EP0819078A1 - Device for counteracting transverse forces acting on a rail vehicle - Google Patents

Device for counteracting transverse forces acting on a rail vehicle

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Publication number
EP0819078A1
EP0819078A1 EP96908143A EP96908143A EP0819078A1 EP 0819078 A1 EP0819078 A1 EP 0819078A1 EP 96908143 A EP96908143 A EP 96908143A EP 96908143 A EP96908143 A EP 96908143A EP 0819078 A1 EP0819078 A1 EP 0819078A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
transverse
cylinder
valve
car body
pressure
Prior art date
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Granted
Application number
EP96908143A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0819078B1 (en
Inventor
Gundolf Birkhahn
Manfred DÜSING
Karl Lengl
Yvan LÜ
Wolfgang Schäfer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Talbot & Co KG GmbH
Bosch Rexroth AG
Original Assignee
Talbot & Co KG GmbH
Mannesmann Rexroth AG
Waggonfabrik Talbot GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Talbot & Co KG GmbH, Mannesmann Rexroth AG, Waggonfabrik Talbot GmbH and Co KG filed Critical Talbot & Co KG GmbH
Publication of EP0819078A1 publication Critical patent/EP0819078A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0819078B1 publication Critical patent/EP0819078B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • B61F5/245—Means for damping or minimising the canting, skewing, pitching, or plunging movements of the underframes by active damping, i.e. with means to vary the damping characteristics in accordance with track or vehicle induced reactions, especially in high speed mode

Definitions

  • the invention enters a device for compensating transverse forces acting on a rail vehicle according to the preamble of claim 1.
  • a compensation device against centrifugal forces known from DE-OS 40 40 047 for example, hereinafter referred to as transverse compensation device
  • transverse compensation device is used, inter alia, in wagons and Locomotives of railway trains used.
  • a car body is supported by air suspension in the vertical and horizontal directions on two bogies and the transverse compensation device is additionally provided between the car body and the bogies.
  • the known device has a hydraulic or pneumatic cylinder, which acts with its one active section, for example the cylinder, on the bogie, while the other active section, in this case the piston, is articulated on the car body.
  • the effective axis of the cylinder is arranged transversely to the longitudinal axis of the rail vehicle.
  • Trains of this type are usually equipped with a body inclination system, by means of which the body can be inclined towards the inside of the curve in dependence on the radius of curvature of the curve and the driving speed in such a way that as little lateral forces as possible act on the passenger. Based on the maximum possible side acceleration for the passenger without sacrificing driving comfort, this technology therefore permits significantly higher bow speeds than with trains that are equipped with a conventional chassis.
  • the body can be actively moved laterally relative to the bogie by a transverse compensation device.
  • the roll compensation of the car body can be set to a predetermined (target) position with the transverse compensation device.
  • the roll axis is the virtual axis of rotation running parallel to the longitudinal direction of the vehicle, about which the Car body rotates when traveling on bends due to the centrifugal force and possibly due to the effect of the car body tilt system.
  • the aim is to set the roll position approximately at the seat height or, more precisely, at the stomach level of the passenger. This ensures that the wellbeing of the passenger is not adversely affected by centrifugal forces, even at high bow speeds.
  • a transverse suspension device is known from EP-A 0 592 387, in which, in a hydraulic variant, two hydraulic cylinders arranged in opposite directions are provided and can be controlled in order to increase the transverse spring forces generated by the secondary suspension in the event of quasi-static transverse displacements of the car body.
  • the object of the invention is to create a device for compensating the transverse forces acting on a rail vehicle, which ensures a high level of driving comfort with minimal expenditure on device technology, even when traveling through bends.
  • the device according to the invention ensures that the car body is inclined toward the outside of the arc essentially only on account of the quasi-static centrifugal forces. An additional inclination caused by the dynamic vibrations is largely prevented by the cross spring system.
  • the clearance profile, which determines the maximum inclination of the car body, is not violated by the deflection effect of the dynamic vibrations.
  • the transverse suspension thus enables driving at higher cornering speeds without violating the clearance profile. In addition, excessively high transverse accelerations are effectively buffered.
  • the transverse suspension is designed as a passive system with a hydraulic accumulator, preferably a gas accumulator.
  • a hydraulic accumulator For certain driving conditions, for example when driving straight ahead, it may be advantageous to switch off the transverse suspension.
  • the connection to it can be designed to be lockable.
  • both accumulators can be temporarily connectable to one another.
  • the transverse compensator is formed with at least one cylinder, preferably two cylinders, one cylinder chamber of which can be controlled via a hydraulic circuit, while the other cylinder chamber is connected to a hydraulic accumulator.
  • a bypass line with a check valve is provided parallel to the steaming device, which allows pressure to be built up in the cylinder bypassing the steaming device of a cylinder, so that the steaming valve only acts in one direction of flow.
  • FIG. 1 shows a cross section through a rail vehicle with a device according to the invention for compensating transverse forces
  • Fig. 2 is a schematic representation of a cross compensator with a
  • FIG. 3 a hydraulic circuit diagram for an exemplary embodiment of a device for compensating lateral forces
  • Fig. 4 is a damping valve used in a circuit according to FIG. 3 and
  • FIG. 5 shows a simulation model for simulating the driving dynamics of a rail vehicle with transverse suspension.
  • FIG. 1 shows a cross section of a rail vehicle 1 which is in the bend.
  • This has a car body 2, which is supported by a suspension with shipsfeder ⁇ 3 on two bogies 4, of which only one is visible here. Wheels 6 or groups of wheels are guided in each bogie 4 and roll on the rails 8 of a slide.
  • the car body 2 tilts due to the centrifugal forces and possibly due to the corresponding activation of the car body inclination system (not shown), the maximum angle of inclination ⁇ being predetermined by an envelope curve of the so-called clearance profile 10 which is not in any driving state by the rail vehicle 1 may be injured.
  • the right side of the rail vehicle 1 would be the outside of the arc to which the car body 2 is inclined due to the centrifugal forces.
  • the air spring 3 on the right in FIG. 1 is compressed, while the air spring 3 'on the opposite side (left) is partially relieved.
  • the chassis of the rail vehicle 1 and its driving speed are to be designed such that the clearance profile 10 is not violated even under limit conditions, so that, for example, when driving through tunnels there can be no collision with the tunnel wall or with components arranged to the side of the track body outside of the envelope curve .
  • a transverse compensator 12 is provided in the area between the car body and the bogie, by means of which the car body can be displaced in the horizontal transverse direction (y direction) with respect to the bogie 4.
  • the body 2 could be shifted from the center position shown to the left by means of the transverse compensator 12 in the direction of the arrow Z, a virtual roll pole P of the body being raised from a position at the level of the bogie 4 to a position P 'at the level of the body.
  • the controlled lateral deflection of the car body 2 on the one hand ensures that - in the driving state shown in FIG.
  • the right side of the car body is at a greater distance from the clearance profile 10, so that a greater driving speed is possible, and on the other hand the roll pole becomes due to the transverse shift in the Seat area of the passengers moved, so that their subjective driving comfort is significantly improved
  • the transverse compensator 12 shown in Fig. 1 is assigned a transverse suspension 14, the structure of which is shown schematically in Fig. 2.
  • the transverse compensator has two double-acting cylinders 16, 17, the cylinder housing of which is articulated on the frame of the bogie 4, while the pistons 18 with their oppositely arranged piston rods are attached to the body 2 (if necessary via a driver pin)
  • the positional orientation of the cylinders 16, 17 could also be kinematically reversed, so that the piston rods extend towards the bogie, while the cylinder housing is attached to the body
  • a hydraulic accumulator 28 or 29 is connected to an annular space 26, 27 of each cylinder 16, 17. preferably designed as a gas accumulator, so that the piston 18 moves against the spring action of the hydraulic accumulators 28 or 29
  • each hydraulic accumulator 28, 29, damping valves 32, 33 designed as proportional valves are switched. In a first end position (shown in FIG. 2), they shut off the supply lines 30, 31. In the second end position and the transition positions, allow the pressurization of the associated annular space 26, 27 via the associated hydraulic accumulator 28, 29 with variable flow cross-sections. If both steaming valves are completely shut off, the connection between the Annular spaces 26, 27 to the hydraulic accumulators are interrupted and the transverse compensation device is hydraulically blocked in its current position.
  • Each damping valve 32, 33 comprises a measuring orifice with a variable cross section.
  • the connections 30, 31 to the hydraulic accumulators 28, 29 can be variably controlled via the measuring orifice by appropriate control. Dynamic vibrations in the system or in the transverse compensator are absorbed by the damping valves, and undesired body movements are dampened as a result.
  • a controller 34 controls the damping valves 32, 33, while the transverse compensator 12 is controlled by another controller 36. Both systems can be controlled independently of one another; however, depending on one and the same measured variable, e.g. B. the measured lateral acceleration of the rail vehicle or car body can be influenced.
  • transverse suspension 14 and the transverse compensator 12 are shown as a structural unit in the exemplary embodiment described here, the two systems can also be arranged separately from one another if required.
  • a pump line 38 branches off from the pump and branches into branch lines 38a and 38b. These are each led to the inlet connections of a pressure reducing valve 40, 41. From the outlet of the respective pressure reducing valve, the two pump lines are led to the input of a 4/2-way valve 44, which in its switching position shown blocks the two pump lines 38a, 38b from the working lines 22, 23, but connects the latter to one another. In the second switching position of the directional control valve 44, each branch line 38a, 38b is connected to a working line 22, 23, so that the two cylinder spaces 20 can be supplied with hydraulic fluid or can flow out again
  • the working lines 22, 23 can be activated by correspondingly controlling the electromagnetically actuated pressure reducing valves 40, 41 Connect in the second switching position of the directional control valve 44 to the tank T (return). So a z. B. cylinder space is pressurized by the pump P, while the hydraulic fluid in the other cylinder space is discharged into the tank by the onset of piston movement.
  • the valve spool of the damping valves 32, 33 is biased by a spring into the blocking end position shown.
  • a control pressure which is proportional to the difference between the storage pressure and the annular space pressure acts on the other control side of the valve slide, so that when the pressure in the annular space 26 (27) increases, the damping valve 33 (32) is opened, while it is closed when the pressure is reduced.
  • the damping valves are controlled so that there is practically always a connection to the respective hydraulic accumulators 28, 29.
  • a bypass line 46, 47 is provided in each feed line 30, 31 parallel to the respective damping valve 32, 33, in each of which a check valve 48 is arranged, which prevents a flow of the hydraulic fluid from the hydraulic accumulator 28, 29 to the corresponding annular space 26, 27 Bypassing the damping valve allows.
  • a tank line 50, 51 branches off from each supply line 30, 31, in each of which a pressure-limiting valve 52 is arranged. If the pressure rises above a permitted limit pressure in the feed line 30, 31, the hydraulic fluid is automatically discharged into the tank.
  • the two hydraulic accumulators 28, 29 are connected to one another via a short-circuit line 54, in which a switching valve 56 is arranged. In its basic position shown, it shuts off the short-circuit line 54. In its second switching position, it opens the short-circuit line 54.
  • a pressure line 58 branches off from the latter and can be connected to the pump line 38.
  • a further switching valve 60 is provided between the pump line and the pressure line, which interrupts the connection in its spring-preloaded basic position and enables the connection between the pressure line and the pump line in its second switching position.
  • the pump is a constant pressure pump, which can deliver a pressure of approximately 200 bar, for example. Apart from line pressure losses, this is therefore present upstream of the pressure reducing valves 40, 41.
  • a reduction body 62 is provided in the cylinder space 20 of each cylinder 16, 17, which is designed as a tube in the exemplary embodiment shown. The reduction body 62 projects in the axial direction of the cylinder towards the piston into the cylinder space 20.
  • the piston head has a recess 64 in the form of a blind hole, into which the reduction body can penetrate in a fluid-tight manner.
  • the space enclosed between the walls of the recess 64 and the end face of the reduction body 62 is vented.
  • the reduction body 62 which replaces a second piston rod with the advantage that it does not require any movement space outside the cylinder, reduces the piston area by the cross-sectional area of the reduction body, so that an effective piston area A ⁇ results.
  • This cylinder construction thus enables the supply of hydraulic fluid via the high pressure pump.
  • the oppositely arranged piston rods of the pistons 18 are articulated together on the body 2.
  • An (inductive) displacement transducer 66 is provided for detecting the transverse displacement of the car body.
  • Fig. 4 shows an embodiment for a damping valve 32 or 33.
  • This has a valve spool 67 which is guided in a valve bore 68 of a valve housing 70. Via the valve slide 67, the connection between the feed line 30, 31 and the hydraulic accumulator 28, 29 can be interrupted or set with a variable opening cross section.
  • the valve spool 67 has a cup-shaped structure, a pilot valve being assigned to it, the control needle 72 of which plunges into the space formed by the valve spool 67. With this, an outlet opening 74 formed in the bottom of the valve slide can be opened or closed, which opens into the valve bore.
  • the control needle 72 is biased in the closing direction by means of an actuating spring 76 and can be actuated by means of a magnet coil 78.
  • an inlet bore 78 is provided in the bottom of the valve slide 67, which connects the inlet line 30, 31 to the control chamber 80 of the pilot valve.
  • the valve slide 67 rests on its valve seat, so that the connection between the hydraulic accumulator 28 and the feed line 30 is interrupted.
  • the Hy ⁇ draulikfluid in the supply line 3.beta. acts on the end face of the valve slide, and passes through the inlet throttle 78 into the control chamber 80, so that a rear side A * of the valve spool is pressurized.
  • a stepped surface A is applied to the control needle 72.
  • the control needle 72 is moved upward against the pretension of the actuating spring 76, so that the drain opening 74 is opened and a control volume flow Q, which causes a pressure drop in the control chamber 80, is applied to the valve slide rear side A .
  • acting force is equal to the force acting on the valve spool end face A-.
  • damping valves 32 can also be used, in which a predetermined number of discrete intermediate stages can be called up, in which case, instead of a proportional valve, a solution with a plurality of switching valves can be used which, for example, allows three intermediate stages to be set.
  • the switching valve 56, the further switching valve 60 and the directional control valve 44 are first brought into their open positions and the hydraulic accumulators 28, 29 and the cylinder spaces 20 of the cylinders 16, 17 are supplied with hydraulic fluid. At the same time, the annular spaces of the pistons are acted upon by the pump pressure via the bypass lines 46, 47. The hydraulic accumulators are then brought to their operating pressure and the pistons 18 of the cylinders are clamped in their central position.
  • the car body 2 can be offset laterally with respect to the bogie 4, for example by pressurizing the right cylinder chamber 20 in FIG. 3 via the pressure reducing valve 41 and the directional control valve 44, while the left cylinder chamber via the Directional control valve 44 and the pressure reducing valve 40 is connected to the tank T, for which purpose the pressure reducing valve 40 is activated accordingly by its controller 36.
  • the transverse suspension is activated, the two damping valves 32, 33 are switched into a through position when the curve is traveling, while the switching valve 56 is closed.
  • Vibrations are damped by the throttling action of the damping valves 32, 33.
  • the two bypass lines 46, 47 ensure that only that damping valve 32 or 33 is effective via which pressure builds up in the direction of the hydraulic accumulator 28, 29.
  • the other damping valve 33 or 32 is then bypassed by the backflow from the associated hydraulic accumulator 28, 29 via the bypass line 46, 47 and the check valve 48.
  • the damping effect can be influenced by correspondingly controlling the damping valves 32, 33 via the transverse damping control 34, so that different degrees of damping can be set.
  • the switching valve By activating the switching valve into its through position, the short-circuit line 54 between the two hydraulic accumulators 28, 29 can be opened.
  • the damping valves When the damping valves are open, the hydraulic fluid is then only pumped back and forth between the annular spaces 26, 27; the cross suspension is then practically ineffective.
  • a corresponding admission pressure can be set in the reducing cylinder space 20, which also dampens the transverse compensator movement.
  • the system can also be equipped with an emergency spring, which takes over the transverse suspension in the event of a hydraulic circuit failure. If the control fails, the directional control valve 44 is brought into the position shown, in which the two cylinder spaces 20 are connected to one another. Then there is a balance between the forces acting on the end faces of the pistons 18. The transverse movements of the car body are then no longer influenced by the active transverse compensator. Furthermore, the switching valve 56 is brought into its closed position when the control fails, so that the hydropneumatic suspension remains effective. Although the driving comfort changes slightly in some driving conditions, the driving safety is increased.
  • FIG. 5 shows a simulation model with which the driving dynamics of a chassis provided with the transverse compensation device according to the invention can be simulated.
  • the car body mass on which the pistons 18 of the cylinders 16, 17 act is designated by m.
  • the cylinder spaces 20 of the cylinders 16, 17 can optionally be connected to the pump P or to the tank T via the pressure reducing valves 40, 41.
  • the annular spaces 26, 27 of the cylinders 16, 17 are each connected to the hydraulic accumulators 28, 29, the damping valve 32, 33 being provided in the feed line 30, 31, respectively.
  • the (secondary) air springs 3 Parallel to the transverse compensator 12 with the transverse suspension 14 are the (secondary) air springs 3, which form the vertical and in part also transverse support of the body 2.
  • Desired driving conditions can be simulated by applying forces to the car body 2 and / or the bogie, which simulate the centrifugal force F (t) and the forces F '(t) caused by track position disturbances etc.
  • the pressure reducing valves 40, 41 and the damping valves 32, 33 are controlled via their controls 34, 36.
  • the transverse compensator is assigned a preferably hydraulic-pneumatic transverse suspension, which can optionally be switched on as a function of the route, the road and the condition of the road.
  • the cross spring can also be combined with a preferably active damping system in order to effectively dampen high-frequency vibrations.
  • the quasi-static transverse force can be kept in the cylinders by active pressure control.
  • the dynamic transverse vibrations are absorbed by the secondary air springs and the transverse suspension.

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Abstract

PCT No. PCT/EP96/01341 Sec. 371 Date Oct. 3, 1997 Sec. 102(e) Date Oct. 3, 1997 PCT Filed Mar. 27, 1996 PCT Pub. No. WO96/31385 PCT Pub. Date Oct. 10, 1996A device for compensating for the transverse forces acting on a rail vehicle whose car body is supported via spring action on at least one undercarriage and which can be displaced via a transverse compensator in transverse direction with respect to the undercarriage, a transverse spring action is associated for the buffering of dynamic oscillations, which can be connected or disconnected optionally as a function of the condition of travel.

Description

Einrichtung zur Kompensation von auf ein Schienenfahrzeug wirkenden Querkräften Device for compensating lateral forces acting on a rail vehicle
Die Erfindung betritt eine Einrichtung zur Kompensation von auf ein Schienenfahrzeug wirkenden Querkräften gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige, beispielsweise aus der DE-OS 40 40 047 bekannte Kompensationseinrich¬ tung gegen Fliehkräfte, im folgenden Querkompensationseinrichtung genannt, wird unter anderem bei Waggons und Triebköpfen von Eisenbahnzügen eingesetzt. Dabei ist in der Regel ein Wagenkasten über eine Luftfederung in vertikaler und horizontaler Richtung auf zwei Drehgestellen abgestützt und zusätzlich zwischen dem Wagenkasten und den Drehgestellen die Querkompeπsationseinrichtung vorgesehen.The invention enters a device for compensating transverse forces acting on a rail vehicle according to the preamble of claim 1. Such a compensation device against centrifugal forces, known from DE-OS 40 40 047 for example, hereinafter referred to as transverse compensation device, is used, inter alia, in wagons and Locomotives of railway trains used. As a rule, a car body is supported by air suspension in the vertical and horizontal directions on two bogies and the transverse compensation device is additionally provided between the car body and the bogies.
Die bekannte Einrichtung hat einen Hydraulik- oder Pneumatikzylinder, der mit seinem einen Wirkabschnitt, beispielsweise dem Zylinder, am Drehgestell angreift, während der andere Wirkabschnitt, in diesem Fall der Kolben, am Wagenkasten angelenkt ist. Die Wirkachse des Zylinders ist dabei quer zur Längsachse des Schienenfahrzeugs angeord- net. Üblicherweise sind derartige Züge mit einem Wagenkasten-Neigungssystem aus¬ gerüstet, über das der Wagenkasten bei einer Bogenfahrt in Abhängigkeit vom Krümmungsradius der Kurve und der Fahrgeschwindigkeit derart nach bogeninnen ge¬ neigt werden kann, daß auf den Fahrgast möglichst wenig Seitenkräfte einwirken. Diese Technologie erlaubt somit bei Zugrundelegung einer maximal möglichen Seitenbeschleu- nigung auf den Fahrgast ohne Fahrkomforteinbuße wesentlich höhere Bogengeschwindig- keiten als mit Zügen, die mit einem herkömmlichen Fahrgestell ausgerüstet sind.The known device has a hydraulic or pneumatic cylinder, which acts with its one active section, for example the cylinder, on the bogie, while the other active section, in this case the piston, is articulated on the car body. The effective axis of the cylinder is arranged transversely to the longitudinal axis of the rail vehicle. Trains of this type are usually equipped with a body inclination system, by means of which the body can be inclined towards the inside of the curve in dependence on the radius of curvature of the curve and the driving speed in such a way that as little lateral forces as possible act on the passenger. Based on the maximum possible side acceleration for the passenger without sacrificing driving comfort, this technology therefore permits significantly higher bow speeds than with trains that are equipped with a conventional chassis.
Unabhängig davon, ob ein Schienenfahrzeug mit dem Wagenkasten-Neigungssystem ausgerüstet ist, läßt sich der Wagenkasten gegenüber dem Drehgestell durch eine Quer¬ kompensationseinrichtung aktiv seitlich verschieben. Durch die Querkompensationsein- richtung wird der Wagenkasten entgegen der auf ihn einwirkenden Fliehkraft etwa in seiner Mittelstellung gehalten, so daß die Querfederung des Schienenfahrzeugs bei Ge¬ radeausfahrt und bei Bogenfahrt etwa im gleichen Bereich ihrer Kennlinie arbeitet, in dem eine weichere Federung erzielt wird als in einem Bereich, bei dem der Wagenkasten stark seitlich verschoben ist und an Gummipuffern mit einer steilen Kennlinie (=harte Federung) anliegt. Darüberhinaus läßt sich mit der Querkompensationseinrichtung der Wankpol des Wagenkastens auf eine vorbestimmte (Soll-)Position einstellen. Als Wankpol wird die vir¬ tuelle, parallel zur Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Drehachse bezeichnet, um die der Wagenkasten bei der Bogenfahrt aufgrund der einwirkenden Fliehkraft und ggf. aufgrund der Wirkung des Wagenkasten-Neigungssystems dreht. Üblicherweise wird angestrebt, den Wankpol etwa auf Sitzhöhe oder, genauer gesagt, auf Magenhöhe des Fahrgasts ein¬ zustellen. Damit kann man auch bei hohen Bogengeschwindigkeiten gewährleisten, daß das Wohlbefinden des Fahrgasts nicht durch Fliehkraftwirkungen negativ beeinträchtigt wird.Regardless of whether a rail vehicle is equipped with the body inclination system, the body can be actively moved laterally relative to the bogie by a transverse compensation device. By means of the transverse compensation device, the car body is held approximately in its central position against the centrifugal force acting on it, so that the transverse suspension of the rail vehicle operates in the same area of its characteristic curve when driving straight ahead and when cornering, in which a softer suspension is achieved than in an area in which the car body is strongly laterally displaced and is in contact with rubber buffers with a steep characteristic (= hard suspension). In addition, the roll compensation of the car body can be set to a predetermined (target) position with the transverse compensation device. The roll axis is the virtual axis of rotation running parallel to the longitudinal direction of the vehicle, about which the Car body rotates when traveling on bends due to the centrifugal force and possibly due to the effect of the car body tilt system. Usually, the aim is to set the roll position approximately at the seat height or, more precisely, at the stomach level of the passenger. This ensures that the wellbeing of the passenger is not adversely affected by centrifugal forces, even at high bow speeds.
Aus EP-A 0 592 387 ist eine Querfederungeinrichtung bekannt, bei der in einer hydrau¬ lischen Variante zwei gegenläufig angeordnete Hydraulikzylinder zur bedarfsweisen Erhöhung der von der Sekundärfederung erzeugten Querfederkräfte bei quasistatischen Querverschiebungen des Wagenkastens vorgesehen und ansteuerbar sind.A transverse suspension device is known from EP-A 0 592 387, in which, in a hydraulic variant, two hydraulic cylinders arranged in opposite directions are provided and can be controlled in order to increase the transverse spring forces generated by the secondary suspension in the event of quasi-static transverse displacements of the car body.
Beim Einsatz der vorgenannten Systeme hat es sich gezeigt, daß sie bei Bogenfahrt durchaus dazu geeignet sind, die durch die Zentrifugalbeschleunigung verursachten quasistatischen Fliehkräfte abzufangen bzw. deren negative Einwirkungen auf den Fahr¬ gast zu minimieren. Die quasistatischen Fliehkräfte sind jedoch regelmäßig durch dyna- mische Kräfte überlagert, die beispielsweise durch Gleisunebenheiten oder durch sogenannte Passivkräfte, d. h. vom Schienenfahrzeug selbst erzeugte Schwingungen, auf den Wagenkasten übertragen werden.When using the aforementioned systems, it has been shown that when traveling through bends they are quite suitable for absorbing the quasi-static centrifugal forces caused by centrifugal acceleration or for minimizing their negative effects on the passenger. However, the quasi-static centrifugal forces are regularly superimposed by dynamic forces, which are caused, for example, by uneven tracks or by so-called passive forces, ie. H. vibrations generated by the rail vehicle itself are transmitted to the car body.
Diese Schwingungen können bei schnell ansprechenden Querkompensationssystemen zu entsprechenden Reaktionen im Regelkreis führen, so daß es bei bestimmten Fahrzustän- den, insbesondere bei der Bogenfahrt, zu ständigen Änderungen der Wagenkastenposi¬ tion quer zum Fahrgestell kommen kann, so daß die Laufruhe des Schienenfahrzeugs im Bogen nicht den geltenden hohen Ansprüchen genügen kann. Legt man aber die Regelung so träge aus, daß sie auf die dynamischen Schwingungen nicht reagiert, so läßt sich ebenfalls nicht der gewünschte Fahrkomfort erzielen. Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Kompen¬ sation der auf ein Schienenfahrzeug wirkenden Querkräfte zu schaffen, die bei minimalem vorrichtungstechnischem Aufwand auch bei Bogenfahrt einen hohen Fahrkomfort gewährleistet.In the case of quickly responding transverse compensation systems, these vibrations can lead to corresponding reactions in the control loop, so that, in certain driving conditions, in particular when driving on bends, there can be constant changes in the body position across the chassis, so that the rail vehicle does not run smoothly in the bend can meet the current high standards. However, if the control is designed so sluggishly that it does not react to the dynamic vibrations, the desired driving comfort cannot be achieved either. In contrast, the object of the invention is to create a device for compensating the transverse forces acting on a rail vehicle, which ensures a high level of driving comfort with minimal expenditure on device technology, even when traveling through bends.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Durch die Maßnahme, der Querkompensationseinrichtung neben der normalen Federung und dem Querkompensator noch eine Querfederung zuzuordnen, können die in Querrichtung auf das Schienenfahrzeug wirkenden dynamischen Schwingungen im wesentlichen durch Zusammenwirken der Sekundärfederung des Wagenkastens und der zusätzlichen Quer¬ federung aufgefangen werden, so daß die Laufruhe des Schienenfahrzeugs gegenüber herkömmlichen Lösungen ganz erheblich verbessert wird.This object is achieved by the features of patent claim 1. As a result of the measure of assigning a transverse suspension to the transverse compensation device in addition to the normal suspension and the transverse compensator, the dynamic vibrations acting on the rail vehicle in the transverse direction can essentially be caused by Interaction of the secondary suspension of the car body and the additional transverse suspension can be absorbed, so that the smooth running of the rail vehicle is improved considerably compared to conventional solutions.
Des weiteren wird durch die erfindungsgemäße Einrichtung erreicht, daß der Wagen- kästen im wesentlichen nur aufgrund der quasistatischen Fliehkräfte nach bogenaußen geneigt wird. Eine durch die dynamischen Schwingungen verursachte zusätzliche Neigung wird weitestgehend durch das Querfedersystem unterbunden. Das Lichtraum profil, welches die maximale Neigung des Wagenkastens bestimmt, wird durch die Auslenk- Wirkung der dynamischen Schwingungen nicht verletzt. Die Querfederung erlaubt somit ein Fahren mit höheren Kurvengeschwindigkeiten ohne Verletzung des Lichtraumprofils. Darüber hinaus werden übermäßig hohe Querbeschleu¬ nigungen wirksam gepuffert.Furthermore, the device according to the invention ensures that the car body is inclined toward the outside of the arc essentially only on account of the quasi-static centrifugal forces. An additional inclination caused by the dynamic vibrations is largely prevented by the cross spring system. The clearance profile, which determines the maximum inclination of the car body, is not violated by the deflection effect of the dynamic vibrations. The transverse suspension thus enables driving at higher cornering speeds without violating the clearance profile. In addition, excessively high transverse accelerations are effectively buffered.
Als ganz besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Querfederung als passives System mit einem Hydrospeicher, vorzugsweise einem Gasspeicher, ausgebildet ist. Für bestimmte Fahrzustände, beispielsweise bei der Geradeausfahrt, kann es vorteilhaft sein, die Querfederung abzuschalten. Beim Einsatz eines Hydrospeichers kann die Ver¬ bindung zu diesem absperrbar gestaltet sein. Beim Einsatz zweier paralleler Hydro¬ speicher, die jeweils einem Zylinder zugeordnet sind, können beide Speicher vorübergehend miteinander verbindbar sein. Ein besonders einfach aufgebautes und zuverlässig arbeitendes System erhält man, wenn der Querkompensator mit zumindest einem Zylinder, vorzugsweise zwei Zylindern ausge¬ bildet ist, deren einer Zylinderraum über einen Hydraulikkreislauf ansteuerbar ist, während der andere Zylinderraum jeweils an einen Hydrospeicher angeschlossen ist.It has proven to be particularly advantageous if the transverse suspension is designed as a passive system with a hydraulic accumulator, preferably a gas accumulator. For certain driving conditions, for example when driving straight ahead, it may be advantageous to switch off the transverse suspension. When using a hydraulic accumulator, the connection to it can be designed to be lockable. When using two parallel hydraulic accumulators, each of which is assigned to a cylinder, both accumulators can be temporarily connectable to one another. A particularly simple and reliable system is obtained if the transverse compensator is formed with at least one cylinder, preferably two cylinders, one cylinder chamber of which can be controlled via a hydraulic circuit, while the other cylinder chamber is connected to a hydraulic accumulator.
Sollte sich eine solche Konfiguration noch als zu hart erweisen, so kann man durch Ein- bringen größerer Elastizität entweder mechanisch (elastische Auflagerung bzw. Aufhän¬ gung der Zylinder im Dreh- oder Untergestell) oder auf der hydraulischen Seite durch Einbau von kleinen zusätzlichen Hydraulikspeichern mit Gasfedervolumen (hydropneuma- tische Elemente) zwischen der Druckversorgung und den Zylindern (pro Systemzweig) Abhilfe schaffen. Der Fahrkomfort läßt sich weiter erhöhen, wenn der Querfederung eine Dämpfungsein¬ richtung zugeordnet ist, die vorzugsweise als ein Drosselventil mit veränderbarem Blen¬ denquerschnitt ausgebildet ist. Durch diese Weiterbildung kann auf den bei herkömmlichen Systemen erforderlichen separaten Querschwingungsdampfer verzichtet werden Ganz besonders vorteilhaft ist es, die Kennlinie der genannten Dampfungsein¬ richtung in Abhängigkeit von der einwirkenden Querbeschleunigung, der momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit, der Strecken- oder Gleisquahtat und/oder Fahrzeugbeladung veränderbar zu machenShould such a configuration still prove to be too hard, then by introducing greater elasticity one can either mechanically (elastic mounting or suspension of the cylinders in the bogie or underframe) or on the hydraulic side by installing small additional hydraulic accumulators Remedy gas spring volume (hydropneumatic elements) between the pressure supply and the cylinders (per system branch). Driving comfort can be further increased if the transverse suspension is assigned a damping device which is preferably designed as a throttle valve with a variable orifice cross section. Through this training can be at Conventional systems requiring separate transverse vibration dampers are dispensed with. It is particularly advantageous to make the characteristic curve of the aforementioned damping device variable as a function of the transverse acceleration acting on it, the instantaneous vehicle speed, the route or track quality and / or the vehicle load
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist parallel zur Dampfungseinrichtung eine Bypaßleitung mit einem Ruckschlagventil vorgesehen, die einen Druckaufbau im Zylinder unter Umgehung der Dampfungseinrichtung eines Zylinders erlaubt, so daß das Dampfungsventil nur in einer Durchflußrichtung wirkt Durch die Maßnahme, im Zylinderraum einen Reduktionskorper auszubilden der bei einer Kolbenbewegung in eine entsprechend ausgeformte Kolbenausnehmung eintaucht, kann die wirksame Flache im Zylinderraum variiert werden Damit werden die Kolbenflache im Zylinderraum und die Kolbenflache im Ringraum einander angeglichen Die Verwendung einer Pumpe mit vergleichsweise hohem Systemdruck wird möglich, der zum Beispiel oh- nehm für die Ansteuerung der aktiven Wagenkasten-Neigesystems benotigt wird Somit kann eine einzige Pumpe für unterschiedliche hydraulische Systeme des Schienen¬ fahrzeugs eingesetzt werden, sie kann z B auch die Versorgung der Hydrospeicher leis¬ ten Mit einem Druckreduzierventil zwischen der Pumpe und dem Hydraulikzylinder kann in einer Zuleitung zum Hydraulikzylinder ein vorbestimmter Druck eingestellt werdenIn an advantageous development of the invention, a bypass line with a check valve is provided parallel to the steaming device, which allows pressure to be built up in the cylinder bypassing the steaming device of a cylinder, so that the steaming valve only acts in one direction of flow. By the measure of forming a reduction body in the cylinder space immersed in a correspondingly shaped piston recess during a piston movement, the effective area in the cylinder space can be varied. The piston area in the cylinder area and the piston area in the annular space are matched to one another. The use of a pump with a comparatively high system pressure is possible, which is, for example, not necessary for actuation the active car body tilting system is required. Thus, a single pump can be used for different hydraulic systems of the rail vehicle, it can also supply the hydraulic accumulators, for example Pressure reducing valve between the pump and the hydraulic cylinder can be set to a predetermined pressure in a supply line to the hydraulic cylinder
Die weiteren Unteranspruche betreffen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der ErfindungThe further subclaims relate to further advantageous refinements of the invention
Bevorzugte Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schema- tischer Zeichnungen naher erläutert Es zeigenPreferred exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with the aid of schematic drawings
Fig 1 einen Querschnitt durch ein Schienenfahrzeug mit einer erfindungs- gemaßen Einrichtung zur Kompensation von Querkraften,1 shows a cross section through a rail vehicle with a device according to the invention for compensating transverse forces,
Fig 2 eine schematische Darstellung eines Querkompensators mit einerFig. 2 is a schematic representation of a cross compensator with a
Querfederung, Fig 3 einen Hydraulikschaltplan für ein Ausfuhrungsbeispiel einer Einrichtung zum Kompensation von Querkraften, Fig. 4 ein in einer Schaltung gemäß Fig. 3 verwendetes Dämpfungsventil und3, a hydraulic circuit diagram for an exemplary embodiment of a device for compensating lateral forces, Fig. 4 is a damping valve used in a circuit according to FIG. 3 and
Fig. 5 ein Simulationsmodell für die Simulation der Fahrdynamik eines Schienen¬ fahrzeugs mit einer Querfederung.5 shows a simulation model for simulating the driving dynamics of a rail vehicle with transverse suspension.
In Fig. 1 ist ein Querschnitt eines Schienenfahrzeugs 1 dargestellt, das sich in der Bogen- fahrt befindet. Dieses hat einen Wagenkasten 2, der über eine Federung mit Luftfederπ 3 auf zwei Drehgestellen 4 abgestützt ist, von denen hier nur eines sichtbar ist. In jedem Drehgestell 4 sind Räder 6 oder Radgruppen geführt, die auf den Schienen 8 eines Glei¬ ses rollen. Bei der Bogenfahrt neigt sich der Wagenkasten 2 aufgrund der Fliehkräfte und ggf. aufgrund der entsprechenden Ansteuerung des Wagenkasten-Neigungssystems (nicht dargestellt), wobei der maximale Neigungswinkel α durch eine Hüllkurve des sogenannten Lichtraumprofils 10 vorgegeben ist, die durch das Schienenfahrzeug 1 in keinem Fahrzustand verletzt werden darf.1 shows a cross section of a rail vehicle 1 which is in the bend. This has a car body 2, which is supported by a suspension with Luftfederπ 3 on two bogies 4, of which only one is visible here. Wheels 6 or groups of wheels are guided in each bogie 4 and roll on the rails 8 of a slide. When traveling through bends, the car body 2 tilts due to the centrifugal forces and possibly due to the corresponding activation of the car body inclination system (not shown), the maximum angle of inclination α being predetermined by an envelope curve of the so-called clearance profile 10 which is not in any driving state by the rail vehicle 1 may be injured.
Für den Fall, daß das Wagenkasten-Neigungssystem in der Darstellung nach Fig. 1 nicht wirksam ist, wäre die rechte Seite des Schienenfahrzeugs 1 die bogenäußere Seite, zu der hin sich der Wagenkasten 2 aufgrund der Fliehkräfte neigt. In diesem Zustand ist die in Fig. 1 rechts liegende Luftfeder 3 komprimiert, während die auf der Gegenseite (links) liegende Luftfeder 3' anteilig entlastet ist. Das Fahrgestell des Schienenfahrzeugs 1 und dessen Fahrgeschwindigkeit sind derart auszulegen, daß auch unter Grenzbedingungen das Lichtraumprofil 10 nicht verletzt wird, so daß beispielsweise beim Durchfahren von Tunnels keine Kollision mit der Tunnelwandung oder mit seitlich des Gleiskörpers außer¬ halb der besagten Hüllkurve angeordneten Bauteilen vorkommen kann.In the event that the car body inclination system is not effective in the illustration of Fig. 1, the right side of the rail vehicle 1 would be the outside of the arc to which the car body 2 is inclined due to the centrifugal forces. In this state, the air spring 3 on the right in FIG. 1 is compressed, while the air spring 3 'on the opposite side (left) is partially relieved. The chassis of the rail vehicle 1 and its driving speed are to be designed such that the clearance profile 10 is not violated even under limit conditions, so that, for example, when driving through tunnels there can be no collision with the tunnel wall or with components arranged to the side of the track body outside of the envelope curve .
Bei modernen Hochgeschwindigkeitszügen wird im Bereich zwischen Wagenkasten und Drehgestell ein Querkompensator 12 vorgesehen, mittels dessen der Wagenkasten mit Bezug zum Drehgestell 4 in horizontaler Querrichtung (y-Richtung) verschiebbar ist. Im dargestellten Fahrzustand könnte der Wagenkasten 2 mittels des Querkompensators 12 in Pfeilrichtung Z aus der dargestellten Mittelposition nach links verschoben werden, wobei ein virtueller Wankpol P des Wagenkastens aus einer Position in Höhe des Drehgestells 4 in eine Position P' in Höhe des Wagenkastens angehoben wird. Durch die gesteuerte seitliche Auslenkung des Wagenkastens 2 wird einerseits erreicht, daß -bei dem in Fig. 1 dargestellten Fahrzustand- die rechte Seite des Wagenkastens einen größeren Abstand zum Lichtraumprofil 10 erhält, so daß eine größere Fahrgeschwindig¬ keit möglich ist, andererseits wird der Wankpol durch die Querverschiebung in den Sitzbereich der Fahrgaste verschoben, so daß deren subjektiver Fahrkomfort wesentlich verbessert wirdIn modern high-speed trains, a transverse compensator 12 is provided in the area between the car body and the bogie, by means of which the car body can be displaced in the horizontal transverse direction (y direction) with respect to the bogie 4. In the driving state shown, the body 2 could be shifted from the center position shown to the left by means of the transverse compensator 12 in the direction of the arrow Z, a virtual roll pole P of the body being raised from a position at the level of the bogie 4 to a position P 'at the level of the body. The controlled lateral deflection of the car body 2 on the one hand ensures that - in the driving state shown in FIG. 1 - the right side of the car body is at a greater distance from the clearance profile 10, so that a greater driving speed is possible, and on the other hand the roll pole becomes due to the transverse shift in the Seat area of the passengers moved, so that their subjective driving comfort is significantly improved
Dem in Fig 1 dargestellten Querkompensator 12 ist eine Querfederung 14 zugeordnet, deren Aufbau in Fig. 2 schematisch dargestellt ist Der Querkompensator hat zwei doppelt wirkende Zylinder 16, 17, deren Zylindergehause jeweils am Rahmen des Drehgestells 4 angelenkt ist, wahrend die Kolben 18 mit ihren gegenläufig angeordneten Kolbenstangen am Wagenkasten 2 (ggf über einen Mitnehmerzapfen) befestigt sind Selbstverständlich konnte die Lageorientierung der Zylinder 16, 17 auch kinematisch umgekehrt sein, so daß sich die Kolbenstangen zum Drehgestell hin erstrecken, wahrend die Zylindergehause am Wagenkasten befestigt sindThe transverse compensator 12 shown in Fig. 1 is assigned a transverse suspension 14, the structure of which is shown schematically in Fig. 2. The transverse compensator has two double-acting cylinders 16, 17, the cylinder housing of which is articulated on the frame of the bogie 4, while the pistons 18 with their oppositely arranged piston rods are attached to the body 2 (if necessary via a driver pin) Of course, the positional orientation of the cylinders 16, 17 could also be kinematically reversed, so that the piston rods extend towards the bogie, while the cylinder housing is attached to the body
Die Zylinderraume 20 beider Zylinder 16, 17 sind über Arbeitsleitungen 22, 23 an eine Hy¬ draulikschaltung 24 angeschlossen, die im folgenden noch naher erläutert werden wird An einen Ringraum 26, 27 jedes Zylinders 16, 17 ist je ein Hydrospeicher 28 bzw 29 angeschlossen, vorzugsweise als Gasspeicher ausgeführt, so daß die Bewegung der Kol- ben 18 gegen die Federwirkung der Hydrospeicher 28 bzw 29 erfolgtThe cylinder spaces 20 of both cylinders 16, 17 are connected via working lines 22, 23 to a hydraulic circuit 24, which will be explained in more detail below. A hydraulic accumulator 28 or 29 is connected to an annular space 26, 27 of each cylinder 16, 17. preferably designed as a gas accumulator, so that the piston 18 moves against the spring action of the hydraulic accumulators 28 or 29
Diese beiden Systemzweige sind mit den beiden an die Hydraulikschaltung 24 ange¬ schlossenen Systemzweigen normalerweise nicht verbunden, so daß sich eine gleich¬ mäßige, also bewegungsneutrale Druckerhohung in den Zylinderraumen 20 der beiden Zylinder 16, 17 nicht unmittelbar auf die Drucke in den Gasspeichern 28, 29 auswirken kannThese two system branches are normally not connected to the two system branches connected to the hydraulic circuit 24, so that a uniform, that is to say movement-neutral, pressure increase in the cylinder spaces 20 of the two cylinders 16, 17 does not directly affect the pressures in the gas stores 28, 29 can impact
Die bereits erwähnten zusatzlichen Puffer zum Erzielen einer noch höheren Elastizität auf der hydraulischen Seite können an die Leitungen 22, 23 getrennt nach Systemzweigen angeschlossen werden Zum Erhohen der mechanischen Elastizität konnte man die Lageraugen der Kolbenstan- gen und/oder Zylinder in Gummi lagern, den Mitnehmerzapfen mit einer definierten Elastizität versehen etc Diese vorteilhaften Optionen sind hier nicht dargestelltThe additional buffers already mentioned to achieve an even higher elasticity on the hydraulic side can be connected to the lines 22, 23 separately according to system branches. To increase the mechanical elasticity, the bearing eyes of the piston rods and / or cylinders could be mounted in rubber, the driving pin provided with a defined elasticity etc These advantageous options are not shown here
In Zuleitungen 30, 31 zu jedem Hydrospeicher 28, 29 sind als Proportionalventile ausge¬ führte Dampfungsventile 32, 33 geschaltet In einer ersten Endstellung (dargestellt in Fig 2) sperren sie die Zuleitungen 30, 31 ab In der zweiten Endstellung und den Ubergangs- Stellungen erlauben sie die Druckbeaufschlagung des jeweils zugeordneten Ringraums 26, 27 über den zugehörigen Hydrospeicher 28, 29 mit variablen Durchfluß-Querschnitten Sind beide Dampfungsventile vollständig abgesperrt, so ist die Verbindung zwischen den Ringräumen 26, 27 zu den Hydrospeichern unterbrochen und ist die Querkompensations¬ einrichtung in ihrer momentanen Stellung hydraulisch blockiert.In supply lines 30, 31 to each hydraulic accumulator 28, 29, damping valves 32, 33 designed as proportional valves are switched. In a first end position (shown in FIG. 2), they shut off the supply lines 30, 31. In the second end position and the transition positions, allow the pressurization of the associated annular space 26, 27 via the associated hydraulic accumulator 28, 29 with variable flow cross-sections. If both steaming valves are completely shut off, the connection between the Annular spaces 26, 27 to the hydraulic accumulators are interrupted and the transverse compensation device is hydraulically blocked in its current position.
Jedes Dämpfungsventil 32, 33 umfaßt eine Meßblende mit veränderbarem Querschnitt. Durch entsprechende Ansteuerung können die Verbindungen 30, 31 zu den Hydrospei- ehern 28, 29 über die Meßblende variabel aufgesteuert werden. Dynamische Schwingun¬ gen im System bzw. im Querkompensator werden durch die Dämpfungsventile abgefangen, unerwünschte Wagenkastenbewegungen werden dadurch gedämpft. Eine Steuerung 34 steuert die Dämpfungsventile 32, 33, während der Querkompensator 12 von einer weiteren Steuerung 36 beherrscht wird. Beide Systeme sind unabhängig voneinander ansteuerbar; sie können jedoch in Abhängigkeit von ein und der elben Meßgröße, z. B. der gemessenen Querbeschleunigung des Schienenfahrzeugs bzw. Wagenkastens, beeinflußt werden.Each damping valve 32, 33 comprises a measuring orifice with a variable cross section. The connections 30, 31 to the hydraulic accumulators 28, 29 can be variably controlled via the measuring orifice by appropriate control. Dynamic vibrations in the system or in the transverse compensator are absorbed by the damping valves, and undesired body movements are dampened as a result. A controller 34 controls the damping valves 32, 33, while the transverse compensator 12 is controlled by another controller 36. Both systems can be controlled independently of one another; however, depending on one and the same measured variable, e.g. B. the measured lateral acceleration of the rail vehicle or car body can be influenced.
Obwohl beim hier beschriebenen Ausführungsbeispiel die Querfederung 14 und der Querkompensator 12 als Baueinheit dargestellt sind, können beide Systeme bei Bedarf auch getrennt voneinander angeordnet werden.Although the transverse suspension 14 and the transverse compensator 12 are shown as a structural unit in the exemplary embodiment described here, the two systems can also be arranged separately from one another if required.
Weitere Einzelheiten der hydraulischen Schaltung sind dem in Fig. 3 dargestellten Schalt¬ plan entnehmbar.Further details of the hydraulic circuit can be found in the circuit diagram shown in FIG. 3.
Demgemäß werden die beiden Zylinderräume 20 des Querkompensators 12 über eine Pumpe P mit Hydraulikfluid versorgt. Dazu geht von der Pumpe eine Pumpenleitung 38 ab, die in Zweigleitungen 38a und 38b verzweigt. Diese sind jeweils zu Eingangsan¬ schlüssen eines Druckreduzierventils 40, 41 geführt. Vom Ausgang des jeweiligen Druck¬ reduzierventils sind die beiden Pumpenleitungen zum Eingang eines 4/2-Wegeventιls 44 geführt, das in seiner gezeigten Schaltstellung die beiden Pumpenleitungen 38a, 38b gegenüber den Arbeitsleitungen 22, 23 absperrt, jedoch letztere miteinander verbindet. In der zweiten Schaltstellung des Wegeventils 44 ist jede Zweigleitung 38a, 38b mit einer Arbeitsleitung 22, 23 verbunden, so daß die beiden Zylinderräume 20 mit Hydraulikfluid versorgbar sind bzw. dieses auch wieder abfließen kannAccordingly, the two cylinder spaces 20 of the transverse compensator 12 are supplied with hydraulic fluid via a pump P. For this purpose, a pump line 38 branches off from the pump and branches into branch lines 38a and 38b. These are each led to the inlet connections of a pressure reducing valve 40, 41. From the outlet of the respective pressure reducing valve, the two pump lines are led to the input of a 4/2-way valve 44, which in its switching position shown blocks the two pump lines 38a, 38b from the working lines 22, 23, but connects the latter to one another. In the second switching position of the directional control valve 44, each branch line 38a, 38b is connected to a working line 22, 23, so that the two cylinder spaces 20 can be supplied with hydraulic fluid or can flow out again
Indem in der ersten Schaltstellung des Wegeventils 44 die beiden Arbeitsleitungen 22, 23 und damit die Zylinderräume 20 miteinander verbunden sind, wird bei einer von außen aufgeprägten Bewegung der Kolben 18 nur Hydraulikfluid zwischen den Zylinderräumen 20 hin- und her gepumpt. Durch entsprechende Ansteuerung der elektromagnetisch betätigbaren Druckreduzierventile 40, 41 lassen sich die Arbeitsleitungen 22, 23 wahlweise in der zweiten Schaltstellung des Wegeventils 44 mit dem Tank T (Rücklauf) verbinden. So kann ein z. B. Zylinderraum mit Druck von der Pumpe P beaufschlagt wer¬ den, während das Hydraulikfluid im anderen Zylinderraum durch die einsetzende Kolben¬ bewegung in den Tank abgeführt wird. Der Ventilschieber der Dämpfungsventile 32, 33 ist durch eine Feder in die dargestellte sperrende Endstellung vorgespannt. Auf die andere Steuerseite des Ventilschiebers wirkt ein zur Differenz zwischen Speicherdruck und Ringraumdruck proportionaler Steuerdruck, so daß bei einer Druckerhöhung im Ringraum 26(27) das Dämpfungsventil 33(32) auf¬ gesteuert wird, während es bei Druckabsenkung zugesteuert wird. Beim gezeigten Aus- führungsbeispiel werden die Dämpfungsventile so gesteuert, daß praktisch immer eine Verbindung zu den jeweiligen Hydrospeichern 28, 29 besteht.By connecting the two working lines 22, 23 and thus the cylinder spaces 20 to one another in the first switching position of the directional control valve 44, only hydraulic fluid is pumped back and forth between the cylinder spaces 20 when the piston 18 is moved from the outside. The working lines 22, 23 can be activated by correspondingly controlling the electromagnetically actuated pressure reducing valves 40, 41 Connect in the second switching position of the directional control valve 44 to the tank T (return). So a z. B. cylinder space is pressurized by the pump P, while the hydraulic fluid in the other cylinder space is discharged into the tank by the onset of piston movement. The valve spool of the damping valves 32, 33 is biased by a spring into the blocking end position shown. A control pressure which is proportional to the difference between the storage pressure and the annular space pressure acts on the other control side of the valve slide, so that when the pressure in the annular space 26 (27) increases, the damping valve 33 (32) is opened, while it is closed when the pressure is reduced. In the exemplary embodiment shown, the damping valves are controlled so that there is practically always a connection to the respective hydraulic accumulators 28, 29.
In jeder Zuleitung 30, 31 ist parallel zum jeweiligen Dämpfungsventil 32, 33 eine Bypaß- leitung 46, 47 vorgesehen, in der jeweils ein Rückschlagventil 48 angeordnet ist, das eine Strömung des Hydraulikfluids vom Hydrospeicher 28, 29 hin zum korrespondierenden Ringraum 26, 27 unter Umgehung des Dämpfungsventils zuläßt.A bypass line 46, 47 is provided in each feed line 30, 31 parallel to the respective damping valve 32, 33, in each of which a check valve 48 is arranged, which prevents a flow of the hydraulic fluid from the hydraulic accumulator 28, 29 to the corresponding annular space 26, 27 Bypassing the damping valve allows.
Des weiteren zweigt von jeder Zuleitung 30, 31 eine Tankleitung 50, 51 ab, in der jeweils ein Druckbegrenzungsventil 52 angeordnet ist. Bei einer Drucküberhöhung über einen zugelassenen Grenzdruck in der Zuleitung 30, 31 hinaus wird das Hydraulikfluid selbst¬ tätig in den Tank abgeführt. Die beiden Hydrospeicher 28, 29 sind über eine Kurzschlußleitung 54 miteinander verbun¬ den, in der ein Schaltventil 56 angeordnet ist. In seiner gezeigten Grundstellung sperrt es die Kurzschlußleitung 54 ab. In seiner zweiten Schaltstellung öffnet es die Kurzschlu߬ leitung 54. Von letzterer zweigt eine Druckleitung 58 ab, die mit der Pumpenleitung 38 ver¬ bindbar ist. Dazu ist zwischen der Pumpenleitung und der Druckleitung ein weiteres Schaltventil 60 vorgesehen, das in seiner federvorgespannten Grundstellung die Ver¬ bindung unterbricht und in seiner zweiten Schaltstellung die Verbindung zwischen Druck¬ leitung und Pumpenleitung ermöglicht.Furthermore, a tank line 50, 51 branches off from each supply line 30, 31, in each of which a pressure-limiting valve 52 is arranged. If the pressure rises above a permitted limit pressure in the feed line 30, 31, the hydraulic fluid is automatically discharged into the tank. The two hydraulic accumulators 28, 29 are connected to one another via a short-circuit line 54, in which a switching valve 56 is arranged. In its basic position shown, it shuts off the short-circuit line 54. In its second switching position, it opens the short-circuit line 54. A pressure line 58 branches off from the latter and can be connected to the pump line 38. For this purpose, a further switching valve 60 is provided between the pump line and the pressure line, which interrupts the connection in its spring-preloaded basic position and enables the connection between the pressure line and the pump line in its second switching position.
Wie bereits eingangs erwähnt wurde, ist die Pumpe eine Konstantdruckpumpe, die beispielsweise einen Druck von etwa 200 bar liefern kann. Dieser liegt demnach, von Lei- tungsdruckverlusten abgesehen, vor den Druckreduzierventilen 40, 41 an. Um eine ent¬ sprechende Dämpfungswirkung im Ringraum 26, 27 zu ermöglichen, und die vom Hydrospeicher 28, 29 aufzubringenden Drücke auf ein zugelassenes Niveau zu verringern, ist im Zylinderraum 20 jedes Zylinders 16, 17 ein Reduktionskörper 62 vorge¬ sehen, der beim gezeigten Ausführungsbeispiel als Rohr ausgebildet ist. Der Reduktions¬ körper 62 ragt in Axialrichtung des Zylinders auf den Kolben gerichtet in den Zylinderraum 20 hinein. Um die Kolbenbewegung zu ermöglichen, hat der Kolbenboden eine sackloch- förmige Ausnehmung 64, in die der Reduktionskörper fluiddicht eintauchen kann. Der zwischen den Wänden der Ausnehmung 64 und der Stirnseite des Reduktionskörpers 62 eingeschlossene Raum ist entlüftet.As already mentioned at the beginning, the pump is a constant pressure pump, which can deliver a pressure of approximately 200 bar, for example. Apart from line pressure losses, this is therefore present upstream of the pressure reducing valves 40, 41. In order to enable a corresponding damping effect in the annular space 26, 27, and the pressures to be applied by the hydraulic accumulator 28, 29 to an approved level reduce, a reduction body 62 is provided in the cylinder space 20 of each cylinder 16, 17, which is designed as a tube in the exemplary embodiment shown. The reduction body 62 projects in the axial direction of the cylinder towards the piston into the cylinder space 20. In order to enable the piston to move, the piston head has a recess 64 in the form of a blind hole, into which the reduction body can penetrate in a fluid-tight manner. The space enclosed between the walls of the recess 64 and the end face of the reduction body 62 is vented.
Durch den Reduktionskörper 62, der eine zweite Kolbenstange mit dem Vorteil ersetzt, daß er außerhalb des Zylinders keinen Bewegungsraum benötigt, wird die Kolbenfläche um die Querschnittsfläche des Reduktionskörpers verringert, so daß sich eine wirksame Kolbenfläche Aκ ergibt. Diese entspricht etwa der wirksamen Kolbenfläche AR im Ring¬ raum, so daß die auf den Kolben wirkenden Kräfte bei gleichen Drücken beidseits des Kol bens etwa gleich sind bzw. Differenzkräfte über den Kolben vernachlässigbar klein sind. Diese Zylinderkonstruktion ermöglicht somit das Zuführen von Hydraulikfluid über die Hochdruckpumpe.The reduction body 62, which replaces a second piston rod with the advantage that it does not require any movement space outside the cylinder, reduces the piston area by the cross-sectional area of the reduction body, so that an effective piston area A κ results. This corresponds approximately to the effective piston area A R in the annular space, so that the forces acting on the piston at the same pressures on both sides of the piston are approximately the same or differential forces across the piston are negligibly small. This cylinder construction thus enables the supply of hydraulic fluid via the high pressure pump.
Die gegenläufig angeordneten Kolbenstangen der Kolben 18 sind gemeinsam am Wagenkasten 2 angelenkt. Zum Erfassen der Wagenkastenquerverschiebung ist ein (in¬ duktiver) Wegaufnehmer 66 vorgesehen.The oppositely arranged piston rods of the pistons 18 are articulated together on the body 2. An (inductive) displacement transducer 66 is provided for detecting the transverse displacement of the car body.
Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Dämpfungsventil 32 oder 33. Dieses hat einen Ventilschieber 67, der in einer Ventilbohrung 68 eines Ventilgehäuses 70 geführt ist. Über den Ventilschieber 67 läßt sich die Verbindung zwischen der Zuleitung 30, 31 und dem Hydrospeicher 28, 29 unterbrechen oder mit variablem Öffnungsquerschnitt einstellen. Der Ventilschieber 67 hat einen tassenförmigen Aufbau, wobei ihm ein Pilotventil zugeord¬ net ist, dessen Steuernadel 72 in den vom Ventilschieber 67 gebildeten Raum eintaucht. Mit dieser ist eine im Boden des Ventilschiebers gebildete Ablauföffnung 74 auf- oder zusteuerbar, die in die Ventilbohrung mündet. Die Steuernadel 72 ist über eine Stellfeder 76 in Schließrichtung vorgespannt, und über eine Magnetspule 78 ansteuerbar. Im Boden des Ventilschiebers 67 ist schließlich noch eine Zulaufbohrung 78 vorgesehen, welche die Zuleitung 30, 31 mit dem Steuerraum 80 des Pilotventils verbindet. In seiner Grundstellung ruht der Ventilschieber 67 auf seinem Ventilsitz, so daß die Ver¬ bindung zwischen dem Hydrospeicher 28 und der Zuleitung 30 unterbrochen ist. Das Hy¬ draulikfluid in der Zuleitung 3ß beaufschlagt die Stirnfläche des Ventilschiebers und gelangt über die Zulaufdrossel 78 in den Steuerraum 80, so daß eine Rückseite A*, des Ventilschiebers mit Druck beaufschlagt wird. Ferner wird eine Stufenfläche A, der Steuer¬ nadel 72 beaufschlagt. Bei einem entsprechenden Druck P0 des Hydraulikfluids wird die Steuernadel 72 gegen die Vorspannung der Stellfeder 76 nach oben bewegt, so daß die Ablauföffnung 74 freigegeben wird und ein Steuervolumenstrom Q, einsetzt, der einen Druckabfall im Steuerraum 80 bewirkt, bie die auf die Ventilschieberrückseite A. wirkende Kraft gleich der auf die Ventilschieberstirnfläche A- wirkenden Kraft ist. Bei einem weiteren Ansteigen des Drucks in der Zuleitung 30 wird der Ventilschieber 67 angehoben, so daß die Verbindung zum Hydrospeicher 28 geöffnet wird. Die hydraulische Kopplung des Hauptventils mit dem Ventilschieber 67 an das Pilotventil gewährleistet eine Funktion, die sich vorteilhaft gegen äußere Störungen wie Reibungs- und Strömungskräfte selbst stabi¬ lisiert. Bei Verwendung eines derartigen Dämpfungsventils 32 ergibt sich ein lineare Kennlinie, d. h. eine proportionale Abhängigkeit des Durchflußstroms von der Druckdiffe¬ renz. Durch entsprechende Ansteuerung über die Magnetspule 78 lassen sich Kennlinien mit unterschiedlicher Neigung vorgeben, so daß im Optimalfall ein stufenlos einstellbarer Kennlinienbereich erzielbar ist, mit dem die Dämpfungscharakteristik in weiten Bereichen variierbar wird.Fig. 4 shows an embodiment for a damping valve 32 or 33. This has a valve spool 67 which is guided in a valve bore 68 of a valve housing 70. Via the valve slide 67, the connection between the feed line 30, 31 and the hydraulic accumulator 28, 29 can be interrupted or set with a variable opening cross section. The valve spool 67 has a cup-shaped structure, a pilot valve being assigned to it, the control needle 72 of which plunges into the space formed by the valve spool 67. With this, an outlet opening 74 formed in the bottom of the valve slide can be opened or closed, which opens into the valve bore. The control needle 72 is biased in the closing direction by means of an actuating spring 76 and can be actuated by means of a magnet coil 78. Finally, an inlet bore 78 is provided in the bottom of the valve slide 67, which connects the inlet line 30, 31 to the control chamber 80 of the pilot valve. In its basic position, the valve slide 67 rests on its valve seat, so that the connection between the hydraulic accumulator 28 and the feed line 30 is interrupted. The Hy ¬ draulikfluid in the supply line 3.beta. acts on the end face of the valve slide, and passes through the inlet throttle 78 into the control chamber 80, so that a rear side A * of the valve spool is pressurized. Furthermore, a stepped surface A is applied to the control needle 72. At a corresponding pressure P 0 of the hydraulic fluid, the control needle 72 is moved upward against the pretension of the actuating spring 76, so that the drain opening 74 is opened and a control volume flow Q, which causes a pressure drop in the control chamber 80, is applied to the valve slide rear side A . acting force is equal to the force acting on the valve spool end face A-. When the pressure in the feed line 30 increases further, the valve slide 67 is raised, so that the connection to the hydraulic accumulator 28 is opened. The hydraulic coupling of the main valve with the valve slide 67 to the pilot valve ensures a function which advantageously stabilizes itself against external disturbances such as friction and flow forces. Using such a damping valve 32 results in a linear characteristic curve, ie a proportional dependency of the flow rate on the pressure difference. Appropriate control via the solenoid 78 allows characteristic curves with different inclinations to be specified, so that, in the best case, a continuously adjustable characteristic curve range can be achieved with which the damping characteristic can be varied over a wide range.
Es können jedoch auch Dämpfungsventile 32 eingesetzt werden, bei denen eine vorgege¬ bene Anzahl diskreter Zwischenstufen abrufbar ist, wobei dann anstelle eines Proportio- nalventils eine Lösung mit mehreren Schaltventilen Verwendung finden kann, die die Einstellung von beispielsweise drei Zwischenstufen erlauben.However, damping valves 32 can also be used, in which a predetermined number of discrete intermediate stages can be called up, in which case, instead of a proportional valve, a solution with a plurality of switching valves can be used which, for example, allows three intermediate stages to be set.
Bei der Inbetriebnahme des Gesamtsystems werden zunächst das Schaltventil 56, das weitere Schaltventil 60 und das Wegeventil 44 in ihre Durchlaßstellungen gebracht und die Hydrospeicher 28, 29 und die Zylinderräume 20 der Zylinder 16, 17 mit Hydraulikfluid ver- sorgt. Gleichzeitig werden über die Bypaßleitungen 46, 47 die Ringräume der Kolben mit dem Pumpendruck beaufschlagt. Danach sind die Hydrospeicher auf ihren Betriebsdruck gebracht und die Kolben 18 der Zylinder in ihrer Mittelstellung eingespannt.When the entire system is started up, the switching valve 56, the further switching valve 60 and the directional control valve 44 are first brought into their open positions and the hydraulic accumulators 28, 29 and the cylinder spaces 20 of the cylinders 16, 17 are supplied with hydraulic fluid. At the same time, the annular spaces of the pistons are acted upon by the pump pressure via the bypass lines 46, 47. The hydraulic accumulators are then brought to their operating pressure and the pistons 18 of the cylinders are clamped in their central position.
Da die Hydraulikanlage im kalten Zustand geladen wird, kann es bei Temperaturerhöhung während des Betriebs des Schienenfahrzeugs zu Drucküberhöhungen kommen. Diese sind über die als Sicherheitsventile eingesetzten Druckbegrenzungsventile 52 in den Tank T entspannbar. Bei Bogenfahrt läßt sich der Wagenkasten 2 mit Bezug zum Drehgestell 4 seitlich verset¬ zen, indem beispielsweise der in Fig. 3 rechte Zylinderraum 20 über das Druckreduzier¬ ventil 41 und das Wegeventil 44 mit Druck beaufschlagt wird, während der linke Zylinder¬ raum über das Wegeventil 44 und das Druckreduzierventil 40 mit dem Tank T verbunden ist, wozu das Druckreduzierventil 40 von seiner Steuerung 36 entsprechend aktiviert wird. Bei aktivierter Querfederung sind bei der Bogenfahrt die beiden Dämpfungsventile 32, 33 in eine Durchgangsstellung geschaltet, während das Schaltventil 56 geschlossen ist. Schwingungen werden durch die Drosselwirkung der Dämpfungsventile 32, 33 gedämpft. Durch die beiden Bypaßleitungen 46, 47 ist sichergestellt, daß lediglich dasjenige Dämp- fungsventil 32 oder 33 wirksam ist, über das ein Druckaufbau in Richtung zum Hydro¬ speicher 28, 29 geschieht. Das jeweils andere Dämpfungsventil 33 oder 32 wird dann von der Rückströmung aus dem zugehörigen Hydrospeicher 28, 29 über die Bypaßleitung 46, 47 und das Rückschlagventil 48 umgangen. Die Dämpfungswirkung läßt sich durch ent¬ sprechende Ansteuerung der Dämpfungsventile 32, 33 über die Querdämpfungssteuerung 34 beeinflussen, so daß unterschiedliche Dämpfungsgrade einstellbar sind.Since the hydraulic system is charged when it is cold, pressure rises can occur if the temperature rises while the rail vehicle is in operation. These can be released into the tank T via the pressure relief valves 52 used as safety valves. When traveling on bends, the car body 2 can be offset laterally with respect to the bogie 4, for example by pressurizing the right cylinder chamber 20 in FIG. 3 via the pressure reducing valve 41 and the directional control valve 44, while the left cylinder chamber via the Directional control valve 44 and the pressure reducing valve 40 is connected to the tank T, for which purpose the pressure reducing valve 40 is activated accordingly by its controller 36. When the transverse suspension is activated, the two damping valves 32, 33 are switched into a through position when the curve is traveling, while the switching valve 56 is closed. Vibrations are damped by the throttling action of the damping valves 32, 33. The two bypass lines 46, 47 ensure that only that damping valve 32 or 33 is effective via which pressure builds up in the direction of the hydraulic accumulator 28, 29. The other damping valve 33 or 32 is then bypassed by the backflow from the associated hydraulic accumulator 28, 29 via the bypass line 46, 47 and the check valve 48. The damping effect can be influenced by correspondingly controlling the damping valves 32, 33 via the transverse damping control 34, so that different degrees of damping can be set.
Durch Ansteuerung des Schaltventils in seine Durchgangsstellung kann die Kurzschlußlei¬ tung 54 zwischen den beiden Hydrospeichem 28, 29 geöffnet werden. Bei geöffneten Dämpfungsventilen wird das Hydraulikfluid dann lediglich zwischen den Ringräumen 26, 27 hin und her gepumpt; die Querfederung ist dann praktisch wirkungslos. Durch entsprechende Ansteuerung der Druckreduzierventile 40, 41 läßt sich in dem sich verkleinernden Zylinderraum 20 ein entsprechender Vordruck einstellen, der ebenfalls eine Dämpfung der Querkompensatorbewegung bewirkt.By activating the switching valve into its through position, the short-circuit line 54 between the two hydraulic accumulators 28, 29 can be opened. When the damping valves are open, the hydraulic fluid is then only pumped back and forth between the annular spaces 26, 27; the cross suspension is then practically ineffective. By appropriate actuation of the pressure reducing valves 40, 41, a corresponding admission pressure can be set in the reducing cylinder space 20, which also dampens the transverse compensator movement.
Für den Fall, daß die Ansteuerung der Dämpfungsventile 32, 33 ausfällt, werden diese durch die Federwirkung selbsttätig in einen Zustand gebracht, in der eine maximale Drosselwirkung vorliegt und somit die härteste Dämpfungsstufe eingestellt ist.In the event that the control of the damping valves 32, 33 fails, the spring action automatically brings them into a state in which there is a maximum throttling effect and the hardest damping level is thus set.
Des weiteren kann das System mit einer Notfeder versehen werden, die bei Ausfall des Hydraulikkreislaufs die Querfederung übernimmt. Bei Ausfallen der Ansteuerung wird das Wegeventil 44 in seine gezeigte Stellung gebracht, in der die beiden Zylinderräume 20 miteinander verbunden sind. Dann stellt sich ein Gleichgewicht zwischen den auf die Stirn- Seiten der Kolben 18 wirkenden Kräfte ein. Die Querbewegungen des Wagenkastens wer¬ den dann durch den aktiven Querkompensator nicht mehr beeinflußt. Des weiteren wird das Schaltventil 56 beim Ausfall der Steuerung in seine Schließstellung gebracht, so daß die hydropneumatische Federung wirksam bleibt. Dadurch verändert sich zwar der Fahr¬ komfort bei einigen Fahrzuständen unwesentlich, die Fahrsicherheit aber wird erhöht.The system can also be equipped with an emergency spring, which takes over the transverse suspension in the event of a hydraulic circuit failure. If the control fails, the directional control valve 44 is brought into the position shown, in which the two cylinder spaces 20 are connected to one another. Then there is a balance between the forces acting on the end faces of the pistons 18. The transverse movements of the car body are then no longer influenced by the active transverse compensator. Furthermore, the switching valve 56 is brought into its closed position when the control fails, so that the hydropneumatic suspension remains effective. Although the driving comfort changes slightly in some driving conditions, the driving safety is increased.
Zur Drucküberwachung sind im hydraulischen System mehrere Druckaufnehmer vorge¬ sehen, deren Signale den Steuerungen zugeführt werden. In Fig. 5 ist schließlich ein Simulationsmodell dargestellt, mit dem die Fahrdynamik eines mit der erfindungsgemäßen Querkompensationseinrichtung versehen Fahrgestells simu¬ lierbar ist.For pressure monitoring, several pressure transducers are provided in the hydraulic system, the signals of which are fed to the controls. Finally, FIG. 5 shows a simulation model with which the driving dynamics of a chassis provided with the transverse compensation device according to the invention can be simulated.
Dabei ist mit m die Wagenkastenmasse bezeichnet, an der die Kolben 18 der Zylinder 16,17 angreifen. Die Zylinderräume 20 der Zylinder 16, 17 sind über die Druckreduzier- ventile 40, 41 wahlweise mit der Pumpe P oder mit dem Tank T verbindbar. Die Ring¬ räume 26, 27 der Zylinder 16, 17 sind jeweils mit den Hydrospeichern 28, 29 verbunden, wobei in der Zuleitung 30, 31 jeweils das Dämpfungsventil 32, 33 vorgesehen ist.The car body mass on which the pistons 18 of the cylinders 16, 17 act is designated by m. The cylinder spaces 20 of the cylinders 16, 17 can optionally be connected to the pump P or to the tank T via the pressure reducing valves 40, 41. The annular spaces 26, 27 of the cylinders 16, 17 are each connected to the hydraulic accumulators 28, 29, the damping valve 32, 33 being provided in the feed line 30, 31, respectively.
Parallel zum Querkompensator 12 mit der Querfederung 14 sind die (Sekundär-) Luft¬ federn 3 angeordnet, die die Vertikal- und zum Teil auch Querabstützung des Wagen- kastens 2 bilden.Parallel to the transverse compensator 12 with the transverse suspension 14 are the (secondary) air springs 3, which form the vertical and in part also transverse support of the body 2.
Gewünschte Fahrzustände lassen sich simulieren, indem der Wagenkasten 2 und/oder das Drehgestell mit Kräften beaufschlagt werden, die die Fliehkraft F(t) und die durch Gleislagestörungen usw. verursachten Kräfte F'(t) simulieren. Die Druckreduzierventile 40, 41 und die Dämpfungsventile 32, 33 werden über ihre Steuerungen 34, 36 angesteuert. Mit dem erfindungsgemäßen System wird dem Querkompensator eine vorzugsweise hy- dropneumatisch wirkende Querfederung zugeordnet, die wahlweise in Abhängigkeit von der Fahrstrecke, der Fahrbahn und den Fahrbahnbeschaffenheit zuschaltbar ist. Die Querfeder kann darüber hinaus noch mit einem vorzugsweise aktiven Dämpfungssystem kombiniert werden, um hochfrequente Schwingungen wirksam zu dämpfen. Durch das er- findungsgemäße System kann die quasistatische Querkraft durch aktive Druckregelung in den Zylindern gehalten werden. Die dynamischen Querschwingungen werden durch die Sekundärluftfedern und die Querfederung aufgenommen.Desired driving conditions can be simulated by applying forces to the car body 2 and / or the bogie, which simulate the centrifugal force F (t) and the forces F '(t) caused by track position disturbances etc. The pressure reducing valves 40, 41 and the damping valves 32, 33 are controlled via their controls 34, 36. With the system according to the invention, the transverse compensator is assigned a preferably hydraulic-pneumatic transverse suspension, which can optionally be switched on as a function of the route, the road and the condition of the road. The cross spring can also be combined with a preferably active damping system in order to effectively dampen high-frequency vibrations. With the system according to the invention, the quasi-static transverse force can be kept in the cylinders by active pressure control. The dynamic transverse vibrations are absorbed by the secondary air springs and the transverse suspension.
Bei Geradeausfahrt federn die Sekundärluftfedern dynamische Schwingungen alleine ab. Damit wird eine sehr weiche effektive Querfedersteifigkeit realisiert. Die hydropneuma- tische Zusatzfederung kann abgeschaltet werden, während die Dämpfung des Querkom¬ pensators stets wirksam bleibt. Dieser fungiert dann wie ein konventioneller hydraulischer Querdämpfer. When driving straight ahead, the secondary air springs alone absorb dynamic vibrations. This creates a very soft, effective transverse spring stiffness. The hydropneumatic additional suspension can be switched off while the damping of the transverse compensator always remains effective. This then acts like a conventional hydraulic transverse damper.

Claims

Patentansprüche claims
1. Einrichtung zur Kompensation von auf ein Schienenfahrzeug (1 ) wirkenden Querkräften, dessen Wagenkasten (2) über eine Federung (3, 3') auf zumindest einem Fahrgestell (4) abgestützt ist, mit einem über einen Steuerkreis (24) ansteuerbaren Querkompensator (12) zum Verschieben des Wagenkastens quer zum Fahrgestell, dadurch gekennzeichnet, daß1. Device for compensating transverse forces acting on a rail vehicle (1), the car body (2) of which is supported on at least one chassis (4) by means of a suspension (3, 3 '), with a transverse compensator which can be controlled via a control circuit (24) ( 12) for moving the car body transversely to the chassis, characterized in that
- dem Querkompensator (12) eine Querfederung (14) zur Abfederung dynamischer Schwingungen zugeordnet ist.- The transverse compensator (12) is assigned a transverse suspension (14) for cushioning dynamic vibrations.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querfederung (14) mindestens einen insbesondere als Gasspeicher ausgeführten Hydrospeicher (28, 29) hat.2. Device according to claim 1, characterized in that the transverse suspension (14) has at least one hydraulic accumulator (28, 29), in particular a gas accumulator.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zuleitung (30, 31) zu dem Hydrospeicher (28 , 29) absperrbar ist.3. Device according to claim 2, characterized in that a feed line (30, 31) to the hydraulic accumulator (28, 29) can be shut off.
4. Einrichtung nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Querkompensator zwei Zylinder (16, 17) hat, deren einer Zylinderraum (20) mit einer Druckquelle (P) und deren anderer Zylinderraum (26, 27) mit jeweils einem Hydrospeicher (28, 29) verbindbar ist.4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the cross compensator has two cylinders (16, 17), one cylinder chamber (20) with a pressure source (P) and the other cylinder chamber (26, 27) each with a hydraulic accumulator ( 28, 29) can be connected.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Hydrospeichern (28, 29) eine von einem Schaltventil (56) auf- und zuschaltbare Verbindung (54) vorgesehen ist. 5. Device according to claim 4, characterized in that between the two hydraulic accumulators (28, 29) one of a switching valve (56) on and on connection (54) is provided.
6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zuleitung (30, 31) zwischen Hydrospeicher (28, 29) und Zylinder (16,17) eine Dämpfungseinrichtung (32, 33) geschaltet ist.6. Device according to claim 4 or 5, characterized in that a damping device (32, 33) is connected in the feed line (30, 31) between the hydraulic accumulator (28, 29) and cylinder (16, 17).
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungsgrad der Dämpfungseinrichtung (32, 33) in Abhängigkeit von Fahrparametern des Schienenfahrzeugs (1) veränderbar ist.7. Device according to claim 6, characterized in that the degree of damping of the damping device (32, 33) in dependence on driving parameters of the rail vehicle (1) is variable.
8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung ein Proportionalventil (32, 33) mit veränderbarem Blendenquerschnitt ist.8. Device according to claim 6 or 7, characterized in that the damping device is a proportional valve (32, 33) with a variable orifice cross section.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überbrückung der Dämpfungseinrichtung (32, 33) eine mit einem Rückschlagventil (48) versehene Bypaßleitung vorgesehen ist.9. Device according to one of claims 6 to 8, characterized in that a bypass line provided with a check valve (48) is provided for bridging the damping device (32, 33).
10. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zylinder (16, 17) des Querkompensators einen in einen Zylinderraum (20) ragenden Reduktionskörper (62) hat, der in eine entsprechende Ausnehmung (64) des Kolbens (18) eintaucht.10. The device according to claim 4, characterized in that each cylinder (16, 17) of the transverse compensator has a reduction body (62) which projects into a cylinder space (20) and which plunges into a corresponding recess (64) in the piston (18).
11. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (18) jedes Zylinders am Wagenkasten (2) angelenkt ist.11. The device according to claim 4 or 10, characterized in that the piston (18) of each cylinder is articulated on the car body (2).
12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß zwei einander entsprechende Zylinderräume (20) der Zylinder (16, 17) über ein Wegeventil (44) in einer ersten Schaltstellung miteinander verbindbar und in einer zweiten Schaltstellung an eine Druckleitung (38) anschließbar sind.12. Device according to one of claims 4 to 11, characterized in that two mutually corresponding cylinder spaces (20) of the cylinders (16, 17) via one Directional control valve (44) can be connected to one another in a first switching position and can be connected to a pressure line (38) in a second switching position.
13. Einrichtung nach einem der Patentansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Zuleitung (23, 24) zu jedem Zylinder (16, 17) ein Druckreduzierventil (40, 41) zum Aufbau eines vorbestimmten Zylinderdrucks vorgesehen ist, über das der Zylinderraum (20) wahlweise mit einer Pumpe (P) oder mit einem Rücklauf/Tank (T) verbindbar ist.13. Device according to one of claims 4 to 12, characterized in that in a feed line (23, 24) to each cylinder (16, 17) a pressure reducing valve (40, 41) is provided for building up a predetermined cylinder pressure, via which the cylinder space (20) can optionally be connected to a pump (P) or to a return / tank (T).
14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe eine Konstantdruckpumpe ist.14. Device according to claim 13, characterized in that the pump is a constant pressure pump.
15. Einrichtung nach den Ansprüchen 2 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (P) sowohl den Querkompensator (12) als auch den Hydrospeicher (28, 29) versorgt.15. Device according to claims 2 and 14, characterized in that the pump (P) supplies both the cross compensator (12) and the hydraulic accumulator (28, 29).
16. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, kombiniert mit einer Vorrichtung zum aktiven Steuern der Seitenneigung des Wagenkastens. 16. Device according to one or more of the preceding claims, combined with a device for actively controlling the lateral inclination of the car body.
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