EP0393177A1 - Neigungskompensator für schnellfahrende fahrzeuge, insbesondere schienenfahrzeuge. - Google Patents

Neigungskompensator für schnellfahrende fahrzeuge, insbesondere schienenfahrzeuge.

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EP0393177A1
EP0393177A1 EP89910596A EP89910596A EP0393177A1 EP 0393177 A1 EP0393177 A1 EP 0393177A1 EP 89910596 A EP89910596 A EP 89910596A EP 89910596 A EP89910596 A EP 89910596A EP 0393177 A1 EP0393177 A1 EP 0393177A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
transverse
preferably according
car body
air springs
floating
Prior art date
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EP89910596A
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English (en)
French (fr)
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EP0393177B1 (de
Inventor
Richard Schneider
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Schweizerische Industrie Gesellschaft
Original Assignee
Schweizerische Industrie Gesellschaft
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Publication date
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Publication of EP0393177A1 publication Critical patent/EP0393177A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0393177B1 publication Critical patent/EP0393177B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL 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
    • B61F5/00—Constructional 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
    • B61F5/02—Arrangements permitting limited transverse relative movements between vehicle underframe or bolster and bogie; Connections between underframes and bogies
    • B61F5/22—Guiding of the vehicle underframes with respect to the bogies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL 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
    • B61F5/00—Constructional 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
    • B61F5/02—Arrangements permitting limited transverse relative movements between vehicle underframe or bolster and bogie; Connections between underframes and bogies
    • B61F5/22—Guiding of the vehicle underframes with respect to the bogies
    • B61F5/24—Means for damping or minimising the canting, skewing, pitching, or plunging movements of the underframes

Definitions

  • the present invention relates to a device for compensating for the inclined position of the car body of a rail vehicle when traveling at high speeds, and for reducing the centrifugal forces that occur in order to keep the loads on the traveler within limits in which a pleasant driving experience arises.
  • a rail vehicle traveling with centrifugal force through an arch with an elevated track tends to tilt its car body outwards.
  • an active inclination system e.g. According to DE-OS 24 34 143, in which the body of a rail vehicle is tilted by means of control and adjusting elements about a horizontal longitudinal axis into a relatively equal angle towards the inside of the curve
  • a passive inclination system e.g. according to DE-OS 25 12 008, in which the car body of a rail vehicle is suspended swinging like a pendulum and the longitudinal axis of the tilting movement towards the inside of the bow lies above the center of gravity of the vehicle.
  • a passive system is envisaged in which the inclination compensator in the form of an articulated corner compensates for the urge of the car body to incline outwards and, supported by an energy store, is converted into an inclination of the same towards the inside of the curve.
  • the solution according to the invention makes use of elements known per se, but with the aim of using them to overcome all parasitic stiffnesses of the system which make it difficult for the body of the vehicle to tilt towards the inside of the bend, as determined by the kinematics of the articulated corner.
  • transverse air springs which are arranged horizontally between the bogie and the body and in pairs, oppositely arranged and communicatively connected to one another, can serve as energy stores, which due to their negative rigidity are inherently unstable. Between you and the rest of the system, the energy stored in the transverse air springs is only transferred back and forth to overcome the parasitic stiffness to tilt the car body towards the inside of the car, i.e. it is exchanged, but not supplied externally.
  • EP-PS 0 128 126 already discloses air springs arranged in pairs horizontally between the bogie and the body, which, however, essentially serve to dampen the horizontal forces and with which the body is triggered by control impulses above the bogie in the sense of a bow-dependent transverse play limitation, and otherwise rittig , can be performed.
  • the inclination of the body of the transverse air spring tends to vary the inside angle of the car body in widely comparable ranges, as is otherwise only possible with an active tilting system.
  • the inclination compensator can be supported by further additional transverse springs which are arranged in series with the actual car body suspension system.
  • transverse air springs are used for energy exchange and damping the tilting movement
  • special training forms alternatively or cumulatively allow an integrated longitudinal driver, as well as vertical emergency support / lift-off protection and a speed-dependent car body transverse play limitation when traveling through bends.
  • the present solution allows the leveling linkage of the vertical car body suspension to be placed in such a way that neither under the influence of the car body inclination or any transverse movements, nor as a result of a pivoting deflection when traveling through bends, does the result be an inclined position of the measuring rod, and is thus apt DE-PS 33 11 989 known from the prior art, complex arrangement can be avoided Preferred exemplary embodiments of the invention are subsequently explained in detail with reference to a drawing
  • Fig. 1 is a schematic representation of a
  • Fig. 2 shows a cross section through another vehicle with an inclination compensator, with energy storage in the form of a transverse air suspension.
  • FIG. 3 is a perspective view of a floating cross member according to FIG. 2
  • Fig. 4 shows a cross section according to FIG. 2, but with a variant of the floating trauerse
  • FIG. 5 is a plan view of a floating trauerse according to FIG. 4
  • FIG. 6 shows a cross section according to FIG. 2, but without transverse air suspension
  • Fig. 7 is a detailed representation of the cross-air suspension in partial section
  • Fig. 8 is a circuit diagram of the cross-air suspension one
  • FIG. 1 shows the schematic representation of a rail vehicle in the elevated track curve 10, reduced to the essential elements.
  • a car body 1 is guided by means of a tilt compensator 3 on a bogie, not shown.
  • the tilt compensator 3 prevents an inclined position of the car body 1 in the elevated track 10 towards the outside of the bend and essentially works in combination with an articulated corner 4.
  • This is formed from a roll stabilizer 5 fastened to the bogie frame with the two articulated supports 6, 6 'arranged on the side and one floating stored trauerse 8.
  • the schematic representation includes the following three driving conditions:
  • the inclination compensator 3 compensates for an inclined position of the car body 1 towards the outside of the bend when the bend is traveling, by supporting and setting up the outer joint support 6, preferably with a transverse air spring pair 33, 33 'described under FIG. 7, as energy store 49 the floating traverse 8 forces a horizontally directed rotary movement.
  • the car body 1 which has a normal cross section for UlC-standardized vehicles and which is preferably equipped with a speed-dependent cross-clearance limitation, fits into an internationally defined boundary profile 9.
  • a car body 1 overlooked with an inclination compensator 3 can therefore pass through the profile without e.g. in the roof area or on the lower edge of the car body, as is otherwise necessary, a characteristic, bank-related indentation of the car body contour 61 must be made.
  • a vehicle equipped with a tilt compensator 3 has a passive tilt system with which the tilt angle of the car body (1) assumes comparable values to the inside of the curve, as can otherwise only be achieved with an active tilt system.
  • a bogie frame 12 is supported in a known manner on two wheel sets 11 with the likewise known means of axle guidance and suspension.
  • a car body suspension 16 is arranged for vertical cushioning of the car body 1 in a known manner.
  • This consists of a known combination of an air spring 18, 18 'and an emergency spring 17, 17' arranged underneath, which can be designed as a rubber layer spring.
  • a traverse 8 rests on the car body suspension 16, floatingly supported between it and an additional transverse suspension 23 connected in series for this purpose.
  • additional transverse springs as described under FIG. 3, are each tensioned together in pairs and thus carry the car body 1.
  • the additional transverse suspension 23 connected in series with the car body suspension 16 allows the car body 1 to be unscrewed above the bogie 2 as a result of bowing.
  • the additional transverse suspension 23 is used to achieve good driving comfort values in the transverse direction.
  • the transverse stiffness of this suspension is therefore preferably dimensioned such that the transverse stiffness of the overall system, reduced to the center of gravity of the body, assumes an optimum value for driving comfort in the transverse direction, for example 0.5 Hz.
  • the characteristic curve of the additional transverse suspension 23 can be used for this purpose linear, progressive or degressive according to the respective requirements.
  • the floating traverse 8 is connected to the body 1 with trailing arms 34, 34 'as described in FIG. 3.
  • the floating crossmember 8 is connected to the bogie frame 12 in the form of an articulated corner 4. This is formed from a roll stabilizer 5 mounted on the cross member 15 of the bogie frame 12 in two horizontal pivot bearings 29, 29 'and the two, at the ends of which in a joint 30, 30' each joint supports 6 and 6 '.
  • the articulated supports 6 and 6 ' are inclined upwards and are attached to the floating traverse 8 in the articulation points 31, 31' in such a way that they force them into a horizontally directed rotational movement during transverse movement.
  • the floating traverse 8 has a central, downward pivot 32 which engages between two horizontally arranged transverse air springs 33, 33 ', which in turn are supported in the transverse direction on two auxiliary long beams 14, 14'.
  • the joint corner 4 described to uor forms together with the pivot 32 and the two transverse air springs 33, 33 'serving as energy store 49 the inclination compensator 3, which generates a slanted position of the car body 1 towards the inside during fast bend travel, but otherwise the vertical deflection of the car body Suspension 16 releases.
  • the articulated corner 4 can also be arranged in pairs, so that two roll stabilizers are used at the same time, which in turn are connected to the floating traverse 8 in the manner shown by means of two articulated supports.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of a floating crossmember 38. This rests on its underside on the indicated car body suspension 16 and is connected via an additional transverse suspension 23 to the car body 1, not shown, located above it.
  • the additional transverse springs 19 and 21, 20 and 22, ' and 19' and 21 ', 20' and 22 ' are each clamped together in pairs with the clamping screws 24, 25 and 24', 25 'in order to absorb any torque that may occur due to longitudinal impacts to be able to.
  • an elastic transverse stop 26 consisting of two transverse buffers 27, 27 ', for example on the floating traverse 38, while the stop surfaces, not shown, are assigned to the car body.
  • the articulation of the floating traverse 38 is carried out by trailing arms, which release a movement of the floating traverse 38 in the vertical and transverse directions, but block in the longitudinal direction.
  • FIGS. 4 and 5 show a further preferred embodiment of the invention.
  • a car body 1 is supported on a bogie 2 equipped with an inclination compensator 3.
  • the inclination compensator 3 consists of the articulated corner 4 formed by the roll stabilizer 5 with the articulated supports 6, 6 'and a floating traverse 48, supported by the two transverse air springs 33, 33' serving as an energy store 49, between which a pivot 32 is inserted.
  • the floating traverse 48 rests here between the vertical car body suspension 16 and the simpler form of an additional transverse suspension 43, which consists of additional transverse springs 39, 40, 41, 42 inserted into the floating traverse 48.
  • transverse buffer 27, 27 ' which is provided on the side of the floating traverse 48 in a rotationally symmetrical arrangement, the body 1 having the corresponding stop surfaces 28, 28'.
  • the articulation of the floating traverse 48 is carried out, for example, by two longitudinal links 34, 34 'located in a rotationally symmetrical arrangement, which release movement of the traverse 48 in the vertical and transverse directions, but block in the longitudinal direction.
  • the damping of the horizontal vibrations between the floating traverse 48 and the body 1 can either be taken over by a corresponding material quality of the spring elements 39, 40, 41, 42 of the additional transverse suspension 43, or by a hydraulic damper arranged between the floating traverse 48 and body 1 44. 90/03906
  • this pairing also assumes the function of longitudinally eccentric emergency support of the car body 1 in the event of an arc travel when the air springs 18, 18 ′ of the car body suspension 16 are operated without pressure.
  • roller 45 and stop 46 absorbs the wheel load changes that occur during operation of the emergency springs 17, 17 'in such a way that the
  • FIG. 6 An example of use shown in FIG. 6 is essentially identical to the embodiment described in FIG. 2, but deliberately dispenses with the energy store 49 that supports the quadrilateral joint 4.
  • the vertical car body suspension 16 provides the supportive effect has a negative transverse stiffness.
  • the floating crossmember 8 has a pivot pin 52, which takes over the longitudinal entrainment between the bogie 2 and the body 1 in a known manner via a lemniscate yoke 50 by means of two steering rods 51, 51 '.
  • This application example is intended to show that known bogie types can be converted to inclination compensation according to the invention at any time with relatively little effort.
  • FIG. 7 shows the detailed illustration of the energy store 49 already mentioned in the form of two transverse air springs 33, 33 ′, which are arranged in the bogie pitch center and are as unstable as possible. These are clamped in pairs in opposite directions between the pivot 32 projecting from a floating crossmember 8, 38, 48 and the two auxiliary long beams 14, 14 'of the bogie frame 12.
  • the two transverse air springs 33, 33 ' With the two transverse air springs 33, 33 ', the inclination of the car body 1, which is predetermined by the kinematics of the four-bar linkage 4, is supported when traveling through bends.
  • the two transverse air springs 33, 33 ' have a negative stiffness and help as energy store 49 to overcome the parasitic stiffness of the rest of the system by releasing energy to the rest of the system for the purpose of the tilting process.
  • the angle of inclination of the car body 1 can be varied in a wide range inside, as is otherwise only possible with an active tilting system.
  • the two transverse air springs 33, 33 ' are preferably connected to one another in a communicating manner via a throttle orifice 53 serving for damping, so that a horizontal damper 44 can be omitted.
  • Each transverse air spring 33, 33 ' has a rolling bellows 54, 54', which between an outer guide 55, 55 'fastened to the pivot 32 and a cone 56, 56' fastened to the auxiliary long beam 14, 14 'of the bogie frame 12 the shape shown is clamped. _
  • the stiffness of the energy store 49 can also be varied via the internal pressure of the two transverse air springs 33, 33 ', which for this purpose are connected to the vertical car body suspension 16 either directly or via corresponding additional valves and are preferably controlled as a function of the load.
  • the bellows 54, 54 'of the two transverse air springs 33, 33' have, on their inside, horizontally opposite, driving areas 57, 57 'and 58 covering the area of the largest diameter of the cones 56, 56' , 58 'on.
  • the free longitudinal play and the required stiffness in the longitudinal direction can either be provided by appropriately designing the driving surfaces 57, 57 'and 58, 58' with rubber or plastic pads, or / and by specifically shaping the respective area on the outer guides 55, 55 'can be achieved.
  • the bellows 54, 54 'of the two transverse air springs 33, 33' have, on their inner side, vertically opposite, the area of the largest diameter of the cones 56, 56 'covering stop surfaces 59, 59 'and 60, 60'.
  • the abutment surfaces 59, 59 * and 60, 60 ' can also be varied either by appropriate training with rubber or plastic pads, or by targeted shaping of the respective area on the outer guides 55, 55'.
  • the transverse air springs 33, 33 ' are influenced in such a way that the car body 1 fits into the conditions of an arc-dependent transverse play limitation, which may differ depending on the inside and outside of the curve.
  • Figure 8 shows an example . Circuit diagram for the speed-dependent cross-clearance limitation of a car body 1 when traveling through bends, in which the two transverse air springs 33, 33 'are controlled by a speed-dependent changeover valve 63.
  • the lower position of the changeover valve 63 shown, with its de-energized state, corresponds to a slow curve travel up to approx. 40 km / h, in which the two transverse air springs 33, 33 'crosswise with the two, the transverse path of the floating traverse 8, 38, 48 tapping position valves 62, 62 'are connected.
  • the energy store 49 is interrupted and the inclination compensator 3 is returned to its central position by the position valves 62, 62 '.
  • An electrical control pulse pushes the changeover valve from a driving speed of approximately 40 km / h into an upper position, in which the two transverse air springs 33, 33 'are communicatively connected to one another via a throttle orifice 53 and thus release the energy store 49, so that the tilt compensator 3 can exert its effect according to the invention.
  • the transverse air springs 33, 33 ' may be topped up, for example, from the air springs 18, 18' of the car body suspension 16 or directly from the feed line of the car body 1.

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Description

Neigungskompensator für schnellfahrende Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge
Die υorliegende Erfindung betrifft eine Uorrichtung zur Kompensation der Schräglage des Wagenkastens eines Schienenfahrzeuges bei Bogenfahrt mit hohen Geschwindigkeiten, sowie der Uerringerung der dabei auftretenden Fliehkräfte, um die Belastungen für den Reisenden in solchen Grenzen zu halten, in denen sich ein angenehmes Fahrgefühl einstellt.
Mit den allgemeinen Bemühungen zur Steigerung der Reisegeschwindigkeit im Schienenυerkehr geht eng einher das Problem, hohe Fahrgeschwindigkeiten auch in den Bögen uneingeschränkt beibehalten zu können.
Uorhandene Gleisanlagen weisen, um die Wirkung der Zentrifugalkraft bei Bogenfahrt ausgleichen zu können, in den Bögen gewisse Ueberhöhungsbeträge auf. Diese υerrnögen jedoch in Abhängigkeit υom Bogenradius die auftretenden Fliehkräfte nur bis zu einer bestimmten Geschwindigkeit zu kompensieren.
Darüberhinausgehende Fahrgeschwindigkeiten erhöhen zugleich die in Bezug auf die Fahrtrichtung seitlich wirkenden Kräfte, welche auf den Reisenden während der Bogenfahrt dann unangenehm einwirken.
Ein so mit Fliehkraft-Ueberschuss durch einen Bogen mit überhöhtem Gleis fahrendes Schienenfahrzeug tendiert zur Neigung seines Wagenkastens nach bogenaussen.
Diese Situation ist jedoch unerwünscht, da dem System in die falsche Richtung weisende Lagewinkel auferlegt werden. Die Folge ist eine wesentliche Komfort-Beeinträchtigung für die Reisenden, sowie ein unerlaubtes Ueberschreiten des υorgegebenen Lichtraumprofils bei einem nicht eigens angepassten Wagenkasten-Querschnitt.
In diesem Sinne gilt es, eine derartige, nach bogenaussen gerichtete Schräglage des Wagenkastens so zu kompensieren, dass gleichzeitig die auf den Reisenden einwirkende überschüssige Fliehkraft abgebaut wird.
Dies bedeutet, dem Wagenkasten eines Schienenfahrzeuges zur Uerwirklichung υon erhöhten Bogengeschwindigkeiten eine, zur bogeninnenseite hin gerichtete Schräglage aufzuzwingen.
Im Stand der Technik bedient man sich hierzu bislang zwei Betriebsweisen: entweder eines aktiυen Neigungssystems, z.B. g.e äss DE-OS 24 34 143, bei dem der Wagenkasten eines Schienenfahrzeuges mittels Steuer- und Uerstellelementen um eine waagerechte Längsachse in einen υerhältnisgleichen Winkel nach bogeninnen gekippt wird, oder eines passiυen Neigungssystems, z.B. gemäss DE-OS 25 12 008, bei dem der Wagenkasten eines Schienenfahrzeuges pendeiförmig schwingend aufgehängt ist und die Längsachse der nach bogeninnen gerichteten Kippbewegung jeweils oberhalb des Fahrzeugεchwerpunktes liegt.
Beiden vorgenannten Betriebsweisen gemeinsam ist jedoch der Nachteil, dass sich in Abhängigkeit ihrer jeweiligen Drehpolhöhe spezielle, und ein für jedes System unterschiedlicher Querschnitt des Wagenkastens ergeben.
Während bei einem aktiυen System zwar jegrnögliche Kompensation des Neigewinkels erreicht werden kann, wird sie doch mit einem sehr hohen Aufwand an Steuerung und Mechanik erkauft.
Bei einem passiυen System hingegen sind die diesbezüglichen Aufwendungen wesentlich geringer, es ist aber auch die entsprechende Kompensation des Neigewlnkels bescheidene . Daher bezweckt die υorliegende Er.findung die Uorteile der beiden υorgenannten Systeme miteinander zu υerbinden und zudem noch den, beiden Lösungen anhaftende Nachteil eines speziellen Wagenkasten-Querschnitts zu eliminieren.
Erreicht wird dies durch die Massnahme gemäss einem der Ansprüche. Es wird ein passiυes System υorgesehen, bei dem mit einem Neigungskompensator in Form eines Gelenkυierecks bei Bogenfahrt der Drang des Wagenkastens zur Neigung nach bogenaussen kompensiert und, durch einen Energiespeicher unterstützt, in eine Neigung desselben nach bogeninnen umgesetzt wird .
Hierbei bedient sich die erfindungsgernässe Lösung an sich bekannter Elemente, jedoch mit dem Ziel, mit diesen sämtliche parasitären Steifigkeiten des Systems zu überwinden, welche ein durch die Kinematik des Gelenkυierecks υorgegebenes Neigen des Wagenkastens nach bogeninnen erschweren.
Als Energiespeicher können zwei, zwischen Drehgestell und Wagenkasten horizontal, paarweise entgegengesetzt angeordnete und kommunizierend miteinander verbundene Quer-Luftfedern dienen, die sich aufgrund ihrer negativen Steifigkeit an sich labil υerhalten. Zwischen Ihnen und dem übrigen System wird so die in den Quer-Luftfedern gespeicherte Energie zur Ueberwindung der parasitären Steifigkeiten zum Neigen des Wagenkastens nach bogeninnen einzig hin- und herυerlagert, das heisst ausgetauscht, jedoch nicht υon aussen zugeführt.
Mit der EP-PS 0 128 126 sind bereits horizontal zwischen Drehge¬ stell und Wagenkasten paarweise angeordnete Luftfedern bekannt, die jedoch im Wesentlichen der Dämpfung der HorizontalkräfLe dienen und mit denen der Wagenkasten per Steuerimpuls über dem Drehgestell im Sinne einer bogenabhängigen Querspielbegrenzung, und ansonsten rnittig, geführt werden kann. Bei der erfingundgemässen Lösung wird hingegen im wesentlichen durch Uariation der Steifigkeit des Quer-Luftfederpaars der Nei¬ gewinkel des Wagenkastens nach bogeninnen in υergleichbar weiten Bereichen υariiert, wie dies ansonsten nur mit einem aktiυen Neigesystem möglich ist.
Zur Erzielung eines guten Querkomforts, auch bei zu niedrigen Drehpolhöhen oder bei Nichtausnutzung der Fliehkraftneigung kann der Neigungskompensator υon weiteren Zusatzquerfedern unter¬ stützt werden, welche in Serie zum eigentlichen Wagenkasten-Federungssystem angeordnet sind.
Dienen die Quer-Luftfedern dem Energie-Austausch und der Dämp¬ fung der Neigebewegung, so erlauben besondere Ausbildungsformen alternatiυ oder kumrnulierend eine integrierte Längsmitnahrne, so¬ wie eine υertikale Notabstützung/Abhebesicherung und eine ge¬ schwindigkeitsabhängige Wagenkasten-Querspielbegrenzung bei Bogenfahrt.
Durch diese multifunktionale Ausbildung der Quer-Luftfedern hebt sich die Lösung auch im Detail deutlich υon dem, in der DE-OS 22 46 881 gezeigten Stand der Technik ab, wo υerbleichbare Funktionen nur durch sehr aufwendige Anordnungen erreicht werden.
Gleichzeitig erlaubt die υorliegende Lösung eine Plazierung des Niυeaureguliergestänges der υertikalen Wagenkasten-Federung derart, dass weder unter dem Einfluss der Wagenkasten-Neigung oder allfälliger Querbewegungen, noch infolge eines Drehgεstell- ausschlags bei Bogenfahrt eine Schrägstelluπg der Messstange die Folge ist, und so eine ge äss DE-PS 33 11 989 aus dem Stand der Technik her bekannte, aufwendige Anordnung vermieden werden kann Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anschliessend anhand einer Zeichnung im einzelnen erläutert
Dabei zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines
Fahrzeug-Querschnitts mit Neigungskornpensation im überhöhten Gleis
Fig. 2 einen Querschnitt durch ein weiteres Fahrzeug mit einem Neigungskompensator, mit Energiespeicher in Form einer Quer-Luftfederung .
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer schwimmenden Traverse gemäss Fig. 2
Fig. 4 einen Querschnitt ge äss Fig. 2, jedoch mit einer Variante der schwimmenden Traυerse
Fig. 5 eine Draufsicht auf eine schwimmende Traυerse gemäss Fig. 4
Fig. 6 einen Querschnitt gemäss Fig. 2, jedoch ohne Quer-Luftfederung
Fig. 7 eine detaillierte Darstellung der Quer-Luftfederung im Teilschnitt
Fig. 8 ein Schaltschema der Quer-Luf federung eines
Neigungskompensators für die geschwindigkeitsabhängige Querεpielbegrenzung eines Wagenkastens bei Bogenfahrt. Fig. 1 zeigt die schematische Darstellung eines Schienenfahrzeuges im überhöhten Gleisbogen 10, reduziert auf die wesentlichen Elemente.
Hierbei ist ein Wagenkasten 1 mittels eines Neigungskompensators 3 auf einem nicht dargestellten Drehgestell geführt. Der Neigungskompensator 3 υerhindert eine Schräglage des Wagenkastens 1 im überhöhten Gleis 10 nach bogenaussen und arbeitet im wesentlichen in Kombination mit einem Gelenkυiereck 4. Dieses wird gebildet aus einem, am Drehgestellrahmen befestigten Wankstabilisator 5 mit den beiden seitlich angeordneten Gelenkstützen 6, 6' und einer schwimmend gelagerten Traυerse 8.
Die schematische Darstellung beinhaltet die drei folgenden Fahrtzustände:
- dick gezeichnet, die Stellung eines Fahrzeugs mit
Neigungskornpensation im überhöhten Gleis bei einer
2 Querbeschleunigung υon beispielsweise 1,8 m/S
- strichliert dargestellt, dasselbe Fahrzeug, jedoch alle beweglichen Elemente als starr angenommen
- dünn gezeichnet, dasselbe Fahrzeug im überhöhten Gleis bei Stillstand und Hangabtrieb nach bogeninnen.
Der Deutlichkeit halber sind einige Elemente in separaten Figuren detailliert dargestellt, die jedoch in der jeweils beschriebenen Form zusammenwirken. Mit dem Neigungskompensator 3 wird bei Bogenfahrt eine Schräglage des Wagenkastens 1 nach bogenaussen kompensiert, indem sich die bogenäussere Gelenkstütze 6, υorzugsweise υon einem, unter Figur 7 beschriebenen, eine negative Steifigkeit aufweisendes Quer-Luftfederpaar 33, 33' als Energiespeicher 49 unterstützt, aufstellt und der schwimmenden Traυerse 8 eine horizontal gerichtete Drehbewegung aufzwingt.
Hierbei ergibt sich in den Schnittpunkten der Wirklinien υon den beiden Gelenkstangen 6 , 6 ' ein Momentan-Zentrum M. bis -* , um das der Wagenkasten 1 in seiner Längsachse nach bogeninnen geneigt wird. Ein Schwerpunkt S. bis S, erfährt hierbei eine leichte Horizontalυerschiebung .
Unter den beiden Extrerπbedingungen gemäss den Stellungen M. und M. fügt sich der Wagenkasten 1, der einen normalen Querschnitt für UlC-standardisierte Fahrzeuge aufweist und der υorzugsweise mit einer geschwindigkeitsabhängigen Querspielbegrenzung ausgestattet ist in ein international υorgegebenes Umgrenzungsprofil 9.
Ein mit Neigungskompensator 3 υersehener Wagenkasten 1 ist somit profilgängig, ohne dass z.B. im Dachbereich oder an der Wagenkasten-Unterkante, wie sonst erforderlich, ein charakteristischer, querneigungsbedingter Einzug der Wagenkastenkontur 61 υorgenommen werden muss.
Als erfindungswesentlich gilt die Tatsache, dass ein mit Neigungskompensator 3 ausgerüstetes Fahrzeug ein passiυes Neigesystem aufweist, mit dem άer Neigewinkel des Wagenkastens (1) nach bogeninnen υergleichbare Werte annimmt, wie sie sonst nur mit einem aktiυen Neigesyste erreichbar sind. Bei einer in Figur 2 gezeigten Ausführungsform ist ein Drehgestellrahmen 12 in bekannter Weise mit den ebenfalls bekannten Mitteln der Achsführung und -federung auf zwei Radsätzen 11 abgestützt. Auf jedem der beiden Langträger 13, 13' des Drehgestellrahmens 12 ist in bekannter Weise eine Wagenkasten-Federung 16 zur υertikalen Abfederung des Wagenkastens 1 angeordnet.
Diese besteht aus einer an sich bekannten Kombination einer Luftfeder 18, 18' und einer darunter angeordneten Notfeder 17, 17', welche als Gummischichtfeder ausgebildet sein kann. Auf der Wagenkasten-Federung 16 ruht, zwischen dieser und einer hierzu in Serie geschalteten Zusatz-Querfederung 23 schwimmend gelagert, eine Traυerse 8. Hierfür sind Zusatzquerfedern, wie unter Fig. 3 beschrieben, jeweils paarweise miteinander υerspannt und tragen so den Wagenkasten 1.
Die in Serie zur Wagenkasten-Federung 16 geschaltete Zusatz-Querfederung 23 gestattet das Ausdrehen des Wagenkastens 1 über dem Drehgestell 2 infolge Bogenfahrt. Insbesondere dient die Zusatz-Querfederung 23 der Erzielung guter Fahrkomfort-Werte in Querrichtung. Daher ist die Quersteifigkeit dieser Federung υorzugsweise so bemessen, dass die Quersteifigkeit des Gesa t-Systems reduziert auf den Wagenkasten-Schwerpunkt einen, für den Fahrkomfort in Querrichtung optimalen Wert annimmt, beispielsweise 0,5 Hz. Hierzu kann die Kennlinie der Zusatz-Querfederung 23 nach den jeweiligen Anforderungen linear, progressiv oder degressiv gewählt werden. Ein elastischer Queranschlag 26, bestehend aus zwei Querpuffern 27, 27' befindet sich zur Begrenzung des Querfederweges beispielsweise am Wagenkasten 1, während die zugehörigen Anschlagflächen 28, 28' an der schwimmenden Traverse 8 angeordnet sind. Weiterhin ist die schwimmende Traυerse 8 mit Längslenkern 34, 34' wie unter Fig. 3 beschrieben, mit dem Wagenkasten 1 verbunden. Nach unten hin ist die schwimmende Traverse 8 in Form eines Gelenkυierecks 4 mit dem Drehgestellrahmen 12 verbunden. Dieses wird gebildet aus einem am Querträger 15 des Drehgestellrahmens 12 in zwei horizontalen Drehlagern 29, 29' gelagerten Wankstabilisator 5 und den beiden, an dessen Enden in je einem Gelenk 30, 30' befestigten Gelenkstützen 6 und 6 ' .
Die Gelenkstützen 6 und 6' sind nach oben hin konυergent geneigt und an der schwimmenden Traυerse 8 in den Gelenkpunkten 31, 31' so befestigt, dass sie dieser bei Querbewegung eine horizontal gerichtete Drehbewegung aufzwingen.
Ferner besitzt die schwimmende Traυerse 8 einen zentralen, nach unten gerichteten Drehzapfen 32, der zwischen zwei horizontal angeordnete Quer-Luftf dern 33, 33' eingreift, die sich ihrerseits in Querrichtung an zwei Hilfslangträgern 14, 14' abstützen.
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Das zuυor beschriebene Gelenkυiereck 4 bildet zusammen mit dem Drehzapfen 32 und den beiden, als Energiespeicher 49 dienenden Quer-Luftfedern 33, 33' den Neigungskompensator 3, der bei schneller Bogenfahrt eine Schräglage des Wagenkastens 1 nach bogeninnen erzeugt, ansonsten jedoch die υertikale Einfederung der Wagenkasten-Federung 16 freigibt.
Hierbei kann in einem weiteren Anwendungsbeispiel das Gelenkυiereck 4 auch paarweise angeordnet werden, so dass zwei Wankstabilisatoren gleichzeitig zum Einsatz kommen, die wiederum mittels je zwei Gelenkstützen in gezeigter Weise mit der schwimmenden Traυerse 8 verbunden sind.
Ausserdem befindet sich, zwischen Wankstabilisator 5 und Drehgestellrahmen 12 angeordnet, je ein Niveaureguliergestänge 7,7' zur Steuerung der Luftfedern 18, 18' der Wagenkasten-Federung 16. Diese Anordnung erlaubt ein Niveaureguliergestänge einfachster Art, da dessen Messstange 37, 37' keinerlei Einflüssen aus der Wagenkasten-Neigung oder allfälliger Quer- und Ausdrehbewegungen des Drehgestells 2 bei Bogenfahrt unterliegt.
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Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer schwimmend gelagerten Traverse 38. Diese ruht an ihrer Unterseite auf der angedeuteten Wagenkastenfederung 16 und ist über eine Zusatz-Querfederung 23 mit dem darüber befindlichen, nicht dargestellten Wagenkasten 1 verbunden. Hierfür sind die Zusatzquerfedern 19 und 21, 20 und 22, 'sowie 19' und 21', 20' und 22 ' jeweils paarweise mit den Spannschrauben 24, 25 sowie 24', 25' miteinander verspannt, um ein allfällig durch Längsstösse auftretendes Moment aufnehmen zu können.
Zur Begrenzung des Querfederweges befindet sich ein elastischer Queranschlag 26 , bestehend aus zwei Querpuffern 27, 27' beispielsweise an der schwimmenden Traυerse 38, während die nicht dargestellten Anschlagflächen dem Wagenkasten zugeordnet sind. Die Anlenkung der schwimmende Traυerse 38 wird υon Längεlenkern übernommen, die eine Bewegung der schwimmenden Traυerse 38 in Uertikal- und Querrichtung freigeben, jedoch in Längsrichtung sperren. Hierzu sind entweder zwei Längslenker 34, 34' in Gelenklagern 36 an der Aussenseite der schwimmenden Traυerse 38 angeordnet, oder ein zentraler Längslenker 35 über ein Gelenklager 36 in der Mitte der schwimmenden Traverse 38 befestigt und deren jeweiliges andere Ende über Gelenklager 36 mit den Wagenkasten 1 verbunden.
Bei der Anordnung mit einem zentralen Längslenker 35 wird die aus der Bogenfahrt zwischen Drehgestell 2 und Wagenkasten 1 resultierende Ausdrehbewegung ebenfalls von der Zusatz-Querfederung 23 übernommen . In den Figuren 4 und 5 ist eine weitere beυorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Hierbei ist ein Wagenkasten 1 auf einem mit einem Neigungskompensator 3 ausgerüsteten Drehgestell 2 abgestützt. Der Neigungskompensator 3 besteht aus dem, durch den Wankstabilisator 5 mit den Gelenkstützen 6, 6' und einer schwimmenden Traυerse 48 gebildeten Gelenkυiereck 4, unterstützt durch die beiden, als Energiespeicher 49 dienenden Quer-Luftfedern 33, 33' zwischen die ein Drehzapfen 32 eintaucht.
Die schwimmend gelagerte Traυerse 48 ruht hierbei zwischen der υertikalen Wagenkasten-Federung 16 und der υereinfachten Form einer Zusatz-Querfederung 43, die aus υier, in die schwimmende Traυerse 48 eingelegten Zusatzquerfedern 39, 40, 41, 42 besteht.
Die Begrenzung des Querfederweges wird υon je einem, in drehsymmetrischer Anordnung seitlich an der schwimmenden Traυerse 48 υorgesehenen Querpuffer 27, 27' übernommen, wobei der Wagenkasten 1 die entsprechenden Anschlagflächen 28, 28' aufweist.
Die Anlenkung der schwimmenden Traυerse 48 wird beispielsweise υon zwei, in drehsymmetrischer Anordnung aussenliegenden Längslenkern 34, 34' übernommen, die eine Bewegung der Traυerse 48 in Uertikal- und Querrichtung freigeben, jedoch in Längsrichtung sperren. Hierzu υerbinden die beiden Längslenker 34, 34' jeweils über Gelenklager 36 die schwimmende Traυerse 48 mit dem Wagenkasten 1.
Die Dämpfung der Horizontalschwingungen zwischen der schwimmenden Traυerse 48 und dem Wagenkasten 1 kann entweder durch eine entsprechende Materialqualität der Federelemenle 39, 40, 41, 42 der Zusatz-Querfederung 43 übernommen werden, oder durch einen, zwichen schwimmender Traυerse 48 und Wagenkasten 1 angeordneten hydraulischen Dämpfer 44. 90/03906
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Im Falle einer Bogenfahrt bei drύcklosem Betrieb der Quer-Luftfedern 33, 33' infolge eines Defekts stellt die Paarung υon mindestens einer, aussen an der schwimmenden Traυerse 48 mittig angeordneten Rolle 45 mit einem, durch seine Formgebung die Quercharakteristik bestimmenden Anschlag 46 ein passiυes Neigen des Wagenkastens 1 auch unter diesen Bedingungen sicher.
Ausserde übernimmt diese Paarung auch die Funktion zur längsexzentrischen Notabstützung des Wagenkastens 1 im Falle einer Bogenfahrt bei drucklosem Betrieb der Luftfedern 18, 18' der Wagenkasten-Federung 16.
Hierbei υermag die Paarung υon Rolle 45 und Anschlag 46 die beim Betrieb der Notfedern 17, 17' systembedingt auftretenden Radlaständerungen so aufzufangen, dass die
Entgleisungssicherheit des jeweils führenden, bogenäussern Rades beim υorlaufenden Drehgestell erhöht wird.
Falls nicht, wie unter Fig. 7 beschrieben in den Quer-Luftfedern 33, 33' υorgesehen, können an der schwimmenden Traυerse 48 auch , vier Abhebesicherungen 47 angebracht werden, die gegenüber Teilen des Wagenkastens 1 ein Kippen der Traverse 48 bei grösseren Längsstössen verhindern, diese aber in Querrichtung nicht in ihrer Bewegung einschränken.
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Ein in Figur 6 gezeigtes Anwendungsbeispiel ist im wesentlichen identisch mit der unter Figur 2 beschriebenen Ausführungsform, verzichtet hierbei jedoch bewusst auf den, das Gelenkviereck 4 unterstützenden Energiespeicher 49. In diesem Falle uss die unterstützende Wirkung durch die vertikale Wagenkasten-Federung 16 erfolgen, die hierzu eine negative Quersteifigkeit aufweist.
Ansonsten besitzt die schwimmende Traverse 8 einen Drehzapfen 52, der über ein Lemniskatenjoch 50 mittels zweier Lenkstangen 51, 51' in bekannter Weise die Längsmitnahme zwischen Drehgestell 2 und Wagenkasten 1 übernimmt.
Mit diesem Anwendungsbeispiel soll gezeigt werden, dass bekannte Drehgestellbauarten mit verhältnismässig geringem Aufwand jederzeit auf eine erfindungsgemässe Neigungskompensation umgerüstet werden können.
Dies wird insbesondere auch dadurch begünstigt, dass sich bei Anwendung des Neigungskompensators 3 für bestehende Fahrzeuge keine querneigungsbedingten Einschränkungen bezüglich der Wagenkastenkontur 61 ergeben.
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— 1b —
Figur 7 zeigt die detaillierte Darstellung des bereits vorher erwähnten Energiespeichers 49 in Form von zwei, möglichst im Drehgestell-Nickzentrum angeordneten, in sich instablen Quer-Luftfedern 33, 33' . Diese sind paarweise entgegengesetzt zwischen dem, von einer schwimmenden Traverse 8, 38, 48 herunterragenden Drehzapfen 32 und den beiden Hilfslangträgern 14, 14' des Drehgestellrahmens 12 eingespannt.
Mit den beiden Quer-Luftfedern 33, 33' wird bei Bogenfahrt das, durch die Kinematik des Gelenkvierecks 4 vorgegebene Neigen des Wagenkastens 1 nach bogeninnen unterstützt. Hierzu weisen die beiden Quer-Luftfedern 33, 33' eine negative Steifigkeit auf und helfen als Energiespeicher 49 die parasitären Steifigkeiten des übrigen Systems zu überwinden, in dem sie zum Zwecke des Neigevorgangs Energie an das übrige System abgeben.
Durch eine Variation der Steifigkeit der beiden Quer-Luftfedern 33, 33' kann im Zusammenspiel mit dem Gelenkviereck 4 der Neigewinkel des Wagenkastens 1 nach bogeninnen in vergleichbar weiten Bereichen variiert werden, wie dies ansonsten nur mit einem aktiυen Neigesystem möglich ist. Hierzu sind die beiden Quer-Luftfedern 33, 33' υorzugsweise über eine der Dämpfung dienende Drosselblende 53 kommunizierend miteinander υerbunden, so dass auf einen Horizontal-Dämpfer 44 υerzichtet werden kann.
Jede Quer-Luftfeder 33. 33' weist einen Rollbalg 54, 54', auf, der zwischen einer, am Drehzapfen 32 befestigten äusseren Führung 55, 55' und einem am Hilfslangträger 14, 14' des Drehgestellrahmens 12 befestigten Konus 56, 56' in der gezeigten Form eingespannt ist. _
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Durch diese Anordnung kann über die Formgebung des Konus 56, 56' und der äusseren Führung 55, 55' eine Aenderung der wirksamen Fläche der Quer-Luftfedern 33, 33' erreicht werden. Hierdurch und durch den, sich beim Abrollen des Rollbalges 54, 54' infolge Querbewegung ergebenden, jeweils veränderlichen wirksamen Durchmesser kann die Steifigkeit des Energiespeichers 49 variiert werden.
Eine Uariation der Steifigkeit des Energiespeichers 49 kann auch über den Innendruck der beiden Quer-Luftfedern 33, 33' erfolgen, die hierzu entweder direkt oder über entsprechende Zusatzυentile mit der vertikalen Wagenkasten-Federung 16 verbunden sind und υorzugsweise lastabhängig gesteuert werden.
Besondere Ausbildungsformen lassen die Querluftfedern 33, 33' zu einem multifunktionalen Element werden und erlauben entweder wahlweise oder kurπrπulatiυ eine integrierte Längsrnitnahme, eine- υertikale Notabstützung/Abhe'besicherung und eine geschwindigkeitsabhängige Querspielbegrenzung des Wagenkastens 1 bei Bogenfahrt.
Für eine integrierte Längsmitnahme zwischen Drehgestell 2 und Wagenkasten 1 weisen die Rollbälge 54, 54' der beiden Querluftfedern 33, 33' an ihrer Innenseite, horizontal gegenüberliegend, den Bereich des grössten Durchmessers der Konen 56, 56' überdeckende Mitnahmeflächen 57, 57' und 58, 58' auf.
Hierbei können das freie Längsspiel und die erforderlichen Steifigkeiten in Längsrichtung entweder durch entsprechende Ausbildung der Mitnahrπoflächen 57, 57' und 58, 58' mit Gummi- oder Kunsts fcoffpolstern, oder/und durch eine gezielte Formgebung des jeweiligen Bereichs an den äusseren Führungen 55, 55' erreicht werden. Für eine integrierte Notabstützung/Abhebesicherung zwischen Wagenkasten 1 und Drehgestell 2 weisen die Rollbälge 54, 54' der beiden Quer-Luftfedern 33, 33' an ihrer Innenseite, υertikal gegenüberliegend, den Bereich des grössten Durchmessers der Konen 56, 56' überdeckende Anschlagflächen 59, 59' und 60, 60' auf.
Hierbei können die Anschlagflächen 59, 59* und 60, 60' ebenfalls entweder durch entsprechende Ausbildung mit Gummi- oder Kunststoffpolstern, oder durch eine gezielte Forgebung des jeweiligen Bereichs an den äusseren Führungen 55, 55' υariiert werden .
Im Falle der sich, für die integrierte Längsmitnahme und der integrierten Notabstützung/Abhebesicherung jeweils um 90° υersetzt gegenüberliegenden Mitnahmen und Anschläge ergibt sich zweckmässigerweise eine entsprechend oυal ausgebildete äussere Führung 55, 55 ' .
Eine integrierte geschwindigkeitsabhängige Querspielbegrenzung dos Wagenkastens 1 bei Bogenfahrt lässt sich wie unter Figur 8 beschrieben erreichen. Dabei werden die Querluftfedern 33, 33' so beeinflusst, dass sich der Wagenkasten 1 in die gegebenenfalls nach bogeninnen und bogenaussen hin unterschiedlichen Bedingungen einer bogenabhängigen Querspielbegrenzung einfügt.
Figur 8 zeigt beispielsweise ein .Schaltschema für die geschwindigkeitsabhängige Querspielbegrenzung eines Wagenkastens 1 bei Bogenfahrt, bei dem die beiden Quer-Luftfedern 33. 33' über ein geschwindigkeitsabhängig arbeitendes Umschalt-Ventil 63 gesteuert werden.
Die gezeigte untere Stellung des Umschalt-Uentils 63 entspricht mit ihrem spannungslosen Zustand einer langsamen Bogenfahrt bis ca. 40 km/h, bei der die beiden Quer-Luftfedern 33, 33' kreuzweise mit den beiden, den Querweg der schwimmenden Traυerse 8, 38, 48 abgreifenden Lageυentilen 62, 62' verbunden sind. Hierbei wird der Energiespeicher 49 unterbrochen und der Neigungskompensator 3 durch die Lageυentile 62, 62' in seine Mittellage zurückgeführt.
Ein elektrischer Steuerimpuls υerschiebt das Umschalt-Ventil ab einer Fahrgeschwindigkeit υon ca. 40 km/h in eine obere Stellung, bei der die beiden Quer-Luftfedern 33, 33' direkt über eine Drosselblende 53 kommunizierend miteinander υerbunden sind und somit den Energiespeicher 49 freigeben, so dass der Neigungskompensator 3 seine erfinduπgsgemässe Wirkung ausüben kann .
In beiden Fällen kann ein gegebenenfalls erforderliches Nachspeisen der Quer-Luftfedern 33, 33' beispielsweise υon den Luftfedern 18, 18' der Wagenkasten-Federung 16 oder direkt aus der Speiseleitung des Wagenkastens 1 erfolgen.

Claims

906- 19 -Patenansprüche:
1. Vorrichtung zur Kompensation der Schräglage des Wagen¬ kastens eines Schienenfahrzeuges bei Bogenfahrt mit hohen Geschwindigkeiten mittels eines passiven Neige¬ systems, vorzugsweise nach mindestens einem der An¬ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Neigungskom¬ pensator (3) ein Gelenkviereck (4) aufweist, das mit einem Energiespeicher (49) in Wirkverbindung steht, welcher die parasitären Streifigkeiten des Neigungskompensators (3) aufhebt und bei Bogenfahrt im überhöhten Gleis (10) der Drang eines Wagenkastens (1) zur Neigung nach bogenaussen kompensiert wird, so dass sich eine Wagenkastenkontur (61) , welche im Querschnitt mindestens drei annähernd ein Recht¬ eck oder Quadrat festlegende Seiten und eine obere Abschlusslinie aufweist, ohne einen querneigungs- bedingten Einzug in ein vorgegebenes Umgrenzungs¬ profil (9) einfügt.
2. Vorrichtung, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gelenk¬ viereck (4) mit einem Energiespeicher (49) gekoppelt eine Neigung des Wagenkastens (1) nach bogeninnen erzeugt, wobei sich dieser auf einer Zusatz-Quer¬ federung (23)abstützt.
3. Vorrichtung, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Neigungs¬ kompensator (3) ein Gelenkviereck (4) aufweist, welches aus mindestens einem Wankstabilisator (5) , den beiden Gelenkstützen (6, 6") und einer schwimmend angeordneten Traverse (8, 38, 48) gebildet wird, die mittig einen Drehzapfen (32) besitzt, der in einen Energiespeicher
(49) eingreift.
4. Vorrichtung, υorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die beiden Gelenkstützen (6, 6') nach oben hin konυergent geneigt und an einer schwimmend angeordneten Traυerse (8, 38, 48) in den Gelenkpunkten (31, 31') befestigt sind, derart, dass sich bei Bogenfahrt die jeweils bogenäussere Gelenkstütze (6, 6') aufstellt und der Traυerse (8, 38, 48) eine horizontal gerichtete Drehbewegung aufzwingt.
5. Vorrichtung, υorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
eine Traυerse (8, 38, 48) zwischen einer Wagenkasten-Federung (16) und einer, hierzu in Serie geschalteten Zusatz-Querfederung (23, 43) schwimmend gelagert ist und das Ausdrehen des Wagenkastens (1) über dem Drehgestell (2) infolge Bogenfahrt υon der Zusatz-Querfederung (23, 43) aufgenommen wird.
Vorrichtung, υorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
eine Zusatz-Querfederung (23, 43) eine lineare, progressiυe oder degressiυe Kennung aufweist und so bemessen ist, das die Quersteifikeit des Gesamtsystems reduziert auf den Schwerpunkt (S) des Wagenkastens (1) einen, für den Fahrkomfort in Querrichtung optimalen Wert, υon beispielsweise heute üblich 0,5 Hz, annimmt. 0/03906
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7. Vorrichtung, υorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
eine Zusatz-Querfederung (23) aus den oberhalb und unterhalb einer schwimmenden Traυerse (8, 38) angeordneten und paarweise mit je einer Spannschraube (24, 25 und 24', 25*) υerspannten Zusatzquerfedern (19, 20, 21, 22) und (19', 20', 21', 22 ' ) besteht.
8. Vorrichtung, υorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
eine Zusatz-Querfederung (43) aus den oberhalb einer schwimmenen Traυerse (48) angeordneten Zusatzquerfedern (39 40, 41, 42) besteht.
9. Vorrichtung, υorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
eine schwimmende Traυerse (8, 38, 48) entweder mit zwei aussenliegenden punkt- oder drehsymmetrisch angeordneten Längslenkern (34, 34') oder mit einem zentralen Längslenker (35) jeweils über Gelenklager (36) mit dem Wagenkasten (1) υerbunden ist.
10. Vorrichtung, υorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen einem Wagenkasten (1) und einer schwimmenden Traυerse (8, 38, 48) ein elastischer Queranschlag (26), bestehend aus zwei Querpuffern (27, 27') mit den Anschlagflächen (28, 28') vorgesehen ist.
11. Vorrichtung, υorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
ein Niveaureguliergestänge (7, 7') zwischen dem Gelenkviereck (4), am Wankstabilisator (5) befestigt, und dem Drehgestellrahmen (12) angeordnet ist, welches keinerlei Einflüssen aus der Neigung des Wagenkastens (1), oder Quer- und Ausdrehbewegungen des Drehgestells (2) unterliegt und dessen Messstange (37) aus einer einzigen Stange ohne Ausgleichseinrichtung besteht.
12. Vorrichtung, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
ein Energiespeicher (49) eine negative Steifigkeit aufweist und aus horizontal angeordneten Quer-Luftfedern (33, 33') besteht, die ein durch* die Kinematik des Gelenkvierecks (4) vorgegebenes Neigen eines Wagenkastens (1) nach bogeninnen unterstützen und die paarweise entgegengesetzt zwischen den beiden Hilfslangträgern (14, 14') des Drehgestellrahmens (12) und dem, von der schwimmend angeordneten Traverse (8, 38, 48) herunterragenden Drehzapfen (32) eingespannt sind.
13. Vorrichtung, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die beiden in sich instabilen Quer-Luftfedern (33, 33') als Energieεpeicher (49) arbeiten, der die für den Neigeυorgang erforderliche Energie zur Ueberwindung der parasitären Steifigkeiten an das übrige System abgibt.
14. Vorrichtung, υorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die beiden Quer-Luftfedern (33, 33') υorzugsweise über eine Drosselblende (53) kommunizierend miteinander υerbunden sind
15. Vorrichtung, υorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
eine Quer-Luftfeder (33, 33*) einen Rollbalg (54, 54') aufweist, der zwischen einer, am Drehzapfen (32) befestigten äusseren Führung (55, 55') und einem am Hilfslangträger (14, 14') des Drehgestellrahmens (12) befestigten Konus (56, 56') eingespannt ist.
16. Vorrichtung, υorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
durch eine Variation der Steifigkeit des Energiespeicherε (49) im Zusammenspiel mit dem Gelenkυiereck (4) der Neigewinkel des Wagenkastens (1) den υergleichsweisen Wert einer aktiυen Neigeeinrichtung annehmen kann.
17. Vorrichtung, υorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
mit der Formgebung des Konus (56, 56') und der äusseren Führung (55, 55') eine Aenderung der wirksamen Fläche der Quer-Luftfedern (33, 33') erfolgt, wodurch die Steifigkeit des Energiespeichers (49) variiert werden kann.
18. Vorrichtung, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Quer-Luftfedern 33, 33' durch besondere Ausbildungsformen entweder wahlweise oder kummulatiυ eine integrierte Längsmitnahme, eine vertikale Notabstützung/Abhebesicherung und eine geschwindigkeitsabhängige Querpielbegrenzung des Wagenkastens (1) bei Bogenfahrt beinhalten.
19. Vorrichtung, υorzugsweiεe nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Rollbälge (54, 54') der beiden Quer-Luftfedern (33, 33') für eine integrierte Längsmitnahme zwischen Drehgestell (2) und Wagenkasten (1) an ihrer Innenseite, horizontal gegenüberliegend und den Bereich des grössten Durchmessers der Konen (56, 56') überdeckende Mitnahmeflächen (57, 57') und (58, 58') aufweisen.
20. Vorrichtung, υorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
durch die Ausbildung der Mitnahrπeflachen (57, 57') und (58, 58') mit Gummi- oder Kunststoffpolstern und/oder durch eine gezielte Formgebung des jeweiligen Bereichs an den äusseren Führungen (55, 55') das freie Längsspiel und die erforderlichen Steifigkeiten für eine integrierte Längsmitnahme υorgesehen sind.
21. Vorrichtung, υorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Rollbälge (54, 54') der beiden Quer-Luftfedern (33, 33') für eine integrierte Abhebesicherung/Notabstützung zwischen Wagenkasten (1) und Drehgestell ("2) an ihrer Innenseite, υertikal gegenüberliegend und den Bereich des grössten Durchmessers der Konen (56, 56') überdeckende Anschlagflächen (59, 59') und (60, 60') aufweisen.
22 . Vorrichtung, υorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
durch die Ausbildung der Anschlagflächen (59, 59') und (60, 60') mit Gummi -oder Kunststoffpolstern und/oder durch eine gezielte Formgebung des jeweiligen Bereichs an den äusseren Führungen (55, 55') eine integrierte
Notabstützung/Abhebesicherung υorgesehen ist, welche ein Neigen des Wagenkastens (1) auch im drucklosen Zustand der Quer-Luftfedern (33, 33') erlauben.
23. Vorrichtung, υorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die äussere Führung (55, 55') der Quer-Luftfedern (33, 33') für die jeweils um 90° υersetzt gegenüberliegende Mitnahmen (57, 58) der integrierten Längsrnitnahme und Anschläge (59, 60) der integrierten Notabstützung/Abhebesicherung mit Vorteil oυal ausgebildet ist.
24. Vorrichtung, υorzugsweise ηach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
ein Energiespeicher ohne die Quer-Luftfedern (33, 33') einzig υon der Wagenkasten-Federung (16) gebildet wird, deren Luftfedern (18, 18') eine negatiυe Quersteifigkeit aufweisen .
25. Vorrichtung, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens eine, an der schwimmenden Traυerse (8, 38, 48) mittig angeordnete Rolle (45) υorgesehen ist, die mit einem durch seine Formgebung die Quercharakteriεtik bestimmenden Anschlag (46) gepaart, ein pas.siυes Neigen des Wagenkastens (1) beispielεweise im druckloεen Zuεtand der Quer-Luftfeder (33, 33') gestattet.
26. Vorrichtung, υorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Paarung υon Rolle (45) und Anschlag (46) die längsexzentrische Notabstützung dos Wagenkastens (1) im Falle einer Bogenfahrt bei drucklosem Betrieb der Luftfeder (18, 18') der Wagenkasten-Federung (16) übernimmt.
27. Vorrichtung, υorzugsweiεe nach mindestens einem der Anεprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Paarung υon Rolle (45) und Anschlag (46) die beim Betrieb der Notfedern (17, 17') auftretenden
Radlaständerungen kompensiert und die Entgleisungsεicherhei des jeweils bogenäusseren Rades eines führenden Radsatzes (11) bei einem υorlauFondcn Drohgestell (2) erhöht.
28. Vorrichtung, υorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
an der schwimmenden Traυerse (8, 38. 48) mindestens vier Abhebesicherungen (47) angebracht sind, die gegenüber Teilen des Wagenkastens (1) ein Kippen der Traverse (8, 38, 48) verhindern .
29. Vorrichtung, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Quer-Luftfedern (33, 33') mit einem geschwindigkeitsabhängig arbeitenden Umschalt-Ventil (63) gesteuert, eine Querspielbegrenzung des Wagenkastens (1) bei Bogenfahrt ermöglichen.
30. Vorrichtung, vorzugsweise nach mindestenε einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daεε
das Umschalt-Uentil (63) ab einer gewissen Geschwindigkeit durch einen elektrischen Impuls in eine obere Stellung verschoben wird, bei der die beiden Luftfedern (33, 33') direkt über eine Drosselblende (53) kommunizierend miteinander verbunden sind.
31. Vorrichtung, vorzugsweise nach mindestenε einem der Anεprüche, dadurch gekennzeichnet, daεε
daε Umschalt-Ventil (63) in einer unteren Stellung einen spannungslosen Zustand aufweist, bei dem in einem niederen Geschwindigkeitsbereich die beiden Quer-Luftfedern (33, .33') kreuzweise mit. den beiden, den Querweg der schwimmenden Traυerse (8, 38, 48) abgreifenden Lageυentilen (62 , 62') υerbunden sind.
32. Verfahren zur Modifikation eines bestehenden Drehgestellε in Bezug auf die Neigungskompensation bei Bogenfahrt mit hohen Geschwindigkeiten, υorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
man anstelle einer bekannten Längsmitnahme, bestehend aus dem Lemniskatenjoch (50), den beiden Lenkstangen (51, 51') und einem Drehzapfen (52), einen, eine negatiυe Steifigkeit aufweisenden Energiespeicher (49) einbaut, der υorzugsweise aus zwei, zwischen einem Drehzapfen (32) und den beiden Hilfslangträgern (14, 14') horizontal entgegengesetzt angeordneten Quer-Luftfedern (33, 33') besteht.
33. Verfahren, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
man die Luftfedern (18-, 18') einer Wagenkasten-Federung (16) in Querrichtung instabil ausführt, so dass sie eine negative Steifigkeit aufweisen und damit die unterstützende Wirkung eines Energiespeicherε für ein mechanisches System, beispielsweise eines Gelenkvierecks (4) ergeben.
34. Verfahren zum passiven Neigen des Wagenkastens eines Schienenfahrzeuges bei Bogenfahrt mit hohen Geschwindigkeiten, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass
zur Ueberwindung der parasitären Steifigkeiten eines mechanischen Systems, beispielsweise eines Gelenkυierecks (4), die in einem Energieεpeicher (49) geεpreicherte Energie über ein geεchwindigkeitεabhängig arbeitendes U schalt-Uentil (63) gesteuert, abgegeben wird.
35. Verfahren, υorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
mit der Energiezufuhr aus einem Energiespeicher (49) ein Neigen des Wagenkastens (1) bei Bogenfahrt unterstützt wird und der Neigewinkel des Wagenkastens nach bogeninnen υergleichbare Werte annimmt, wie sie sonst nur mit einem aktiυen Neigesystem erreichbar sind.
36. Verfahren, υorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
ein Umschalt-Ventil (63) einen Energiespeicher (49) freigibt, in dem die beiden Quer-Luftfedern (33, 33') geschwindigkeitsabhängig per Steuerimpuls direkt über eine Drosselblende (53) kommunizierend miteinander υerbunden werden .
37. Verfahren, υorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
ein Umschalt-Ventil (63) einen Energiespeicher (49) unterbricht, in dem die beiden Quei—Luftfedern (33, 33') geschwindigkeitsabhängig per Steuerimpuls mit den Lage-Ventilen (62, 62') υerbunden werden.
906
- 30 -
38. Vorrichtung zur Kompensation der Schräglage des Wagenkastens eines Schienenfahrzeuges bei Bogen¬ fahrt mit hohen Geschwindigkeiten mittels eines passiven Neigesystems, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Neigungs¬ kompensator (3), der bei Bogenfahrt im überhöhten
Gleis (19) den Drang eines Wagenkastens (1) zur Neigung nach bogenaussen kompensiert.
39. Vorrichtung, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Neigungskompensator (3) auf einen Einbauraum unterhalb des Schwerpunktes (S) des Wagenkastens (1) , insbesondere unterhalb der Wagenkastenkontur (61) einfügt und die Querneigebewegung um ein fikti¬ ves Momentanzentrum (M) erfolgt, welches durch den Schnittpunkt der Wirklinien von den beiden Gelenkstangen (66") gebildet wird und sich bei Bogenfahrt im überhöhten Gleis (10) bei Fliehkraft- überschuss nach bogenaussen (M_. ) verlagert. (Fig. 1)
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