EP0755839A2 - Track guided vehicle, especially railway vehicle, for regional transport - Google Patents
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- EP0755839A2 EP0755839A2 EP96111057A EP96111057A EP0755839A2 EP 0755839 A2 EP0755839 A2 EP 0755839A2 EP 96111057 A EP96111057 A EP 96111057A EP 96111057 A EP96111057 A EP 96111057A EP 0755839 A2 EP0755839 A2 EP 0755839A2
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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
- B61F5/38—Arrangements or devices for adjusting or allowing self- adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves, e.g. sliding axles, swinging axles
- B61F5/44—Adjustment controlled by movements of vehicle body
Definitions
- the invention relates to a track-guided vehicle, in particular a rail vehicle for local traffic, consisting of at least two articulated car bodies, each of which is supported on a chassis arranged in the longitudinal center region of the car body.
- DE-AS 21 23 876 discloses a mechanical (Fig. 1) or a hydromechanical (Fig. 2) arrangement for two-part vehicles which, depending on the angle of rotation of the two undercarriages relative to the respective car body, determines the articulation angle of Vehicle joint controls. Extending these arrangements to each joint of a vehicle of more than two parts leads to static over-determination in the track channel. Therefore, according to DE-OS 16 05 140 only one articulated joint is controlled in a three-part vehicle, which results in different envelopes depending on the direction of travel. In addition, only the undercarriages involved in the articulation control are used to support moments around the vertical axis of the body.
- the prior art also includes a two-part vehicle (DE-PS 32 05 613), in which the car bodies are aligned in the track channel by the forces of secondary springs with high horizontal spring stiffness, that is to say by a balance of forces.
- This arrangement can be extended to more than two-part vehicles (see the magazine "Der Nah Colour" 3/1988 page 45 ff).
- external forces - such as B. braking and acceleration forces
- clutch forces - the balance of forces is disturbed, so that the car bodies take undesired positions on the track channel. This often means that only a single undercarriage has to support all external forces.
- the invention has for its object to design a track-guided vehicle of the generic type in such a way that it assumes a clear position on the track channel at any point on its route, regardless of the effect of external forces, with all undercarriages being used to support external forces and an envelope curve independent of the direction of travel is to be realized.
- FIGS. 2a to 2e the positions of such a vehicle are shown at different route sections using the example of a three-part vehicle with a rotation angle linkage of the running gear by hydraulic means.
- 3a to 3c show possibilities of a purely mechanical rotation angle linkage of the trolleys, for example for two to four-part vehicles. Even with the purely mechanical rotation angle linking of the undercarriages using rods and levers, vehicles with any number of more than four car bodies or undercarriages can be realized.
- each undercarriage FW1 and FW2 has a pronounced pivot point on the associated car body WK1 and WK2; Transverse and longitudinal displacements of the trolleys in relation to the respective car body are therefore excluded, only pure rotary movements are possible.
- a work area of one hydraulic cylinder is connected to a work area of the other hydraulic cylinder by means of Hydraulic lines L1 and L2 connected.
- Fig. 1b the principle of Fig. 1a is shown expanded accordingly for a three-part vehicle.
- the hydraulic cylinders are not arranged directly on the chassis, but instead form a double parallelogram together with three links and a cross lever, which makes it possible to detect or generate only pure rotary movements on the chassis, even if the undercarriage is guided elastically to the body in both the longitudinal and transverse directions (no pronounced pivot point).
- the hydraulic cylinder Z2 for both V 12 and V 22 should have twice the effective area as each of the other two hydraulic cylinders Z1 and Z3.
- the fluid volume displaced from V 21 when entering a curve is no longer divided equally between V 22 and V 23 , but a larger part is taken up by V 22 , a smaller part by V 23 .
- FIG. 1c shows a further possibility of hydromechanical rotation angle linking of the running gears for a four-part vehicle with four running gears.
- the four-part vehicle can be represented simply by expanding the two-part vehicle from FIG. 1 a by adding two vehicle parts with the corresponding hydraulic connecting lines L1 and L2.
- Fig. 1b form of coupling the hydraulic cylinder to the chassis can be realized by simply adding a vehicle part to the four-part vehicle.
- the arrangement of two hydraulic cylinders Z1a, Z1b, ..., Z4a, Z4b per chassis selected in FIG. 1c is a further possibility for the detection or generation of pure rotary movements of the chassis by the hydraulic cylinders, even if the chassis relative to the respective car body are guided elastically across and lengthwise. In this case, the arrangement of double parallelograms shown in FIG. 1b is unnecessary.
- a transverse displacement of a chassis without rotating movement relative to the associated car body only results in a fluid exchange between the two cylinders assigned to one and the same chassis in an arrangement of two hydraulic cylinders per chassis in accordance with FIG. 1c. There is no fluid exchange between cylinders that are assigned to different running gears.
- the envelope behavior of the vehicle according to FIG. 1c can be influenced in a manner analogous to that described with the three-part vehicle. This is then also reflected in the relationship for the expansion angle linkage of the running gear in the form of proportionality factors.
- the scissor lever mechanism 4 acts when the vehicle joint is bent out as an automatic extension or shortening mechanism for a transmission rod which is intended to run continuously over the vehicle joint.
- the control linkage to be trained can thus be constructed, for example, in such a way that the rotary movements of both FW1 and FW3 by means of transmission rods 1 in the form of longitudinal paths of these transmission rods are both transmitted to the summing levers 2 arranged in the region of the FW2 and then at the middle pivot points of the summing levers 2 available sum of the turning angles of FW1 and FW3 is in turn fed to the FW2 by means of a transmission rod 1 each.
- the transmission rods 1 coming from the FW1 and FW2 are not connected directly to the summing levers 2, but rather by interposing the product levers 3. These are not can only be used to equalize the dividing effect of the summing lever 2, but can at the same time be used with the appropriate choice of their lever ratios to generate desired proportionality factors of the relationship of the rotation angle linkage.
- scissor lever mechanisms 4 are used analogously to FIG. 3a.
- the transmission rods 1 are not coupled directly to the FW1 and FW3, but in each case by interposing a parallel lever 5, one of the parallel levers 5 (in FW3) being in one piece while the other (in FW1) is made in two parts, i.e. has an articulated joint in its center. All levers that do not have their own fixed point on the car body (summing lever 2, parallel lever 5) must be guided transversely to the vehicle, which can be done by means of the control arm 6 according to FIG. 3b.
- Fig. 3c it can be seen how a desired relationship between the angle of rotation of the chassis relative to the respective car bodies can be generated for a four-part vehicle by mechanical means.
- the problem is then solved when a difference is formed from ⁇ 2 and ⁇ 1 as well as from ⁇ 3 and ⁇ 4 , which is in the form of a displacement parallel to the longitudinal axis of the vehicle, and these two displacements in accordance with the equals sign in the relationship for the rotation angle linkage can be coupled directly by means of transmission rods 1.
- FW2 and FW3 are connected directly to the summing levers 2 by means of transmission rods 1
- FW1 and FW4 are connected to the summing lever 2 via the product levers 3 and of course again by means of transmission rods 1.
- the product levers 3 have a different arrangement of their fixed point on the car body compared to FIG. 3b, so that in addition to eliminating the dividing effect of the summing lever 2 and the implementation of any desired proportionality factors, they also take on the task of reversing the sign. This leads to the required difference formation at the summing levers 2.
- FIG. 3c shows, in addition to the basic design options for the control linkage, also exemplary approaches for its variation options with regard to adaptation to the given installation conditions and to minimize effort.
- the FW2 and FW3 are coupled to the summing lever 2 without the intermediary of product levers. This can be achieved even if any proportionality factors are to be represented with the control linkage by tapping the angle of rotation on the undercarriages by means of the transmission rods 1 in the individual undercarriages at different widths from their pivot point.
- angle lever pairs 7 with connecting rods lying in the transverse axis of the vehicle joint are used as a further possibility in FIG. 3c.
- Their function is analogous to that of the scissor lever mechanisms 4. However, here it is easily possible to integrate functions of the product levers into the angle levers, up to the reversal of the sign.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein spurgeführtes Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug für den Nahverkehr, bestehend aus wenigstens zwei gelenkig verbundenen Wagenkästen, die jeweils auf einem im Längsmittenbereich des Wagenkastens angeordneten Fahrwerk abgestützt sind.The invention relates to a track-guided vehicle, in particular a rail vehicle for local traffic, consisting of at least two articulated car bodies, each of which is supported on a chassis arranged in the longitudinal center region of the car body.
Wenn bei derartigen Gelenkfahrzeugen mit nur einem Fahrwerk je Wagenkasten keines der Fahrwerke drehfest mit dem Wagenkasten verbunden wird, ist das Fahrzeug im Spurkanal einfach statisch unterbestimmt geführt. Dies bedeutet, daß das Fahrzeug keine definierte Stellung im Spurkanal einnimmt.If, in articulated vehicles of this type with only one undercarriage per car body, none of the undercarriages is rotatably connected to the car body, the vehicle is simply statically undefined in the track channel. This means that the vehicle does not assume a defined position in the lane channel.
Um die statische Unterbestimmtheit zu beseitigen, ist durch die DE-AS 21 23 876 eine mechanische (Bild 1) bzw. eine hydromechanische (Bild 2) Anordnung für zweiteilige Fahrzeuge bekannt, die in Abhängigkeit vom Ausdrehwinkel der beiden Fahrwerke zum jeweiligen Wagenkasten den Knickwinkel des Fahrzeuggelenkes steuert. Eine Ausdehnung dieser Anordnungen auf jedes Gelenk eines mehr als zweiteiligen Fahrzeuges führt zur statischen Überbestimmtheit im Spurkanal. Daher ist gemäß der DE-OS 16 05 140 bei einem dreiteiligen Fahrzeug nur ein Knickgelenk gesteuert, woraus sich je nach Fahrtrichtung unterschiedliche Hüllkurven ergeben. Außerdem werden nur die an der Gelenksteuerung beteiligten Fahrwerke zur Abstützung von Momenten um die Wagenkastenhochachse herangezogen.In order to eliminate the static indeterminacy, DE-AS 21 23 876 discloses a mechanical (Fig. 1) or a hydromechanical (Fig. 2) arrangement for two-part vehicles which, depending on the angle of rotation of the two undercarriages relative to the respective car body, determines the articulation angle of Vehicle joint controls. Extending these arrangements to each joint of a vehicle of more than two parts leads to static over-determination in the track channel. Therefore, according to DE-OS 16 05 140 only one articulated joint is controlled in a three-part vehicle, which results in different envelopes depending on the direction of travel. In addition, only the undercarriages involved in the articulation control are used to support moments around the vertical axis of the body.
Zum Stand der Technik gehört weiter ein zweiteiliges Fahrzeug (DE-PS 32 05 613), bei dem die Wagenkästen durch die Kräfte von Sekundärfedern mit hoher horizontaler Federsteifigkeit im Spurkanal ausgerichtet werden, also durch ein Kräftegleichgewicht. Diese Anordnung ist auf mehr als zweiteilige Fahrzeuge erweiterbar (siehe die Zeitschrift "Der Nahverkehr" 3/1988 Seite 45 ff). Durch äußere Kräfte - wie z. B. Brems- und Beschleunigungskräfte, Kupplungskräfte - wird das Kräftegleichgewicht gestört, so daß die Wagenkästen unerwünschte Stellungen zum Spurkanal einnehmen. Dies führt häufig dazu, daß nur ein einziges Fahrwerk die Abstützung aller äußeren Kräfte übernehmen muß.The prior art also includes a two-part vehicle (DE-PS 32 05 613), in which the car bodies are aligned in the track channel by the forces of secondary springs with high horizontal spring stiffness, that is to say by a balance of forces. This arrangement can be extended to more than two-part vehicles (see the magazine "Der Nahverkehr" 3/1988 page 45 ff). By external forces - such as B. braking and acceleration forces, clutch forces - the balance of forces is disturbed, so that the car bodies take undesired positions on the track channel. This often means that only a single undercarriage has to support all external forces.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein spurgeführtes Fahrzeug der gattungsgemäßen Art derart zu gestalten, daß es an jeder beliebigen Stelle seines Fahrweges eine eindeutige Stellung zum Spurkanal einnimmt, und zwar unabhängig von der Wirkung äußerer Kräfte, wobei alle Fahrwerke zur Abstützung äußerer Kräfte genutzt und eine von der Fahrtrichtung unabhängige Hüllkurve realisiert werden sollen.The invention has for its object to design a track-guided vehicle of the generic type in such a way that it assumes a clear position on the track channel at any point on its route, regardless of the effect of external forces, with all undercarriages being used to support external forces and an envelope curve independent of the direction of travel is to be realized.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß alle Fahrwerke hinsichtlich ihrer Ausdrehwinkel zum jeweiligen Wagenkasten unabhängig von der Stellung aller Fahrzeuggelenke und aller auftretenden äußeren Kräfte immer in einer festen Beziehung zueinander stehen, wobei diese feste Beziehung durch die Gleichung
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the inventions are specified in the subclaims.
Im weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in der Zeichnung schematisch dargestellt sind.The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments which are shown schematically in the drawing.
Die Fig. 1a bis 1c zeigen hydromechanische Anordnungen, die die feste Beziehung der Ausdrehwinkel der Fahrwerke FW1 ... FW4 gegenüber dem jeweils zugeordneten Wagenkasten WK1 ... WK4 untereinander herstellen, wobei dies hier beispielhaft für zwei- bis vierteilige Fahrzeuge dargestellt ist. Eine Erweiterung solcher Anordnungen auf Fahrzeuge mit beliebig mehr Wagenkästen bzw. Fahrwerken ist möglich.1a to 1c show hydromechanical arrangements which establish the fixed relationship of the turning angles of the undercarriages FW1 ... FW4 with respect to the respectively assigned car body WK1 ... WK4 with each other, this being shown here by way of example for two- to four-part vehicles. An extension of such arrangements to vehicles with any number of car bodies or undercarriages is possible.
In Fig. 2a bis 2e werden am Beispiel eines dreiteiligen Fahrzeuges mit einer Drehwinkelverknüpfung der Fahrwerke durch hydraulische Mittel die Stellungen eines solchen Fahrzeuges bei verschiedenen Trassierungsabschnitten gezeigt.In FIGS. 2a to 2e, the positions of such a vehicle are shown at different route sections using the example of a three-part vehicle with a rotation angle linkage of the running gear by hydraulic means.
Die Fig. 3a bis 3c zeigen Möglichkeiten einer rein mechanischen Drehwinkelverknüpfung der Fahrwerke beispielhaft für zwei- bis vierteilige Fahrzeuge. Auch bei der rein mechanischen Drehwinkelverknüpfung der Fahrwerke mittels Stangen und Hebeln lassen sich Fahrzeuge mit beliebig mehr als vier Wagenkästen bzw. Fahrwerken realisieren.3a to 3c show possibilities of a purely mechanical rotation angle linkage of the trolleys, for example for two to four-part vehicles. Even with the purely mechanical rotation angle linking of the undercarriages using rods and levers, vehicles with any number of more than four car bodies or undercarriages can be realized.
Die Wirkungsweise der Drehwinkelverknüpfung der Fahrwerke ist besonders leicht am zweiteiligen Fahrzeug nach Fig. 1a erkennbar. Zur Vereinfachung wird davon ausgegangen, daß bei diesem Fahrzeug jedes Fahrwerk FW1 und FW2 einen ausgeprägten Drehpunkt am zugehörigen Wagenkasten WK1 bzw. WK2 hat; Quer- und Längsverschiebungen der Fahrwerke gegenüber dem jeweiligen Wagenkasten sind also ausgeschlossen, es sind nur reine Drehbewegungen möglich. Somit ist eine direkte Ankoppelung von je nur einem Hydraulikzylinder Z1 und Z2 an den jeweiligen Fahrwerken und Wagenkästen möglich. Je ein Arbeitsraum des einen Hydraulikzylinders ist mit einem Arbeitsraum des anderen Hydraulikzylinders mittels der Hydraulikleitungen L1 bzw. L2 verbunden. Dabei ist diese Verbindung derart angeordnet, daß eine Verdrehung beispielsweise von FW1 gegenüber WK1 im Uhrzeigersinn auch eine Verdrehung von FW2 gegenüber WK2 im Uhrzeigersinn zur Folge hat. Wird FW1 gegenüber WK1 beispielsweise im Uhrzeigersinn verdreht, so wird Hydraulikflüssigkeit aus V11 von Z1 verdrängt und - wegen der Volumenkonstanz von Fluiden - über die Hydraulikleitung L1 in den Arbeitsraum V12 gedrückt. Dies bewirkt das Verdrehen von FW2 gegenüber WK2 ebenfalls im Uhrzeigersinn, wobei das dabei aus V22 von Z2 ausströmende Hydraulikfluid über L2 in V21 von Z1 Platz findet. Es handelt sich also um ein passives Hydrauliksystem mit zwei voneinander hydraulisch getrennten, jeweils stets in der Summe konstanten Fluidvolumina, wobei jeder Hydraulikzylinder sowohl Geber- als auch Nehmerzylinder ist. Werden für Z1 und Z2 Hydraulikzylinder mit gleichen wirksamen Flächen für V11 und V12 bzw. V21 und V22 eingesetzt, so gilt für die Drehwinkelverknüpfung der Fahrwerke:
In Fig. 1b ist das Prinzip von Fig 1a entsprechend erweitert für ein dreiteiliges Fahrzeug dargestellt. Im Unterschied zu Fig. 1a sind hier die Hydraulikzylinder nicht direkt am Fahrwerk angeordnet, sondern bilden jeweils gemeinsam mit drei Lenkern und einem Kreuzhebel ein Doppelparallelogramm, welches es ermöglicht, mittels der Hydraulikzylinder nur reine Drehbewegungen am Fahrwerk zu erfassen bzw. zu erzeugen, auch wenn das Fahrwerk sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung elastisch zum Wagenkasten geführt ist (kein ausgeprägter Drehpunkt).In Fig. 1b the principle of Fig. 1a is shown expanded accordingly for a three-part vehicle. In contrast to Fig. 1a, the hydraulic cylinders are not arranged directly on the chassis, but instead form a double parallelogram together with three links and a cross lever, which makes it possible to detect or generate only pure rotary movements on the chassis, even if the undercarriage is guided elastically to the body in both the longitudinal and transverse directions (no pronounced pivot point).
Für die Drehwinkelverknüpfung des dreiteiligen Fahrzeuges gilt nun die um einen Summanden erweiterte Beziehung
Aus Fig. 2b ist ersichtlich, daß seitliche Ausschläge der Wagenkästen bei Bogeneinfahrt in deutlicher Größe am Fahrzeugende, also weit vor Bogenanfang zu verzeichnen sind. Diese Eigenheit von Fahrzeugen der gattungsgemäßen Art mit einem Drehgestell im Längsmittenbereich jedes Wagenkastens erfordert in der Praxis oft umfangreiche Anpassungen der Lichtraumverhältnisse von bestehenden Streckennetzen. Es kann daher sinnvoll sein, den weit vor Bogenbeginn auftretenden seitlichen Fahrzeugausschlag zu reduzieren. Dies kann dadurch erfolgen, daß die Drehwinkelverknüpfung der Fahrwerke mittels Proportionalitätsfaktoren variiert wird, indem vorzugsweise die wirksamen Flächen der Hydraulikzylinder für die einzelnen Fahrwerke unterschiedlich gewählt werden. Beispielsweise sollte der Hydraulikzylinder Z2 sowohl für V12 als auch V22 jeweils die doppelte wirksame Fläche wie jeder der beiden anderen Hydraulikzylinder Z1 und Z3 haben. Das bei Bogeneinfahrt aus V21 verdrängte Fluidvolumen teilt sich nun nicht mehr zu gleichen Teilen auf V22 und V23 auf, sondern ein größerer Teil wird von V22 aufgenommen, ein kleinerer Teil von V23. Da die Fahrwerke FW2 und FW3 sich beide noch im geraden Streckenteil befinden und WK2 und WK3 über das Wagenkastengelenk in ihren Drehbewegungen gekoppelt sind, müssen sowohl
Wie oben erläutert, müssen bei der Fahrzeugstellung nach Fig. 2b die Beziehungen
- für ein Fahrzeug mit der Drehwinkelverknüpfung
- für ein Fahrzeug mit der Drehwinkelverknüpfung
- for a vehicle with the rotation angle linkage
- for a vehicle with the rotation angle linkage
Für die Beurteilung der Wagenkastenausschläge durch die Einführung von Proportionalitätsfaktoren in die Beziehung für die Drehwinkelverknüpfung der Fahrzeuge kann davon ausgegangen werden, daß sich die neue Stellung des Fahrzeuges mit den Ausdrehwinkeln ψ'1, ψ'2 und ψ'3 aus der alten Stellung des Fahrzeuges ergibt, indem sich die Winkel ψ1, ψ2 und ψ3 jeweils um denselben Betrag γ verändern. Dies ist gegeben durch die Koppelung der Wagenkästen mittels Gelenk, was aus der Verdrehung eines Wagenkastens zwangsläufig betragsmäßig gleich große Verdrehungen der angekoppelten Wagenkästen erzwingt. Damit ergeben sich
Für die Stellung des Fahrzeuges am Bogenanfang nach Fig. 2b wird somit aus
Mit dieser Relation zwischen ψ1 und ψ2 sowie γ kann nun aus der Beziehung für die betrachtete Fahrzeugstellung
Dies bedeutet, daß die Ausschläge der Wagenkästen WK2 und WK3 in der Fahrzeugstellung gemäß Fig. 2b am Bogenanfang bei Verdoppelung der wirksamen Kolbenfläche von Z2 um 25% kleiner werden, der Ausschlag von WK1 jedoch um 12,5% größer. Für die Stellungen des Fahrzeuges in der Geraden (Fig. 2a), im konstanten Bogen (Fig. 2c) und im Bogen mit Zwischengeraden (Fig. 2d) hat die veränderte wirksame Kolbenfläche von Z2 keinen Einfluß. Bei Fahrt im S-Bogen mit Zwischengerade (Fig. 2e) würde sich der Drehwinkel von FW2 gegenüber WK2 betragsmäßig um 25% verringern, während die Ausdrehwinkel von FW1 und FW3 sich betragsmäßig um jeweils 50% vergrößern. Bei der Fahrzeugstellung nach Fig. 2e sind dann also die Ausdrehwinkel aller Fahrwerke gleich groß.This means that the deflections of the car bodies WK2 and WK3 in the vehicle position according to FIG. 2b at the beginning of the curve become 25% smaller when the effective piston area of Z2 is doubled, but the deflection of WK1 is 12.5% larger. The changed effective piston area of Z2 has no influence on the positions of the vehicle in the straight line (Fig. 2a), in the constant curve (Fig. 2c) and in the curve with intermediate straight lines (Fig. 2d). When traveling in an S-curve with a straight line (Fig. 2e), the angle of rotation of FW2 would decrease by 25% compared to WK2, while the angle of rotation of FW1 and FW3 would increase by 50% each. In the vehicle position according to FIG. 2e, the unscrewing angles of all undercarriages are then of the same size.
Bei der Einführung von Proportionalitätsfaktoren ist zu berücksichtigen, daß dann von Fahrwerken, die mit Hydraulikzylindern größerer wirksamer Kolbenfläche bestückt sind, auch größere Anteile bei der Abstützung äußerer Momente gegenüber dem Spurkanal übernommen werden. Im erläuterten Beispiel stützt nun nicht mehr jedes Fahrwerk 1/3 des äußeren Momentes ab, sondern das Fahrwerk FW2 50% und die Fahrwerke FW1 und FW3 jeweils 25%.When introducing proportionality factors, it should be borne in mind that undercarriages that are equipped with hydraulic cylinders with a larger effective piston area also take on larger proportions when supporting external moments with respect to the track channel. In the example explained, each chassis now no longer supports 1/3 of the external moment, but the chassis FW2 50% and the chassis FW1 and FW3 each 25%.
In Fig. 1c ist eine weitere Möglichkeit der hydromechanischen Drehwinkelverknüpfung der Fahrwerke für ein vierteiliges Fahrzeug mit vier Fahrwerken dargestellt. Prinzipiell ist das vierteilige Fahrzeug einfach durch Erweiterung des zweiteiligen Fahrzeuges aus Fig. 1a durch Hinzufügen von zwei Fahrzeugteilen mit den entsprechenden hydraulischen Verbindungsleitungen L1 und L2 darstellbar. Auch in der Fig. 1b dargestellten Form der Ankoppelung der Hydraulikzylinder an die Fahrwerke läßt sich durch bloße Erweiterung um ein Fahrzeugteil das vierteilige Fahrzeug realisieren.1c shows a further possibility of hydromechanical rotation angle linking of the running gears for a four-part vehicle with four running gears. In principle, the four-part vehicle can be represented simply by expanding the two-part vehicle from FIG. 1 a by adding two vehicle parts with the corresponding hydraulic connecting lines L1 and L2. Also in Fig. 1b form of coupling the hydraulic cylinder to the chassis can be realized by simply adding a vehicle part to the four-part vehicle.
Die in Fig. 1c gewählte Anordnung von zwei Hydraulikzylindern Z1a, Z1b, ..., Z4a, Z4b je Fahrwerk ist eine weitere Möglichkeit für die Erfassung bzw. Erzeugung von reinen Drehbewegungen des Fahrwerkes durch die Hydraulikzylinder, auch wenn die Fahrwerke gegenüber dem jeweiligen Wagenkasten quer und längs elastisch geführt sind. Somit erübrigt sich in diesem Fall die in Fig. 1b dargestellte Anordnung von Doppelparallelogrammen. Eine Querverschiebung eines Fahrwerkes ohne Drehbewegung gegenüber dem zugehörigen Wagenkasten hat bei einer Anordnung von zwei Hydraulikzylindern je Fahrwerk entsprechend Fig. 1c lediglich einen Fluidaustausch zwischen den beiden ein und demselben Fahrwerk zugeordneten Zylindern zur Folge. Ein Fluidaustausch zwischen Zylindern, die unterschiedlichen Fahrwerken zugeordnet sind, erfolgt dabei nicht.The arrangement of two hydraulic cylinders Z1a, Z1b, ..., Z4a, Z4b per chassis selected in FIG. 1c is a further possibility for the detection or generation of pure rotary movements of the chassis by the hydraulic cylinders, even if the chassis relative to the respective car body are guided elastically across and lengthwise. In this case, the arrangement of double parallelograms shown in FIG. 1b is unnecessary. A transverse displacement of a chassis without rotating movement relative to the associated car body only results in a fluid exchange between the two cylinders assigned to one and the same chassis in an arrangement of two hydraulic cylinders per chassis in accordance with FIG. 1c. There is no fluid exchange between cylinders that are assigned to different running gears.
Werden für die Zylinder Z1a, Z1b, Z2a, ..., Z4b solche eingesetzt, die für ihre mittels L1 bzw. L2 untereinander verbundenen Arbeitsräume V11a, V11b, V12b, ..., V14b bzw. V21a, V21b, V22a, ..., V24b jeweils alle die gleichen wirksamen Kolbenflächen aufweisen, so erhält man als Beziehung für die Drehwinkelverknüpfung der Fahrwerke:
Werden für die Fahrwerke Zylinder mit von Fahrwerk zu Fahrwerk verschiedenen wirksamen Kolbenflächen eingesetzt, kann in analoger Weise wie anhand des dreiteiligen Fahrzeuges beschrieben, das Hüllkurvenverhalten des Fahrzeuges nach Fig. 1c beeinflußt werden. Dies spiegelt sich dann ebenfalls in der Beziehung für die Dehwinkelverknüpfung der Fahrwerke in Form von Proportionalitätsfaktoren wider. Würden beispielsweise die den Fahrwerken FW2 und FW3 zugeordneten Zylinder jeweils mit der doppelten wirksamen Kolbenfläche im Vergleich zu den Zylindern ausgerüstet, die den Fahrwerken FW1 und FW4 zugeordnet sind, so würde eine Drehwinkelverknüpfung der Fahrwerke nach der Beziehung
Je nach den gegebenen Erfordernissen hinsichtlich des zu realisierenden Hüllkurvenverhaltens des Fahrzeuges oder auch hinsichtlich der Minimierung der Ausdrehwinkel von Fahrwerken gegenüber den zugehörigen Wagenkästen beim Befahren bestimmter Trassierungsabschnitte (z. B. S-Bogen mit Zwischengerade) läßt sich durch die Wahl von wirksamen Kolbenflächen bzw. durch die Wahl von entsprechenden Proportionalitätsfaktoren in der Beziehung der Drehwinkelverknüpfung der Fahrwerke das Fahrzeug optimal gestalten. Für das vierteilige Fahrzeug kann also beispielswiese eine allgemeine Beziehung für die Drehwinkelverknüpfung der Fahrwerke angeben werden:
Falls es sich um ein Fahrzeug mit n Wagenkästen bzw. n Fahrwerken handelt, so läßt sich die Beziehung für die Dehwinkelverknüpfung der Fahrwerke analog dem vierteiligen Fahrzeug in allgemeiner Form darstellen:
In den Fig. 3a bis 3c sind beispielhaft Möglichkeiten dargestellt, wie die gewünschten Beziehungen zwischen den Ausdrehwinkeln der Fahrwerke mit rein mechanischen Mitteln erzeugt werden können. Im wesentlichen werden dafür benötigt:
Übertragungsstangen 1, deren Längsbewegungen zu den Wagenkästen ein Maß für die Drehwinkel von Fahrwerken gegenüber den zugehörigen Wagenkästen darstellen,Summierhebel 2, die die notwendigen Summen aus der zu realisierenden Beziehung der Drehwinkelverknüpfung bilden und- Produkthebel 3, die einerseits die dividierende Nebenwirkung der Summierhebel 2 egalisieren und andererseits zur Umsetzung von gewünschten Proportionalitätsfaktoren K1, K2, K3, ..., Kn dienen.
-
Transmission rods 1, the longitudinal movements of which to the car bodies represent a measure of the angle of rotation of the chassis relative to the associated car bodies, - Summing
lever 2, which form the necessary sums from the relationship of the rotation angle linkage to be realized and - Product levers 3 which on the one hand equalize the dividing side effect of the summing
levers 2 and on the other hand serve to implement the desired proportionality factors K 1 , K 2 , K 3 , ..., K n .
Die Fig. 3a zeigt eine Möglichkeit für die mechanische Drehwinkelverknüpfung der Fahrwerke eines zweiteiligen Fahrzeuges. Die Beziehung
Dabei wirkt der Scherenhebelmechanismus 4 beim Ausknicken des Fahrzeuggelenkes als selbsttätiger Verlängerungs- bzw. Verkürzungsmechanismus für eine über das Fahrzeuggelenk durchlaufend gedachte Übertragungsstange.The
Die Umsetzung der Drehwinkelverknüpfung mit rein mechanischen Mitteln für ein dreiteiliges Fahrzeug zeigt beispielhaft Fig. 3b. Für die allgemeine Beziehung der Drehwinkelverknüpfung der Fahrwerke für ein dreiteiliges Fahrzeug
Aus Fig. 3c ist ersichtlich, wie eine gewünschte Beziehung zwischen den Ausdrehwinkeln der Fahrwerke gegenüber den jeweiligen Wagenkästen für ein vierteiliges Fahrzeug mit mechanischen Mitteln erzeugt werden kann. Der Einfachheit halber seien auch hier vorerst alle in der allgemeinen Beziehung für die Drehwinkelverknüpfung vorhandenen Proportionalitätsfaktoren gleich 1 gesetzt. Damit ist diese Beziehung in der Form
Fig. 3c zeigt neben der prinzipiellen Gestaltungsmöglichkeit für das Steuergestänge auch beispielhaft Ansätze für dessen Variationsmöglichkeiten im Hinblick auf eine Anpassung an die gegebenen Einbauverhältnisse sowie auf eine Aufwandsminimierung. So sind die FW2 und FW3 ohne Zwischenschaltung von Produkthebeln an die Summierhebel 2 angekoppelt. Dies läßt sich erreichen, auch wenn beliebige Proportionalitätsfaktoren mit dem Steuergestänge dargestellt werden sollen, indem der Abgriff der Drehwinkel an den Fahrwerken mittels der Übertragungsstangen 1 bei den einzelnen Fahrwerken in unterschiedlichen Breitenabständen von deren Drehpunkt erfolgt. Anstelle der Schwenkhebelmechanismen aus Fig. 3a und 3b zur Führung der Übertragungsstangen 1 über die Fahrzeuggelenke werden in Fig. 3c als weitere Möglichkeit Winkelhebelpaare 7 mit in der Fahrzeuggelenkquerachse liegenden Verbindungsstangen verwendet. Ihre Funktion ist analog der der Scherenhebelmechanismen 4. Allerdings ist es hier leicht möglich, Funktionen der Produkthebel in die Winkelhebel zu integrieren, bis hin zur Vorzeichenumkehr.3c shows, in addition to the basic design options for the control linkage, also exemplary approaches for its variation options with regard to adaptation to the given installation conditions and to minimize effort. The FW2 and FW3 are coupled to the summing
Zu Fig. 2a: Geradenfahrt
- - Ausdrehwinkel:
-
- - Volumina:
-
- - turning angle:
-
- - volumes:
-
Zu Fig. 2b: Bogeneinfahrt
- - Ausdrehwinkel:
-
- - Volumina:
-
- - turning angle:
-
- - volumes:
-
Zu Fig. 2c: Konstante Bogenfahrt
- - Ausdrehwinkel:
-
- - Volumina:
-
- - turning angle:
-
- - volumes:
-
Zu Fig. 2d: Bogenfahrt mit Zwischengerade
- - Ausdrehwinkel:
-
- - Volumina:
-
- - turning angle:
-
- - volumes:
-
Zu Fig. 2e: Fahrt im S-Bogen mit Zwischengerade
- - Ausdrehwinkel:
-
- - Volumina:
-
- - turning angle:
-
- - volumes:
-
- WK1 ... nWK1 ... n
- Wagenkastenteile mit NumerierungCar body parts with numbering
- FW1 ... nFW1 ... n
- Fahrwerke mit NumerierungTrolleys with numbering
- ψ1 ... n ψ 1 ... n
- Ausdrehwinkel der Fahrwerke gegenüber dem jeweils zugeordneten WagenkastenAngle of rotation of the trolleys in relation to the respectively assigned car body
- ψ'1 ... n ψ ' 1 ... n
- Ausdrehwinkel der Fahrwerke gegenüber dem jeweils zugeordneten Wagenkasten nach Einführung von Proportionalitätsfaktoren in der Beziehung für die Drehwinkelverknüpfung der FahrwerkeAngle of rotation of the running gear compared to the respectively assigned car body after introduction of proportionality factors in the relationship for the rotation angle linkage of the running gear
- V11 ... 1n V 11 ... 1n
- Volumina des Hydraulikfluides in den ersten der untereinander verbundenen Arbeitsräume der HydraulikzylinderVolumes of the hydraulic fluid in the first of the interconnected working spaces of the hydraulic cylinders
- V21 ... 2n V 21 ... 2n
- Volumina des Hydraulikfluides in den zweiten der untereinander verbundenen Arbeitsräume der HydraulikzylinderVolumes of the hydraulic fluid in the second of the interconnected working spaces of the hydraulic cylinders
- ΔV Δ V
- Volumenänderung des Hydraulikfluides in den Arbeitsräumen der Hydraulikzylinder bei von der Geraden abweichenden TrassierungsformenVolume change of the hydraulic fluid in the working spaces of the hydraulic cylinders in the case of alignment deviations from the straight line
- Z1 ... ZnZ1 ... Zn
- Hydraulikzylinder mit NumerierungHydraulic cylinder with numbering
- L1L1
- Hydraulikleitung zur Verbindung der Arbeitsräume V11 ... 1n Hydraulic line for connecting work rooms V 11 ... 1n
- L2L2
- Hydraulikleitung zur Verbindung der Arbeitsräume V21 ... 2n Hydraulic line for connecting the work rooms V 21 ... 2n
- nn
- Anzahl der Wagenkastenteile und FahrwerkeNumber of car body parts and trolleys
- 11
- ÜbertragungsstangenTransmission rods
- 22nd
- SummierhebelSumming lever
- 33rd
- ProdukthebelProduct lever
- 44th
- ScherenhebelmechanismusScissor lever mechanism
- 55
- ParallelhebelParallel lever
- 66
- QuerlenkerWishbones
- 77
- Winkelhebelpaar mit in der Fahrzeuggelenkquerachse liegender VerbindungsstangePair of angle levers with connecting rod lying in the transverse axis of the vehicle joint
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