DE9013005U1 - Einzelrad-Steuervorrichtung - Google Patents

Description

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Siemens Aktiengesellschaft

Einzelrad-Steuervorrichtung
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einzelrad-Steuervorrichtung für wenigstens ein horizontal drehbewegliches Einzelrad eines Fahrzeuges, insbesondere Schienenfahrzeuges.

Eine derartige Einzelrad-Steuervorrichtung ist in der europäischen Patentanmeldung 90114094.7 vorgeschlagen worden. Diese Einzelrad-Steuervorrichtung umfaßt eine Richtungsvorgabe-Einrichtung, die einen in einem Strömungskanal angeordneten Strömungskörper aufweist. Bei einer derartigen Einzelrad-Steuervorrichtung ist eine besonders gute Stabilisierung des Strömungsverlaufs wünschenswert.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einzelrad-Steuervorrichtung mit diesen Eigenschaften aufzubauen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 4 beschrieben.

Die erfindungsgemäße Einzelrad-Steuervorrichtung bietet die Möglichkeit, unter Beibehaltung eines gut stabilisierten Strömungsverlaufs, bei steigender Fahrzeuggeschwindigkeit die Geschwindigkeit des strömenden Mediums im Strömungskanal zu erhöhen bzw. bei sinkender Fahrzeuggeschwindigkeit die Strömungsgeschwindigkeit zu verringern. Dadurch erhält man sowohl bei hohen Geschwindigkeiten als auch bei engen Gleisbögen einen verbesserten Wagenlauf. Darüber hinaus werden der Rad-Schiene-Verschleiß und die Fahrgeräuschentwicklung wesentlich herabgesetzt.

Df / Th - 07.09.1990

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Zum Aufbau eines Richtungsfeldes ist ein strömendes Medium erforderlich. Der Begriff strömendes Medium umfaßt hierbei sowohl Gase als auch vorzugsweise Flüssigkeiten.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung und in Verbindung mit den Ansprüchen 2 bis 4. Es zeigen:

FIG 1 ein Prinzip-Schaltbild eines strömungshydraulischen

Kreislaufes für den Einsatz eines Strömungskörpers mit einem Leitwerk gemäß der Erfindung, FIG 2 eine Draufsicht auf einen Strömungskörper für die

Einzelrad-Steuervorrichtung nach FIG 1 mit einer ersten Ausführungsform des Leitwerks gemäß der Erfindung, FIG 3 eine Draufsicht auf einen Strömungskörper mit einer zweiten Ausführungsform des Leitwerks gemäß der Erfindung.

In FIG 1 ist mit 1 ein Strömungskanal bezeichnet, der mit einem Rohrleitungssystem 2 einen geschlossenen Strömungskreislauf bildet. Im Rohrleitungssystem 2 ist eine Pumpe 3 angeordnet, mittels der eine ständige Strömung aufrechterhalten wird. In das Rohrleitungssystem 2 ist weiterhin ein Stellventil 4 sowie ein Manometer 5 eingebaut. Parallel zum Strömungskanal 1 ist ein Druck-Nebenschlußkreis 6 mit einem Regelventil 7 vorgesehen.

Im Strömungskanal 1 ist ein Strömungskörper 8, der vorzugsweise symmetrisch und tropfenförmig ausgebildet ist, um eine Drehachse 9 drehbeweglich angeordnet. Der Strömungskörper 8 ist hierbei so ausgebildet und angeordnet, daß er im wesentlichen nur seitlich vom strömenden Medium umflossen wird. Außerhalb des Strömungskanals 1 ist auf der Drehachse 9 ein Stellhebel angeordnet. Der Stellhebel 10 ist hierbei über die Drehachse

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starr mit dem Strömungskörper 8 verbunden. Dadurch werden die auf den Strömungskörper 8 wirkenden Stellkräfte nach außen übertragen. An dem Stellhebel 10 ist ein Gestänge 11 angelenkt, durch das das Regelventil 7 beeinflußt wird. Der Stellhebel 10 weist weiterhin eine Kulisse 13 auf, in der ein mit dem zugehörigen Einzelrad starr verbundenes Kopplungselement 14 beweglich angeordnet ist. Wahlweise kann gleichzeitig über ein zusätzliches Gestänge 12 auch das Stellventil 4 im Rohrleitungssystem 2 beeinflußt werden (in FIG 1 gestrichelt dargestellt).

Beidseitig symmetrisch zum Strömungskörper 8 sind im auslaßseitigen Teil des Strömungskanals 1 Druckrohrabgänge 15,16 vorgesehen, die mit einer Differenzdruckhydraulik 17 verbunden sind. Einlaßseitig ist im Strömungskanal 1 ein von außen steuerbares Strömungsleitelement 18 vorgesehen.

In dem in FIG 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Strömungskanal 1 in Richtung der Längsachse des Fahrzeugs angeordnet (Pfeil 19). Es sind jedoch auch andere Anordnungen des Strömungskanals denkbar. Durch die in FIG 1 dargestellte Anordnung des Strömungskanals 1 verläuft in vorteilhafter Weise die Richtung des strömenden Mediums parallel zur Längsachse des zugeordneten Fahrzeugteils.

Durch das strömende Medium wird bei einem Geradeaus-Lauf der Strömungskörper 8 in der gezeigten Stellung gehalten und übt auf diesen eine Richtungskraft aus. Diese Richtungskraft ist abhängig von der Durchflußmenge des strömenden Mediums. Diese kann durch das Stellventil 4 geändert werden, wodurch die Arbeitspunktlage für den Geradeaus-Lauf einstellbar ist. Sollten Schlingerbewegungen im Fahrzeug auftreten, kann durch das Stromungsleitelement 18 eine asymmetrische Aufteilung des strömenden Mediums im Strömungskanal 1 erzielt und damit eine von der Schlingerbewegung abhängige Vor- oder Nachspur des zugeordneten Einzelrades zur Stabilisierung des Geradeaus-Laufs eingestellt werden.

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Bei Einlauf in einen Gleisbogen läuft das kurvenäußere Einzelrad mit seinem Spurkranz die Fahrkante des Schienenkopfes an. Ist die dabei am Spurkranz auftretende Anlaufkraft größer als die durch das strömende Medium erzielte Richtungskraft, dann stellt sich das Einzelrad aufgrund seiner horizontalen Drehbeweglichkeit in die Einlauftangente des Schienenbogens ein. Über das Kopplungselement 14 wird dabei die Radebenenstellung winkelgetreu auf den Strömungskörper 8 übertragen. Mit dem Verstellen des Strömungskörpers 8 wird über den Stellhebel 10 und das Gestänge 11 das Regelventil 7 betätigt. Dadurch wird der Druck-Nebenschlußkreis 6 geöffnet, was zu einer Reduzierung der Durchflußmenge im Strömungskanal 1 und damit zu einer Herabsetzung der Richtungskräfte am Strömungskörper 8 führt. Mit der Herabsetzung der Richtungskräfte tritt eine Entlastung des Spurkranz-Druckpunktes um die Stellkraftkomponente ein.

Zusätzlich oder alternativ zur Regelung der Richtungskraft über den Druck-Nebenschlußkreis 6 und das Regelventil 7 kann die Durchflußmenge auch direkt im Rohrleitungssystem 2 mittels des Stellventils 4 geregelt werden. Das Stellventil 4 ist hierzu über den Stellhebel 10 und das Gestänge 11 und 12 mit dem Strömungskörper 8 verbunden.

Die vorbeschriebenen Regelvorgänge werden nur wirksam, wenn eine vorgebbare Ausschwenktoleranz des Einzelrades überschritten wird. Dies erfolgt im Hinblick auf die Überlagerung eines um die Nullage symmetrisch oszillierenden Ausschlages um einen Sinuslauf des Einzelrades zu simulieren.

Während der Kurvenfahrt treten aufgrund der Auslenkung des Strömungskörpers 8 innerhalb des Strömungskanals 1 unterschiedliche Druckverhältnisse auf. Zur ausgeschwenkten Seite des Strömungskörpers 8 hin entsteht hierbei proportional zu seiner Auslenkung ein höherer, auf der anderen Seite ein niedrigerer

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Druck. Diese unterschiedlichen Drücke werden über die Druckrohrabgänge 15 und 16 der Differenzdruckhydraulik 17 zugeführt. Über die Differenzdruckhydraulik 17 wird mittels eines Gestänges 20' das kurveninnere Einzelrad gelenkt. 5

Die in den FIG 2 und 3 dargestellten Strömungskörper 8 sind ebenso wie der Strömungskörper in FIG 1 symmetrisch ausgebildet. An den beiden Seiten, die im wesentlichen vom Strömungsmedium umflossen sind, ist jeweils ein Leitwerkteil 29 und 30 (FIG 2) bzw. 31 und 32 (FIG 3) angeordnet. Aufgrund der symmetrischen Form des Strömungskörpers 8 sowie seiner symmetrischen Anordnung im Strömungskanal (siehe FIG 1) sind die beiden Leitwerkteile 29 und 30 bzw.31 und 32 ebenfalls symmetrisch angeordnet und ausgebildet. Durch die Leitwerkteile 29 bis 32 bleibt insbesondere auch während einer Schrägstellung des Strömungskörpers 8 (Verschwenken aus seiner Nullage heraus aufgrund der winkelgetreuen übertragung der Radebenenstellung) die laminare Strömung entlang des Strömungskörpers 8 erhalten. Durch die Leitwerkteile 29 bis 32 wird die Wirbelbildung von dem (in Strömungsrichtung betrachtet) hinteren Ende des Strömungskörpers 8 nach außen (in Richtung der Innenseite des Strömungskanals 1) verlegt. Eine Berührung der Innenseite des Strömungskanals 1 durch den Strömungskörper 8 wird damit zuverlässig verhindert.

Die Form der Leitwerkteile 29 und 30 bzw.31 und 32 ist nicht auf die in FIG 2 und 3 dargestellte Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr kann in vorteilhafter Weise sowohl die Form der Leitwerkteile 29-32 als auch ihre Lage am Strömungskörper 8 sowie die Anzahl der benötigten Leitwerkteile dem jeweiligen Anwendungsfall (z.B. Form und Größe des Strömungskanals oder Art des strömenden Mediums) angepaßt werden (z.B. nach Art von Spoilern).

Claims (4)

90 G 85 6 3 DE Schutzansprüche

1. Einzelrad-Steuervorrichtung für wenigstens ein horizontal drehbewegliches Einzelrad eines Fahrzeuges, insbesondere Schienenfahrzeuges, mit einer diesem zugeordneten Richtungsvorgabe-Einrichtung, die folgendes umfaßt:

a) Einen Strömungskanal (1) für ein strömendes Medium,

b) einen im Strömungskanal (1) in der Strömung schwenkbar angeordneten und mit dem Einzelrad gekoppelten Strömungskörper (8) für die Übernahme der Strömungsrichtung zwecks Übertragung auf das Einzelrad sowie

c) eine Einrichtung (4,6,7) zur Druck- und/oder Geschwindigkeitsänderung des strömenden Mediums, die aktiviert wird, wenn vom Einzelrad auf den Strömungskörper (8) eine Richtungsänderungskraft ausgeübt wird, und

d) am Strömungskörper (8) ein Leitwerk (29-32) zur Stabilisierung des Strömungsverlaufs.

2. Einzelrad-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Leitwerk (29-32) seitlich am Strömungskörper (8) angeordnet ist.

3. Einzelrad-Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein symmetrisch ausgebildeter Strömungskörper (8) auf jeder Seite ein entsprechendes Leitwerkteil (29-32) aufweist.

4. Einzelrad-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Leitwerk wenigstens ein in Form eines Spoilers ausgebildetes Leitwerkteil (29-32) umfaßt.