EP1075407B1 - Wankstützeinrichtung für den rahmen des laufwerks eines schienenfahrzeugs - Google Patents

Wankstützeinrichtung für den rahmen des laufwerks eines schienenfahrzeugs Download PDF

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EP1075407B1
EP1075407B1 EP99927655A EP99927655A EP1075407B1 EP 1075407 B1 EP1075407 B1 EP 1075407B1 EP 99927655 A EP99927655 A EP 99927655A EP 99927655 A EP99927655 A EP 99927655A EP 1075407 B1 EP1075407 B1 EP 1075407B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
roll device
frame
longitudinal axis
torsion bar
running gear
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP99927655A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1075407A1 (de
Inventor
Thomas Klopfer
Jürgen Simon
Matthias Kwitniewski
Stephan Schubert
Dieter Fastnacht
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
Deutsche Bahn AG
Original Assignee
Talbot & Co KG GmbH
Deutsche Bahn AG
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, Deutsche Bahn AG filed Critical Talbot & Co KG GmbH
Publication of EP1075407A1 publication Critical patent/EP1075407A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1075407B1 publication Critical patent/EP1075407B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
    • B61F5/02—Arrangements permitting limited transverse relative movements between vehicle underframe or bolster and bogie; Connections between underframes and bogies
    • B61F5/22—Guiding of the vehicle underframes with respect to the bogies
    • B61F5/24—Means for damping or minimising the canting, skewing, pitching, or plunging movements of the underframes
    • 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
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    • 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
    • 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
    • B61F5/50—Other details
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/14—Characterised by the construction of the motor unit of the straight-cylinder type

Definitions

  • the invention relates to a roll support device for the frame of the running gear of a rail vehicle, which takes effect when the vehicle body lurches sideways around its longitudinal axis and which rests directly or with support on a secondary suspension on the running gear, which is supported by at least two primary springs on at least two within the running gear mutually opposite rail wheels supported.
  • a "mechanical support device on rail vehicles” has become known from European patent application 0 388 999 A2-D1.
  • the known anti-roll device is arranged directly between a (car) vehicle body and the two wheel sets of a bogie.
  • two support levers are suspended vertically on the vehicle body with their upper articulation points (cf. D1, column 2, lines 43 to 49).
  • the effect of the known anti-roll device is equivalent to a direct anti-roll support between the vehicle body and the wheel sets due to the vertical arrangement of the support levers. Both the secondary (spring) level and the primary (spring) level are bridged (see D1, column 3, lines 2 to 8) .
  • the well-known anti-roll device is understood as a linkage with which at least one pair of wheels is connected directly to the vehicle body is connected for the purpose of changing its position relative to at least one of the wheel sets, in particular in relation to its roll behavior and taking into account the wheel reliefs occurring (cf. D1, column 4, lines 14 to 21).
  • the known anti-roll device thus forms an elastic connection which is effective directly between the vehicle body and a wheel set.
  • the known anti-roll device is a torsion spring (cf. D1, column 3, line 21). It is also irrelevant whether the bogies, in which the known anti-roll device is used, are equipped with conventional wheel sets or have individual wheels or idler wheels (see D1, Column 3, line 56 to column 4, line 1).
  • a drive of this type is, for example, from the PCT patent application WO 95/29085 - D2 - become known.
  • the well-known single-axis drive has both a primary suspension and a secondary suspension on (see D2, abstract, sentence 2).
  • the first of the known anti-roll devices has the disadvantage, for example, that the track position disturbances acting on the wheels are immediate, i.e. without energy absorption are introduced into the vehicle body via the secondary suspension and the driving behavior and noise in the vehicle body adversely affect.
  • the second of the known anti-roll devices only offers then sufficient support between the pair of wheels and the vehicle body, if the primary suspension is particularly stiff, so that the necessary Support torque can build up already at the beginning of deflection. But the higher the The primary springs are designed to be more rigid, the stronger they become on the wheels acting track position disturbances on the frame of the drive. Leading in turn, to higher loads on the components of the frame and, of this outgoing, to a lower vibration comfort in the vehicle body self.
  • the known anti-roll devices are either between the vehicle body and the wheels (see D1), or between the vehicle body and the Frame of the drive (see D3) effective. They each provide a link to the Vehicle box on the drive or on the wheels, which are for fast-moving Rail vehicles that can handle speed ranges above 200 km / h need, is not very suitable. Rather, it depends on a connection, at that the high-speed wheel as good as possible all bumps and other Can adjust disturbances that affect the wheel from the track. For this The state of the art does not show any connection between the drive and the wheels take effect when the car body about its longitudinal central axis sways.
  • a mechanical anti-roll device which consists of an elastic torsion bar, which is connected to the drive and has two rocker arms with a push rod, each of which is at a lateral distance from the longitudinal axis of the rail vehicle on the frame of the drive and is articulated on a non -rotating bearing housing of the rail wheels.
  • This made it possible to further reduce the rigidity of the primary suspension.
  • the dynamic forces transmitted from the primary suspension to the undercarriage are smaller, as are the accelerations that result.
  • the swaying of the vehicle body is limited in the event of large lateral accelerations and the associated one-sided wheel relief, as occurs in particular at high cornering speeds; the compression does not hinder. But the noise in the vehicle body is also reduced.
  • Such a roll support device can, as is known per se from D3, from a consist of a pressurizable system that forms a circuit and the ends of which are designed as working cylinders.
  • This system can be in one Case can be pressurized with compressed air, but in the other case with a hydraulic fluid be charged.
  • a pressure accumulator in the circuit is switched on.
  • Such a pressure accumulator consists of, for example closed vessel, which is divided into two rooms by a membrane one of which is filled with a prestressed gas and the other is acted upon by the hydraulic fluid. The incompressible liquid compresses the gas cushion accordingly when the pressure increases.
  • Each After prestressing the gas cushion there is a predetermined stiffness the anti-roll device.
  • the anti-roll device is designed as a torsion bar, which is arranged transversely to the longitudinal axis of the vehicle, is rotatably mounted in or on the frame of the drive around its own longitudinal axis and, in addition, at both ends via at least one with the torsion bar rotatably connected rocker arm is articulated at a lateral distance from the longitudinal axis of the torsion bar on one of the bearing housings of the rail wheels.
  • the bearing housing can be the wheel bearing housing itself, which is also preferred in most exemplary embodiments. But it can also be any other bearing housing that does not rotate with the rail wheel or wheel set, for example gear housing, housing of the primary spring, a radial ground contact and the like.
  • the torsion bar can also extend at an angle other than a right angle to the longitudinal axis of the rail vehicle, and it can even be cranked if the circumstances or space requirements so require.
  • the anti-roll device As a pressurizable medium System as well as torsion bar is common that the anti-roll device is not loaded when the vehicle body is not deflected and the running gear is supported on the track solely by the primary suspension.
  • the relatively soft primary suspension therefore allows the rail wheels, the respective Unevenness or irregularities of the track can be easily followed. At the same time, those transferred from the rail wheels to the drive frame Forces low.
  • the rocker arms of the torsion bar each assigns a push rod, both with the free End of the rocker arm and with one of the aforementioned bearing housings Rail wheel is articulated.
  • the two ends of the Torsion bar each have the same lateral distance from the longitudinal axis of the Have rail vehicle.
  • the different Distance may be compensated for by an extended rocker arm. When using pressure cylinders that can be pressurized, this compensation can be brought about by different cylinder diameters.
  • the lateral distance between the respective end of the torsion bar and the The longitudinal central axis of the rail vehicle should be between 0.1 and 1.5 times that respective track width of the rail vehicle.
  • the drive consists of a bogie 1 with an H-shaped frame 2.
  • the vehicle body is supported by a secondary suspension 3 on the bogie frame 2.
  • the secondary suspension consists of two coil springs 4 and 5.
  • a wheel set 6 and 7 is rotatably supported in bearing housings 8.
  • the bearing housing 8 do not run around, and the bogie frame 2 is supported by primary springs 9 on each of the bearing housings 8.
  • the primary springs 9 consist of coil springs and they have approximately the same spring stiffness.
  • FIGS. 1 to 4 there is a torsion bar at each end of the bogie frame 2 10 provided, which is parallel to the respective wheel set 6 or 7 extends over the bogie frame.
  • the torsion bar 10 With its outer ends is the torsion bar 10 movably mounted in bearings 11, which are attached to the bogie frame 2 are.
  • the torsion bar 10 each have a rocker arm 12 and 13 provided with the Torsion bar 10 is rotatably connected to the outer free ends of the rocker arm 12 and 13 each engage a push rod 14 which either, as shown here, in the longitudinal axis 19 of the wheel set 6, 7, or at a distance from it, is pivotally connected to the respective bearing housing 8. Even with the Rocker arms 12 and 13, the push rods 14 are articulated.
  • the rocker arms 12 and 13 are each at a distance 15 from the longitudinal center line II - II of the running gear or the vehicle body 3.
  • the two distances 15 are the same size. They are between 0.1 to 1.5 times the track width 16 of the wheel sets 6 and 7.
  • the longitudinal axes 17 of the two torsion bars 10 each have a lateral one Distance 18 from the points at which they are attached to the bearing housing 8. This Distance 18 is bridged by the rocker arms 12 and 13, respectively.
  • the torsion bars 10 When the rail vehicle is running normally, ie without the vehicle body 3 tilting to one side or the other with respect to the longitudinal center line II-II, the torsion bars 10 are unloaded. However, as soon as the vehicle body 3 tilts to one side or the other, that is to say sways, the torsion bar 10 is loaded from both ends, namely by the one rocking lever 12 being immersed and the other rocking lever 13 being the same amount in the opposite direction from its rest position turns out because the frame 2 of the bogie 1 follows the respective rolling movement of the vehicle body 3. The torsion bar 10 counteracts the rolling movement of the vehicle body 3 by the counter-rotating movements of the rocker arms 12, 13. In the exemplary embodiment shown in FIGS.
  • the wheel sets 7 and 8 are mounted on the inside.
  • drives are also possible within the scope of the invention where the wheel sets are mounted in a manner known per se on steering knuckles which are located outside the wheel disks 20.
  • the wheels 20 are not in alignment with a common axis 19.
  • the anti-roll device according to the invention is effective, for example, by making it possible to compensate for differences in the distances 18 by means of rocker arms 12 or 13 of different lengths.
  • the distances 15 may also be set differently if necessary.
  • a hydraulic cylinder 21 and 22 is arranged between the bogie frame 2 and the non -rotating bearing housings 8.
  • a piston 23 is mounted in a longitudinally displaceable manner and has two piston rods 24 and 25, which are connected at their ends 26 and 27 to the bogie frame 2 and the bearing housing 8 in an articulated manner.
  • Opposed annular chambers 28 and 29 of the hydraulic cylinders 21 and 22 are connected to one another in crosswise fashion via the lines 30 and 31.
  • the two lines 30 and 31 are fed via the branch lines 32 and 33 from a common pressure medium source 34.
  • the pressure medium source 34 consists of a reservoir 35 for hydraulic oil, a pump 36, a pressure relief valve 37, two check valves 38 and two pressure accumulators 39 as well as connecting lines 40.
  • Each of the pressure accumulators 39 has a membrane 41 which separates the hydraulic oil from a gas cushion 42 .
  • the gas cushion 42 is biased, ie it is under an overpressure.
  • the vehicle body 3 sways about its longitudinal center line II - II a reduction of two annular chambers 28 and 29, respectively are located in two opposing hydraulic cylinders 21 and 22
  • the pressure in one of the two pressure accumulators 39 increases it sinks in the other pressure accumulator 39.
  • the pressure or volume compensation takes place in each case via the two pressure accumulators 39, the gas spaces 42 correspondingly are biased.
  • the prestressing of the gas spaces 42 determines the rigidity the anti-roll device. Possibly. Leakage losses are caused by the Pressure medium source 34 balanced, which in turn either in the vehicle body 3 or can be arranged on the bogie frame 2.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Wankstützeinrichtung für den Rahmen des Laufwerks eines Schienenfahrzeugs, die beim seitlichen Wanken des Fahrzeugkastens um seine Längsachse wirksam wird, der direkt oder unter Abstützung auf einer Sekundärfederung auf dem Laufwerk ruht, das sich über jeweils eine Primärfeder auf wenigstens zwei innerhalb des Laufwerks einander gegenüberliegenden Schienenrädern abstützt.
Es ist aus der Europäischen Patentanmeldung 0 388 999 A2 - D1- eine "mechanische Stützeinrichtung an Schienenfahrzeugen" bekannt geworden. Die bekannte Wankstützeinrichtung ist direkt zwischen einem (Wagen-) Fahrzeugkasten und den beiden Radsätzen eines Drehgestells angeordnet. Hierbei sind je zwei Stützhebel mit ihren oberen Gelenkpunkten senkrecht am Fahrzeugkasten aufgehängt (vgl. D1, Spalte 2, Zeilen 43 bis 49). Die Wirkung der bekannten Wankstützeinrichtung kommt durch die vertikale Anordnung der Stützhebel einer direkten Wankstütze zwischen Fahrzeugkasten und den Radsätzen gleich. Hierbei werden sowohl die Sekundär (feder) stufe als auch die Primär (feder) stufe überbrückt (vgl. D1, Spalte 3, Zeilen 2 bis 8).Die bekannte Wankstützeinrichtung versteht sich als ein Gestänge, mit dem mindestens ein Räderpaar direkt mit dem Fahrzeugkasten verbunden ist zum Zwecke der Änderung seiner Lage relativ zu mindestens einem der Radsätze, insbesondere bezogen auf sein Wankverhalten und unter Berücksichtigung der auftretenden Radentlastungen (vgl. D1, Spalte 4, Zeilen 14 bis 21). Die bekannte Wankstützeinrichtung bildet also eine elastische Verbindung, die unmittelbar zwischen dem Fahrzeugkasten und einem Radsatz wirksam wird. Die bekannte Wankstützeinrichtung ist eine Torsionsfeder (vgl. D1, Spalte 3. Zeile 21) Auch ist es unerheblich ob die Drehgestelle, bei denen die bekannte Wankstützeinrichtung angewendet wird, mit herkömmlichen Radsätzen ausgerüstet sind, oder Einzelräder bzw. Losräder besitzen (vgl. D1, Spalte 3, Zeile 56 bis Spalte 4, Zeile 1).
Die Wankstützeinrichtung ist sowohl für Einzelrad - Laufwerke, als auch für einachsige, d.h. nur einen einzelnen Radsatz aufweisende Laufwerke und auch für Drehgestelle vorgesehen. Als Laufwerk wird der Teil eines Schienenfahrzeugs bezeichnet, mit dem das Fahrzeug auf den Schieren fährt und geführt wird (vgl Hanneforth, Fischer:"Laufwerke", Transpress, VEB Verlag für Verkehrswesen, Berlin 1986, S. 8, Einführung). Als Drehgestell wird ein Laufwerk mit zwei oder mehr in einem Rahmen angeordneten Radsätzen bezeichnet (vgl. a.a.O., S.39, Kap.3.2.1.). Zu den Baugruppen eines Drehgestells gehören unter anderem die
  • Primärfederung und
  • ggf. eine Sekundärfederung, die aber bei Güterwagen mitunter fehlt
(vgl. a.a.O., S.43, Kap. 3.2.2.). Als Primärfederung wird die Federung zwischen dem Drehgestellrahmen und den Radsätzen bezeichnet (vgl. a.a.O., S.48, Kap. 3.2.3.) Die Sekundärfederung dient bei Drehgestellen mit zweistufiger Federung als zweite Federungsstufe zum Abfedern des Fahrzeugkastens gegenüber dem Drehgestellrahmen (vgl. a.a.O., S.53, Kap. 3.2.6.). Bei Drehgestellen mit zwei Federungsstufen beträgt der prozentuale Anteil der Primärfederung an der Gesamtfederung 10 bis 30% (vgl. a.a.O., S.48, Kap. 3.2.3.).
Neben Laufwerken, die als Drehgestelle ausgeführt sind, gibt es aber auch bereits moderne Laufwerke, wie Einzelachslaufwerke, die ebenfalls eine Primär- und eine Sekundärfederung aufweisen. Ein Laufwerk dieser Art ist beispielsweise aus der PCT Patentanmeldung WO 95/29085 - D2 - bekannt geworden. Das bekannte Einzelachslaufwerk weist sowohl eine Primärfederung als auch eine Sekundärfederung auf (vgl. D2, Abstract, Satz 2).
Daneben ist aus der französischen Patentanmeldung 2 434 739 - D3 - eine Wankstützeinrichtung bekannt geworden, die auch zwischen dem Fahrzeugkasten und dem Laufwerk wirksam ist. Die aus D3 bekannte Wankstützeinrichtung besteht aus einem Zylinderpaar, welches von einem Druckmittel beaufschlagbar ist und zwischen dem Rahmen des Laufwerks und dem Fahrzeugkasten angelenkt ist (vgl. D3, Figur 11). Zwischen den Arbeitszylindern befinden sich Leitungsverbindungen, die überkreuz angeschlossen sind. Daraus ergibt sich unter der Annahme, dass die Arbeitsflüssigkeit inkompressibel ist, eine verhältnismäßig steife Wankstutzeinrichtung.
Die erste der bekannten Wankstützeinrichtungen hat beispielsweise den Nachteil, dass die an den Rädern wirkenden Gleislagestörungen unmittelbar, d.h. ohne Energieabsorption über die Sekundärfederung, in den Fahrzeugkasten eingeleitet werden und das Fahrverhalten sowie die Geräuschentwicklung im Fahrzeugkasten nachteilig beeinflussen. Die zweite der bekannten Wankstützeinrichtungen bietet nur dann zwischen dem Räderpaar und dem Fahrzeugkasten eine ausreichende Abstützung, wenn die Primärfederung besonders steif ist, sodass sich das erforderliche Stützmoment bereits bei beginnender Einfederung aufbauen kann. Je höher aber die Steifigkeit der Primärfedern ausgelegt ist, desto stärker werden die an den Rädern wirkenden Gleislagestörungen auf den Rahmen des Laufwerks übertragen. Das führt wiederum zu höheren Beanspruchungen der Bauteile des Rahmens und, von diesem ausgehend, zu einem geringeren Schwingungskomfort im Fahrzeugkasten selbst.
Die bekannten Wankstützeinrichtungen werden also entweder zwischen dem Fahrzeugkasten und den Rädern (vgl. D1), oder zwischen dem Fahrzeugkasten und dem Rahmen des Laufwerks (vgl. D3) wirksam. Sie stellen jeweils eine Anbindung des Fahrzeugkastens an das Laufwerk bzw. an die Räder dar, die für schnell fahrende Schienenfahrzeuge, die Geschwindigkeitsbereiche oberhalb von 200 km/h bewältigen müssen, wenig geeignet ist. Vielmehr kommt es hier auf eine Anbindung an, bei der sich das schnelllaufende Rad möglichst gut allen Unebenheiten und sonstigen Störungen anpassen kann, die vom Gleis aus auf das Rad wirken. Aus diesem Stand der Technik geht also keine Verbindung hervor, die zwischen dem Laufwerk und den Rädern wirksam wird, wenn der Wagenkasten um seine Längsmittelachse wankt.
Daraus ergibt sich die Aufgabe für die vorliegende Erfindung, ein Laufwerk für Schienenfahrzeuge zu schaffen, das auch in Geschwindigkeitsbereichen oberhalb von 200 km/h einen möglichst hohen Fahrkomfort bietet, eine hohe Sicherheit gegen Entgleisung aufweist, einem geringen Verschleiß seiner Bauteile ausgesetzt und zugleich auch noch preisgünstig ist.
Als Lösung dieser Aufgabe gemäß Anspruch 1 wurde eine mechanische Wankstützeinrichtung gefunden, die aus einem elastischen Torsionsstab besteht, der mit dem Laufwerk verbunden ist und zwei Schwinghebel mit Schubstange aufweist von denen jeder in einem seitlichen Abstand von der Längsachse des Schienenfahrzeugs jeweils am Rahmen des Laufwerks und an einem nicht - umlaufenden Lagergehäuse der Schienenräder angelenkt ist. Damit wurde es möglich, die Steifigkeit der Primärfederung weiter zu verringern. Dabei sind die von der Primärfederung auf den Laufwerksrahmen übertragenen dynamischen Kräfte kleiner und ebenso die daraus resultierenden Beschleunigungen. Zugleich wird das Wanken des Fahrzeugkastens bei großen Querbeschleunigungen und damit einhergehenden einseitigen Radentlastungen, wie sie insbesondere bei hohen Kurvengeschwindigkeiten auftreten, eingeschränkt; das Einfedern hingegen nicht behindert. Aber auch die Geräuschentwicklung im Fahrzeugkasten wird vermindert.
Eine solche Wankstützeinrichtung kann, wie an sich aus D3 bekannt, aus einem mit einem Druckmittel beaufschlagbaren System bestehen, das einen Kreislauf bildet und dessen Enden als Arbeitszylinder ausgebildet sind. Dieses System kann in einem Falle mit Druckluft beaufschlagbar sein, im anderen Falle aber mit einer Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt werden. Insbesondere im Falle der Verwendung einer Hydraulikflüssigkeit ist vorgesehen, dass in den Kreislauf auch noch ein Druckspeicher eingeschaltet wird. Ein solcher Druckspeicher besteht beispielsweise aus einem geschlossenen Gefäß, welches von einer Membrane in zwei Räume geteilt wird, von denen der eine mit einem vorgespannten Gas gefüllt ist und der andere von der Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt wird. Die an sich inkompressible Flüssigkeit drückt also bei Druckerhöhung das Gaspolster entsprechend zusammen. Je nach Vorspannung des Gaspolsters ergibt sich dabei eine vorbestimmte Steifigkeit der Wankstützeinrichtung.
Eine recht einfache und vorteilhafte Ausgestaltung wurde gefunden, wenn man die Wankstützeinrichtung als Torsionsstab ausbildet, der quer zur Längsachse des Fahrzeugs angeordnet ist, im oder am Rahmen des Laufwerks um seine eigene Längsachse drehbar gelagert ist und daneben an seinen beiden Enden über wenigstens einen, mit dem Torsionsstab drehfest verbundenen Schwinghebel in jeweils einem seitlichen Abstand von der Längsachse des Torsionsstabes an einem der Lagergehäuse der Schienenräder angelenkt ist. Beim Lagergehäuse kann es sich um das Radlagergehäuse selbst handeln was in den meisten Ausführungsbeispielen auch bevorzugt wird. Es kann sich aber auch um irgend ein anderes, nicht mit dem Schienenrad oder Radsatz umlaufendes Lagergehäuse handeln, beispielsweise Getriebegehäuse, Gehäuse der Primärfeder, um einen radialen Erdungskontakt u. dgl. mehr. Auch kann sich der Torsionsstab unter einem anderen als einem rechten Winkel zur Längsachse des Schienenfahrzeugs erstrecken und er kann sogar gekröpft ausgebildet sein, wenn dies die Umstände oder Platzverhältnisse erfordern.
Sowohl der Ausgestaltung der Wankstützeinrichtung als mit einem Druckmittel beaufschlagbares System wie auch als Torsionsstab ist gemeinsam, dass die Wankstützeinrichtung im nicht ausgelenkten Zustand des Fahrzeugkastens unbelastet ist und das Laufwerk allein über die Primärfederung auf dem Gleis abgestützt wird. Das gilt sowohl beim Tauchen des Rahmens des Laufwerks als auch beim Nicken. Die relativ weiche Primärfederung erlaubt daher den Schienenrädern, den jeweiligen Unebenheiten bzw. Unregelmäßigkeiten des Gleises auf einfache Weise zu folgen. Zugleich sind die von den Schienenrädern auf den Laufwerksrahmen übertragenen Kräfte gering.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass man den Schwinghebeln des Torsionsstabs jeweils eine Schubstange zuordnet, die sowohl mit dem freien Ende des Schwinghebels als auch mit einem der vorgenannten Lagergehäuse des Schienenrads gelenkig verbunden ist. Üblicherweise werden die beiden Enden des Torsionsstabes jeweils denselben seitlichen Abstand von der Längsachse des Schienenfahrzeugs haben. Es kann aber aus Platzgründen erforderlich werden, dass die Abstände unterschiedlich sind. In einem solchen Fall kann der unterschiedliche Abstand ggf. durch einen verlängerten Schwinghebel ausgeglichen werden. Bei der Verwendung von mit Druckmittel beaufschlagbaren Arbeitszylindem kann dieser Ausgleich durch unterschiedliche Zylinderdurchmesser herbeigeführt werden.
Der seitliche Abstand zwischen dem jeweiligen Ende des Torsionsstabes und der Längsmittelachse des Schienenfahrzeugs soll zwischen dem 0,1 bis 1,5 fachen der jeweiligen Spurweite des Schienenfahrzeugs betragen. Schließlich hat es sich als vorteilhaft für die Laufqualität insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten erwiesen, die Federsteifigkeit jeder einzelnen Primärfeder möglichst gering zu halten. Die vielen vorteilhaften Ausgestaltungsmöglichkeiten ergeben sich aus den unteranspruchen.
Nachfolgend wird die Erfindung an zwei vereinfachten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen, jeweils im verkleinerten Maßstab, die
  • Figur 1 eine Draufsicht auf ein Drehgestell,
  • Figur 2 einen Schnitt durch das Drehgestell längs der Linie II - II,
  • Figur 3 eine Vorderansicht des Drehgestells,
  • Figur 4 eine perspektivische Darstellung des Drehgestells und
  • Figur 5 eine hydraulische Wankstützeinrichtung.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht das Laufwerk aus einem Drehgestell 1 mit einem H -förmigen Rahmen 2. Über eine Sekundärfederung stützt sich der Fahrzeugkasten 3 auf dem Drehgestellrahmen 2 ab. Die Sekundärfederung besteht aus zwei Schraubenfedern 4 und 5. An jedem der stirnseitigen Enden des Drehgestellrahmens 2 ist ein Radsatz 6 und 7 in Lagergehäusen 8 drehbar gelagert. Die Lagergehäuse 8 laufen nicht mit um, und der Drehgestellrahmen 2 stützt sich über Primärfedern 9 auf jedem der Lagergehäuse 8 ab. Auch in dem vorliegenden, vereinfachten Beispiel bestehen die Primärfedern 9 aus Schraubenfedern und sie haben jeweils annähernd dieselbe Federsteifigkeit.
Gemäß den Figuren 1 bis 4 ist an jedem Ende des Drehgestellrahmens 2 ein Torsionsstab 10 vorgesehen, der sich parallel zu dem jeweiligen Radsatz 6 oder 7 quer über den Drehgestellrahmen erstreckt. Mit seinen äußeren Enden ist der Torsionsstab 10 in Lagerungen 11 beweglich gelagert, die am Drehgestellrahmen 2 befestigt sind. Daneben, d.h. in kurzem Abstand zur Lagerung 11, ist an den beiden Enden des Torsionsstabes 10 jeweils ein Schwinghebel 12 und 13 vorgesehen, der mit dem Torsionsstab 10 drehfest verbunden ist An den äußeren freien Enden der Schwinghebel 12 und 13 greift jeweils eine Schubstange 14 an, die entweder, wie hier dargestellt, in der Längsachse 19 des Radsatzes 6, 7, oder in einem Abstand von dieser, mit dem jeweiligen Lagergehäuse 8 gelenkig verbunden ist. Auch mit den Schwinghebeln 12 und 13 sind die Schubstangen 14 gelenkig verbunden.
Wie in der Figur 1 erkennbar, haben die Schwinghebel 12 und 13 jeweils einen Abstand 15 von der Längsmittellinie II - II des Laufwerks bzw. des Fahrzeugkastens 3. Im vorliegenden Beispiel sind die beiden Abstände 15 gleich groß. Sie liegen zwischen dem 0,1 bis 1,5-fachen der Spurweite 16 der Radsätze 6 bzw.7.
Die Längsachsen 17 der beiden Torsionsstäbe 10 haben jeweils einen seitlichen Abstand 18 von den Punkten, an denen sie am Lagergehäuse 8 befestigt sind. Dieser Abstand 18 wird von den Schwinghebeln 12 bzw. 13 überbrückt.
Bei normalem Lauf des Schienenfahrzeugs, d.h. ohne dass sich der Fahrzeugkasten 3 zu der einen oder anderen Seite in Bezug auf die Längsmittellinie II - II neigt, sind die Torsionsstäbe 10 unbelastet. Sobald sich der Fahrzeugkasten 3 jedoch zu der einen oder anderen Seite neigt, d.h. wankt, wird der Torsionsstab 10 von beiden Enden her belastet, indem nämlich der eine Schwinghebel 12 eintaucht und sich der andere Schwinghebel 13 um das gleiche Maß in entgegengesetzter Richtung aus seiner Ruhelage heraus dreht, weil ja der Rahmen 2 des Drehgestells 1 der jeweiligen Wankbewegung des Fahrzeugkastens 3 folgt. Durch die gegenläufigen Drehbewegungen der Schwinghebel 12,13 steuert der Torsionsstab 10 der Wankbewegung des Fahrzeugkastens 3 entgegen.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 4 handelt es sich um ein Laufwerk, bei dem die Radsätze 7 und 8 innenseitig gelagert sind. Daneben sind im Rahmen der Erfindung aber auch Laufwerke möglich, wo die Radsätze in an sich bekannter Weise auf Achsschenkeln gelagert sind, die sich außerhalb der Radscheiben 20 befinden. Insbesondere bei Laufwerken mit Einzelrädern ist aber auch die Möglichkeit vorgesehen, dass die Räder 20 nicht in der Flucht einer gemeinsamen Achse 19 liegen. Hier kann durchaus eine seitliche Verschiebung vorliegen Auch in einem solchen Fall wird die erfindungsgemäße Wankstützeinrichtung wirksam, indem beispielsweise durch unterschiedlich lange Schwinghebel 12 oder 13 Unterschiede der Abstände 18 ausgeglichen werden können. Damit einher gehend, wird man ggf. auch die Abstände 15 entsprechend unterschiedlich einstellen.
Bei dem in der Figur 5 gezeigten Ausführungsbeispiel ist zwischen dem Drehgestellrahmen 2 und den nicht- umlaufenden Lagergehäusen 8 jeweils ein Hydraulikzylinder 21 und 22 angeordnet. In jedem Hydraulikzylinder 21 und 22 ist ein Kolben 23 längsverschieblich gelagert, der zwei Kolbenstangen 24 und 25 aufweist, die mit ihren Enden 26 und 27 mit dem Drehgestellrahmen 2 bzw. dem Lagergehäuse 8 gelenkig verbunden sind. Jeweils einander gegenüberliegende Ringkammern 28 und 29 der Hydraulikzylinder 21 und 22 sind über die Leitungen 30 und 31 über Kreuz miteinander verbunden. Die beiden Leitungen 30 und 31 werden über die Zweigleitungen 32 und 33 aus einer gemeinsamen Druckmittelquelle 34 gespeist. Die Druckmittelquelle 34 besteht im einfachsten Fall aus einem Vorratsbehälter 35 für Hydrauliköi, einer Pumpe 36, einem Überdruckventil 37, zwei Rückschlagventilen 38 und zwei Druckspeichern 39 sowie Verbindungsleitungen 40. Jeder der Druckspeicher 39 hat eine Membran 41, welche das Hydrauliköl von einem Gaspolster 42 trennt. Das Gaspolster 42 ist vorgespannt, d.h. es steht unter einem Überdruck.
Die Wirkungsweise des vorstehend skizzierten, mit einem hydraulischen Druckmittel beaufschlagbaren Systems 21 bis 34 ist dem einschlägigen Fachmann an sich geläufig. Analog ist aufgebaut und verhält sich eine pneumatische Steuerung, die mit Luft oder einem Gas als Druckmedium beaufschlagt wird, ohne dass dies im vorliegenden Zusammenhang besonders erläutert werden müsste.
Im vorliegenden Fall bewirkt ein Wanken des Fahrzeugkastens 3 um seine Längsmittellinie II - II jeweils eine Verkleinerung von zwei Ringkammern 28 und 29, die sich in zwei einander gegenüberliegenden Hydraulikzylindern 21 und 22 befinden Dabei erhöht sich zugleich der Druck in einem der beiden Druckspeicher 39, während er in dem anderen Druckspeicher 39 sinkt. Der Druck- bzw. Volumenausgleich findet also jeweils über die beiden Druckspeicher 39 statt, deren Gasräume 42 entsprechend vorgespannt sind. Die Vorspannung der Gasräume 42 bestimmt die Steifigkeit der Wankstützeinrichtung. Evtl. auftretende Leckverluste werden durch die Druckmittelquelle 34 ausgeglichen, die ihrerseits entweder im Fahrzeugkasten 3 oder am Drehgestellrahmen 2 angeordnet sein kann.
Ziffernverzeichnis
1
Drehgestell bzw. Laufwerk
2
H -förmiger Drehgestellrahmen
3
Fahrzeugkasten
4
Schraubenfeder
5
Schraubenfeder
6
Radsatz
7
Radsatz
8
Lagergehäuse
9
Primärfeder
10
Torsionsstab
11
Lagerung
12
Schwinghebel
13
Schwinghebel
14
Schubstange
15
Abstand
16
Spurweite
17
Längsachse
18
Abstand
19
Längsachse Radsatz
20
Schienenrad
21
Hydraulikzylinder
22
Hydraulikzylinder
23
Kolben
24
Kolbenstange
25
Kolbenstange
26
Ende
27
Ende
28
Ringkammer
29
Ringkammer
30
Leitung
31
Leitung
32
Zweigleitung
33
Zweigleitung
34
Druckmittelquelle
35
Vorratsbehälter
36
Pumpe
37
Überdruckventil
38
Rückschlagventil
39
Druckspeicher
40
Verbindungsleitungen
41
Membran
42
Gaspolster

Claims (9)

  1. Wankstützeinrichtung für den Rahmen des Laufwerks eines Schienenfahrzeugs, die beim seitlichen Wanken des Fahrzeugkastens um seine Längsachse wirksam wird, der direkt oder unter Abstützung auf einer Sekundärfederung auf dem Laufwerk ruht, das sich über jeweils eine Primärfeder auf wenigstens zwei innerhalb des Laufwerks einander gegenüberliegenden Schienenrädern abstützt, wobei die Wankstützeinrichtung aus einem Torsionsstab (10) besteht, das an seinen Enden mit dem Laufwerk (1) verbunden ist sowie einen Schwinghebel (12,13) und eine Schubstange (14) aufweist, welche in einem seitlichen Abstand (15) von der Längsachse (II - II) jeweils am Rahmen (2) und an einem nicht - umlaufenden Lagergehäuse (8) der Schienenräder (20) angelenkt sind.
  2. Wankstützeinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Wankstützeinrichtung aus einem mit einem Druckmittel beaufschlagbaren System (34 bis 42) besteht, dessen Enden als Arbeitszylinder (21,22) ausgebildet sind, die zwischen dem Rahmen (2) und einem nicht- umlaufenden Lagergehäuse (8) der Schienenräder (20) angelenkt sind.
  3. Wankstützeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das System mit Druckluft beaufschlagbar ist.
  4. Wankstützeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das System (34 bis 42) mit einer Druckfiüssigkeit beaufschlagbar ist.
  5. Wankstützeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem System (34 bis 42) wenigstens ein Druckspeicher (39) vorgesehen ist, der von dem Druckmittel beaufschlagt wird.
  6. Wankstützeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
    der Torsionsstab (10) quer zur Längsachse (II - II) des Schienenfahrzeugs angeordnet ist,
    im oder am Rahmen (2) des Laufwerks (1) um seine Längsachse (17) drehbar gelagert ist und daneben an seinen beiden Enden (11) über jeweils wenigstens einen,
    mit dem Torsionsstab (10) drehfest verbundenen Schwinghebel (12,13) in einem seitlichen Abstand (18) von der Längsachse (17) des Torsionsstabes (10) an einem Lagergehäuse (8) angelenkt ist.
  7. Wankstützeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einem Schwinghebel (12,13) eine Schubstange (14) zugeordnet ist, der sowohl mit dem freien Ende des Schwinghebels (12,13) als auch mit dem Lagergehäuse (8) gelenkig verbunden ist.
  8. Wankstützeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Enden (11) des Torsionsstabes (10) jeweils denselben oder einen unterschiedlichen seitlichen Abstand (15) von der Längsachse (II - II) des Schienenfahrzeugs haben.
  9. Wankstützeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der seitliche Abstand (15) zwischen dem 0,1 und 1 -fachen der jeweiligen Spurweite (16) des Schienenfahrzeugs beträgt.
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