DE885246C - Achssteuerung fuer zweiachsige Schienenfahrzeuge - Google Patents

Achssteuerung fuer zweiachsige Schienenfahrzeuge

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DE885246C
DE885246C DEW6317A DEW0006317A DE885246C DE 885246 C DE885246 C DE 885246C DE W6317 A DEW6317 A DE W6317A DE W0006317 A DEW0006317 A DE W0006317A DE 885246 C DE885246 C DE 885246C
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DE
Germany
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control
axle
control unit
control according
axis
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Expired
Application number
DEW6317A
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English (en)
Inventor
Walter Dipl-Ing Zuhn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Waggonfabrik Uerdingen AG
Original Assignee
Waggonfabrik Uerdingen AG
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61FRAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F5/00Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
    • B61F5/38Arrangements or devices for adjusting or allowing self- adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves, e.g. sliding axles, swinging axles
    • B61F5/44Adjustment controlled by movements of vehicle body

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)

Description

  • Achssteuerung für zweiachsige Schienenfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf eine Achssteuerung für zweiachsige Schienenfahrzeuge, die einzeln oder im Zugverband laufen, und bezweckt die möglichst radiale Einstellung der Achsen entsprechend der Krümmung des jeweils durchfahrenen Bogens oder darüber hinaus auch die Ermöglichung einer Über- bzw. Untersteuerung der Achsen beim Bogenlauf in gewünschter Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit.
  • Das Problem der Achssteuerung bei Fahrzeugen und Zügen ist nicht neu. Es sind bereits Vorschläge bekanntgeworden, im Zugverband laufende Fahrzeuge dadurch zu steuern, daß der vorauslaufende Wagen eine Steuerwirkung auf den nachfolgenden Wagen ausübt. Bauarten von zweiachsigen Fahrzeugen mit einachsigen Drehgestellen ziehen den Spurkranzdruck der Räder beim Einlauf in die Kurve zur Steuerung heran. Nach weiteren Vorschlägen wird für zweiachsige Fahrzeuge vorgesehen, die Fliehkraftwirkung oder auch die Drehträgheit eines gegenüber dem Untergestell beweglich aufgehängten Wagenkastens zur Steuerung der Achsen zu benutzen.
  • Die Erfindung bezieht sich demgegenüber auf eine Achssteuerung für zweiachsige Fahrzeuge, bei der ein Kreisel dazu benutzt wird, einen Steuerausschlag bei der Kurvenfahrt herbeizuführen. Hierbei ist gemäß der Erfindung vorgesehen, durch Einschaltung eines zweiten Steueraggregats, das nur von der Fahrgeschwindigkeit beeinflußt wird, beispielsweise eines Fliehkraftreglers, den vom Kreisel gelieferten Ausschlag so zu berichtigen, daß der Steuerausschlag nur noch der jeweils durchfahrenen Krümmung entspricht oder daß darüber hinaus auch eine Über- bzw. Untersteuerung der Radsätze beim Bogenlauf in gewünschter Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit erreicht wird.
  • Damit die Abmessungen des Kreisels in niedrigen Grenzen gehalten werden können, werden nach einem weiteren Gedanken der Erfindung Kreisel und zweites Steueraggregat nur zur Einleitung des Steuerausschlags mit geringer Kraftwirkung benutzt; zur kraftmäßigen Übersetzung bzw. zur Herbeiführung der für die erforderliche Achseinstellung bei der Kurvenfahrt erforderlichen Kraft ist die Einschaltung eines Servomotors, zweckmäßig hinter Kreisel und zweitem Steueraggregat, vorgesehen. Um den Steuermechanismus gemäß der Erfindung bei Fahrtrichtungswechsel ohne Veränderungen an dem Kreiselantrieb benutzen zu können, wird gemäß der Erfindung der vom Kreisel gelieferte und vom zweiten Steueraggregat berichtigte Steuerausschlag auf zwei symmetrisch zum Steuerpunkt angeordnete Servomotoren übertragen, von denen für jede Fahrtrichtung jeweils nur .einer in Tätigkeit ist.
  • In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in vier Abbildungen dargestellt.
  • Abb: i zeigt die beispielsweise Anordnung eines zweiachsigen Fahrzeugs mit einachsigen Deichselgestellen im Grundriß; Abb. 2 zeigt eine Ansicht zu Abb. i, teilweise im Schnitt; Abb.3 zeigt das Prinzip der Steuerung durch Kreisel und zweites Steueraggregat, in der vorliegenden Ausführungsform durch Kreisel und Fliehkraftregler; Abb.4 stellt eine zweckmäßige Ausführungsform für einen an sich -bekannten Servomotor im Längsschnitt dar.
  • Wie aus den Abb. i und ä ersichtlich ist, trägt jede Achswelle i, 2 der Radsätze in ihrer Mitte ein Lager 3, 4, mit dem der Drehzapfen 5, 6 des Wagenkastens umfaßt wird: Die Abfederung der Radsätze geschieht zweckmäßig durch freie Schraubenfedern 7, die sich auf Rollenlager 8 der Achswelle abstützen. Mit den Gehäusen der Rollenlager 8 starr verbunden sind die Deichseln 9, io, die an dem Steuerpunkt G in einer Kastenführung ii seitlich ausschlagen können. Beide Deichseln 9, io werden an dieser Stelle in Langlöchern, die in Fahrzeuglängsrichtung verlaufen, durch einen Bolzen 12 gefaBt, der in einer Doppelgabel 13 gelagert ist, die über die Steuerstange 14 bzw. 14" die Ausschlage des Servomotors 15 bzw. 15a überträgt. Da die Radsätze und mit ihnen die Deichseln 9, io sich unter dem Einfluß von Schienenunebenheiten um die Wagenlängsachse drehen können, sind die Drehzapfenlager 3, 4 kugelbeweglich ausgeführt. Um die Drehungen nicht auf das gemeinsame Gelenk am Steuerpunkt G zu übertragen, sind in die Deichseln 9, io Drehgelenke 16, 17 eingebaut.
  • Konstruktiv sind auch andere Lösungen möglich, z. B: dadurch, daß die Steuerausschläge nicht an einem den beiden Gestellen g, io gemeinsamen Steuerpunkt G in gleicher Größe angesetzt werden, sondern-daß die Steuerausschläge an jedem der beiden Gestelle getrennt angreifen. Es ist hierbei die Möglichkeit gegeben, beide Radsätze in gleicher oder aber verschieden einstellbarer Größe zu steuern. Die Übertragung der Steuerausschläge kann, mechanisch, pneumatisch, hydraulisch oder durch eine Kombination von zwei oder mehreren dieser Arten erfolgen.
  • Zu der Anordnung der in Abb. 3 im Prinzip dargestellten Steuerung und ihrer Wirkungsweise wird folgendes bemerkt. Der Kreisel 18 rotiert um die Rotationsachse, die quer zum Fahrzeug liegt. Die Rotationsachse- ist an einer Seite in einem um die Wagenlängsachse drehbaren Lager i9 gelagert, auf der anderen Seite wird ihr Lager durch die Steuerfedern 21 in der Mittellage gehalten, kann sich aber unter der Einwirkung des Kreiselrückdruckes in der lotrechten Führung 2o in der Fährzeugquerebene auf und ab bewegen, d. h. die Rotationsachse ist in lotrechter Richtung beweglich, in: Richtung der Wagenlängsachse jedoch unbeweglich gegenüber dem Wagenkasten. Fährt nun das Fahrzeug in, durch den oder aus dem Bogen, so wird die Rotationsachse des Kreisels 18 in der waagerechten Ebene verdreht, wodurch der Kreisel einen Rückdruck hervorruft, der die Rotationsachse des Kreisels gegen die Kraft der Steuerfedern 21 hebt oder senkt. Der Rückdruck bzw. die Steuerkraft, die der Kreisel aufbringt, beträgt wobei J Trägheitsmoment des Kreisels, co Winkel" geschwindigkeit des Kreisels, k freie Länge der Rotationsachse des Kreisels, ä'p Winkelgeschwindigkeit der Drehung bedeuten.
  • Die Winkelgeschwindigkeit der Drehung ist aber wobei v Fortschrittsgeschwindigkeit des Kreisels im Gleisbogen, d. h. Fahrgeschwindigkeit, R Bogenhalbmesser bedeuten.
  • Mit diesen Größen lautet also Gleichung (i) oder für einen bestimmten Kreisel mit der Kreiselkonstanten ca Bei einer geraden Kennlinie c£ der Steuerfedern 21 des Kreisels 18 ist der Steuerausschlag ea direkt proportional. der Steuerkraft, also Durch Einsetzen von Gleichung (i b) ergibt sich Für einen bestimmten Kreisel gilt also d. h. der Kreiselausschlag ist eine Funktion von Fahrgeschwindigkeit und Krümmung des Gleisbogens.
  • Dieser von Kreisel 18 gelieferte Ausschlag wird auf das eine Ende eines Hebels 22 übertragen, von dessen anderem Ende er im Verhältnis der Hebelarme a und b abgenommen und über die Winkelhebel 23 und 23, in die Servomotoren (Verstärker) 15 und 15a eingeleitet wird, von denen jeweils nur einer entsprechend der Fahrtrichtung in Tätigkeit ist, und zwar dadurch, daß das Druckmittel nur dem jeweils der Fahrtrichtung zugehörigen Servomotor zugeführt wird. Der mit nur geringer Kraftwirkung eingeleitete Ausschlag ee, wird in der gleichen Größe, aber mit verstärkter Kraftwirkung über die Steuerstange 14 bzw. 14" auf den Steuerpunkt G der beiden Deichseln 9 und io weitergeleitet.
  • Es ist also oder durch Einsetzen der Gleichung (2 a) Als zweites Steueraggregat dient in der vorliegenden Ausführungsform ein von der Achswelle i oder 2 eines Radsatzes angetriebener Fliehkraftregler 24, dessen Muffenbewegung, abhängig von der Geschwindigkeit v, direkt oder über einen Zwischenhebel 25 zur Verschiebung des Hebeldrehpunktes D herangezogen wird, so daß das Übersetzungsverhältnis nun nicht mehr eine feste Größe, sondern abhängig von der Geschwindigkeit v ist.
  • Es ist also Durch Einsetzen der Gleichung (4) in Gleichung (3) ergibt sich oder, bei richtiger Abstimmung der Funktionen, d. h. der wirksame Steuerausschlag ea ist proportional der Krümmung; die Achsen werden also, unabhängig von der jeweiligen Fahrgeschwindigkeit, den auftretenden Querkräften und der Gleisüberhöhung, der jeweiligen Krümmung entsprechend eingesteuert.
  • Falls ein gewisser Einfluß der Fahrgeschwindigkeit auf die Steuerwirkung erwünscht ist, z. B. zwecks Übersteuerung der Radsätze bei hoher Fahrgeschwindigkeit, so kann dies durch entsprechende Änderung der Kennlinie cF der Steuerfedern 21 des Kreisels 18, der Kennlinie des Fliehkraftreglers 24 und bzw. oder der Übersetzung der Muffenbewegung des Fliehkraftreglers erreicht werden.
  • Als zweites Steueraggregat kann statt eines Fliehkraftreglers 24 auch ein anderes Gerät verwendet werden, das einen Ausschlag in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit erzeugt, der zur Berichtigung des Kreiselausschlags herangezogen wird, z. B. ein Geschwindigkeitsmesser (Tachometer), eine von der Achswelle eines Radsatzes angetriebene Kreiselpumpe, deren Druck gegen eine mit entsprechender Kennlinie ausgestattete Feder wirkt, u. a.
  • Beim Lauf in der Geraden wird der Steuerpunkt G der Deichseln 9, io durch den ständig auf den Servomotor 15 bzw. i5, wirkenden Druck mit einer großen Kraft in der Mittellage gehalten, so daß Auslenkungen als Rückwirkung von Schienenrichtkräften usw. nicht erfolgen. Durch entsprechende Bemessung der Steuerfedern 21 des Kreisels 18 wird erreicht, daß Ausschläge durch Schwingungen während des Laufs in der Geraden nicht eintreten.
  • Der Kreisel 18 kann in bekannter Weise durch einen Elektromotor, durch Druckluft oder auf sonstige Weise mit konstanter Winkelgeschwindigkeit (o angetrieben sein.
  • Der in Abb. 4 dargestellte Servomotor besteht aus dem am Fahrzeug befestigten Zylindergehäuse 26 mit der Druckmittelzuführung 27, dem verschiebbaren Arbeitskolben 28 und dem hierin gleitenden Steuerschieber 29, auf dem fünf Steuerkolben 30, 31" und 34, 32u und 32b sitzen. Die Wirkungsweise des Servomotors ist folgende.
  • Der über den Winkelhebel 23 eingeleitete Steuerausschlage,7 bewegt den Steuerschieber 29 mit geringer Kraft z. B. nach rechts in Abb. 4. Dabei gibt der Steuerkolben 3o den Kanal 33 für die Druckmittelzuführung frei und verbindet diesen über den Raum zwischen den Steuerkolben 30 und 34 mit dem Kanal 34a, der das Druckmittel auf die linke Seite des Arbeitskolbens 28 führt. Gleichzeitig schließt der Steuerkolben 32a den Entlastungskanal 35" ab, so daß das Druckmittel nicht entweichen kann und den Arbeitskolben 28 nach rechts drückt. Das auf der rechten Seite des Arbeitskolbens befindliche entspannte Druckmittel kann durch die Entlastungskanäle 35b und 36b entweichen. Der Arbeitskolben bewegt sich so lange nach rechts, bis der Kanal 33 für die Druckmittelzuführung durch den Steuerkolben 30 wieder abgeschlossen und gleichzeitig der En.tlastungskanal35a durch den Steuerkolben 32a freigegeben wird, so daß sich das auf der linken Seite des Arbeitskolbens befindliche Druckmittel über den Entlastungskanal 36" entspannen kann. Der Entlastungskanal 37 sorgt dafür, daß auf der linken Seite des Steuerschiebers 29 infolge geringfügiger Spaltverluste kein Überdruck entstehen kann. Der Arbeitskolben legt also den gleichen Weg ea wie der Steuerschieber zurück, gibt diesen Ausschlag aber mit großer Kraft an die Steuerstange 14 weiter.
  • Als Druckmittel für den Servomotor kann Druckluft oder eine Druckflüssigkeit dienen, deren Druck zweckmäßig unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit ist. Durch entsprechende Wahl der Überdeckung kann die Empfindlichkeit des Servomotors bestimmt werden.

Claims (9)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Achssteuerung für zweiachsige Schienenfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Zusammenwirken eines Kreisels (i8) und eines zweiten Steueraggregats (z. B. 24) ein Steuerausschlag (eä) hervorgerufen wird, der eine möglichst radiale Einstellung der Achswellen (i, 2) der Radsätze entsprechend der jeweils durchfahrenen Krümmung des Gleisbogens unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit oder darüber hinaus auch eine . Über- bzw. Untersteuerung der Radsätze beim Bogenlauf in gewünschter Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit bewirkt.
  2. 2. Achssteuerung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als zweites Steueraggregat ein, von der Achswelle (i, 2) eines Radsatzes angetriebener Fliehkraftregler (24) benutzt wird.
  3. 3. Achssteuerung nach Anspruch _, dadurch gekennzeichnet, daß als zweites Steueraggregat ein Geschwindigkeitsmesser angeordnet wird.
  4. 4. Achssteuerung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als zweites Steueraggregat eine von der Achswelle (i, 2) eines Radsatzes angetriebene Kreiselpumpe eingesetzt wird, deren Druck gegen eine mit entsprechender Kennlinie ausgestaltete Feder wirkt.
  5. 5. Achssteuerung nach den Ansprüchen i bis 4, gekennzeichnet durch zusätzliche Anordnung eines oder mehrerer zur Kraftübersetzung des Steuerausschlags (ea) dienender Servomotoren (z. B. 15, 15a), die pneumatisch, hydraulisch, elektrisch oder durch eine Kombination von zwei oder mehreren dieser Arten betrieben werden.
  6. 6. Achssteuerung nach den Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Kreisel (z8) gelieferte und vom zweiten Steueraggregat (z. B. 24) berichtigte Steuerausschlag (eG) auf zwei symmetrisch angeordnete Servomotoren (s5, 15a) übertragen wird, von denen für jede Fahrtrichtung jeweils nur einer in Tätigkeit ist.
  7. 7. Achssteuerung nach den Ansprüchen x bis 6, dadurch gekennzeichnet, däß jede Achswelle (i, 2) der Radsätze in einem Deichsel- oder Drehgestell (9, io) gelagert ist und der Steuerausschlag (ea) an. einem den beiden Gestellen gemeinsamen Steuerpunkt (G) angreift. B.
  8. Achssteuerung nach den Ansprüchen = bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Achswelle (i, 2) der Radsätze in einem Deichsel- oder Drehgestell gelagert ist und der Steuerausschlag (eG) an jedem der beiden Gestelle (9, io) in gleicher oder verschieden einstellbarer Größe, aber getrennt angreift.
  9. 9. Achssteuerung nach den Ansprüchen i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung der Ausschläge von Kreisel (i8) und zweitem Steueraggregat (z. B. 24) auf den Servomotor (i5, 15a) mechanisch, pneumatisch, hydraulisch, elektrisch oder durch eine Kombination von zwei oder mehreren dieser Arten erfolgt.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5099767A (en) * 1988-11-30 1992-03-31 Waggon Union Gmbh Connection of two-multi-axle running gears into a running gear group for rail vehicles

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5099767A (en) * 1988-11-30 1992-03-31 Waggon Union Gmbh Connection of two-multi-axle running gears into a running gear group for rail vehicles

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