of the vehicle and on the frequency of the movements or the excitement of the bogie and fits the values of longitudinal stiffness the running condition of the vehicle on a straight line at high speed or almost static velocity in the curve; on reason his opposite The bogie horizontal arrangement is of its vertical Motion decoupled and acts only in the two directions of the horizontal plane (X, Y), which in addition a combined effect of stiffness and damping of vibrations in longitudinal direction given is.
Das Antriebsgelenk bewirkt eine Achsenführung mit einem mit Zunahme der Erregungs-frequenz ansteigenden Steifigkeits faktor. Das heisst, das Antriebsgelenk verhält sich mit einem höheren Steifigkeitsfaktor bei hohen Erregungsfrequenzen und zeigt einen sehr geringen Steifigkeitsfaktor für Bewegungen geringer Frequenz. Dank der Gestaltung der Wände aus vulkanisiertem Elastomer über der Gelenkachse und der Abmessungen der Verbindungsleitung zwischen den Hohlräumen wird der Übergang der Flüssigkeit von einem Holhraum zum anderen durch die Verformung der Wände, die proportional zur Längsbelastung des Gelenks ist, sowie durch den Durchmesser und die Länge der Verbindungsleitung gesteuert. Mit Zunahme der Belastungsfrequenz nimmt der Durchfluss der Flüssigkeit von einer Kammer zur anderen ab und die elastischen Wände der Hohlräume bieten der Verformung einen höheren Widerstand, womit sich der Steifigkeitsfaktor des Gelenks erhöht. Bei hochfrequenten Bewegungen neigen die Fluidhohlräume dazu, die am Rahmen des Drehgestells befestigte Gelenkachse unbeweglich zu halten, womit der Vorrichtung eine hohe Längssteifigkeit verliehen wird.The Drive joint causes an axis guide with an increase the excitation frequency increasing stiffness factor. This means, the drive joint behaves with a higher one Stiffness factor at high excitation frequencies and shows one very low stiffness factor for low frequency movements. Thanks to the design of the walls made of vulcanized elastomer over the joint axis and the dimensions of the connecting line between the cavities will be the transition of liquid from one Holhraum to another by the deformation of the walls, which proportional to the longitudinal load of the joint is, as well as by the diameter and the length of the Controlled connection line. As the load frequency increases the flow of the liquid from one chamber to the other and provide the elastic walls of the cavities the deformation is higher Resistance, which increases the stiffness factor of the joint. at high-frequency movements, the fluid cavities tend to be on the frame of the bogie fixed joint axis to hold immobile, bringing the device a high longitudinal stiffness is awarded.
Gleichzeitig kann das Antriebsgelenk oder Gelenk als elastisches Element des aktiven Führungssystems des Drehgestells verwendet werden. Das Gelenk verleiht der Achsenführung Längssteifigkeit und lässt eine gesteuerte Längsverschiebung der Gelenkachse in Bezug auf die am Achslagergehäuse befestigte Buchse zu. Diese Wirkung wird dadurch erzielt, dass die Flüssigkeit der beiden Kammern des Gelenks zweckmässigerweise von aussen her eingefüllt/entleert wird. Für die Funktion als Antrieb wird das Füllen/Entleeren der Hohlräume durch ein Verteilerventil für das äussere Fluid über einzelne Leitungen der Hohlräume als Reaktion auf eine Führungseinheit der Radsätze gesteuert.simultaneously can be the drive joint or joint as an elastic element of the active leadership system of the bogie can be used. The joint gives the axle guide longitudinal rigidity and lets a controlled longitudinal displacement of Joint axis with respect to the bushing attached to the axle box. These Effect is achieved by the fact that the fluid of the two chambers of the joint expediently filled / emptied from the outside becomes. For the function as a drive is the filling / emptying of the cavities by a Distributor valve for the outer Fluid over individual lines of the cavities in response to a leadership unit the wheelsets controlled.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENDESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Die
BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF A PREFERRED EXECUTION THE INVENTION
Unter
Bezugnahme auf die
Unter
Bezugnahme auf die
Im
Innern der Buchse
Im
Ausführungsbeispiel
des Antriebsgelenks
In
den
Das
Zylinder-Gelenk
Wenn
das Gelenk
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