EP2065286B1 - Schienenfahrzeug sowie Verfahren zur Kopplung von Drehgestellen eines Schienenfahrzeuges - Google Patents

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EP2065286B1
EP2065286B1 EP20080019854 EP08019854A EP2065286B1 EP 2065286 B1 EP2065286 B1 EP 2065286B1 EP 20080019854 EP20080019854 EP 20080019854 EP 08019854 A EP08019854 A EP 08019854A EP 2065286 B1 EP2065286 B1 EP 2065286B1
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hydraulic
bogies
rail vehicle
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coupling
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Anton Gaile
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Liebherr Aerospace Lindenberg GmbH
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Liebherr Aerospace Lindenberg GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
    • B61F5/38—Arrangements or devices for adjusting or allowing self- adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves, e.g. sliding axles, swinging axles
    • B61F5/386—Arrangements or devices for adjusting or allowing self- adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves, e.g. sliding axles, swinging axles fluid actuated

Definitions

  • the present invention relates to a rail vehicle with at least two bogies according to the preamble of claim 1 and to a method for coupling bogies of a rail vehicle according to the preamble of claim 11.
  • a rail vehicle for mass transit which consists of at least 3 articulated car bodies.
  • Each car body has in each case a chassis, which are set, for example via a hydraulic control system in relation.
  • the DE 196 54 862 A1 also relates to a rail vehicle for mass transit with several interconnected car bodies.
  • Each car body has in each case a chassis, wherein hydraulic actuators are provided for the rotation of the car body relative to the bogie.
  • a rail vehicle for mass transit having a plurality of articulated interconnected, each rotatably supported on an associated chassis in the horizontal direction car bodies and a hydraulic sequence control of the deflection of the car bodies in response to the tracking.
  • the DE 43 43 608 A1 discloses a hydraulic arrangement of the radial self-control and coupling of the wheelsets of a bogie.
  • the DE 25 53 310 A1 discloses a device for the hydraulic coupling of two non-rotatable bogies or bogies of a rail vehicle, are regulated in the amount and pressure of the hydraulic fluid within the lines by means of control valves and a feed pump.
  • the advantage of the hydraulic coupling is that it is preferably a completely passive system. Therefore, no sensor, active control or monitoring is absolutely necessary. It can also be mounted easily and safely and has reliable and robust operating characteristics. As a result of the hydraulic coupling, the respective bogies can thus be turned counter to one another, so that a very good reduction in the quasi-static wheel transverse forces in the wheel-rail contact is achieved. Only by the hydraulic coupling already vibrations due to the inertia of the hydraulic medium are damped and it is possible to filter out disturbing relative movements.
  • connection is thus made such that a turn to the right on a bogie leads to a left turn on the other bogie. This results in a coupling of the turnout angle of both bogies relative to the locomotive body or locomotive frame.
  • a hydraulic bias of the hydraulic means can be achieved.
  • the storage unit can be used for filling and / or refilling the system.
  • the maximum pressure in the coupling system can be limited by the storage unit.
  • the hydraulic bias includes nitrogen as a hydraulic medium. Due to its inert properties, nitrogen is well suited for hydraulic prestressing. It is advantageous if the hydraulic preload is 18 bar. At this pressure, a sufficient bias can be achieved.
  • the two bogies rotate in opposite directions.
  • the method of the two cylinders can be matched to each other, while the necessary method of the cylinder can also be determined solely by which deflection the first cylinder experiences by entering the curve.
  • the hydraulic means comprise at least one line connecting the bogies.
  • advantageous arrangements are conceivable in which when entering the first bogie in the curve in the first Hydraulic cylinder hydraulic medium is displaced such that via the connecting line of the second hydraulic cylinder is actuated such that the second bogie is rotated in opposite directions to the first bogie by the second hydraulic cylinder.
  • the hydraulic cylinders communicating via the connecting line thus do not require any further control since the necessary deflection already results from the deflection of the first hydraulic cylinder as a result of the curve passage.
  • a further embodiment consists in that the coupled bogies each have at least two actuating cylinders interconnected crosswise.
  • the coupled bogies each have at least two actuating cylinders interconnected crosswise.
  • the hydraulic means may have at least one pressure relief valve for overload protection. This makes it possible to limit the maximum transmission forces of the coupled bogies.
  • the pressure limiting valve By the pressure limiting valve, the differential pressure between the two piston surfaces is limited within the actuating cylinder, which is why their set pressure is directly proportional to the actuating force of the actuating cylinder.
  • load peaks can be better absorbed, which in turn has a positive effect on the life of the entire system.
  • the hydraulic means of the track-guided vehicle or of the rail vehicle have at least one buffer cylinder.
  • it can be set, for example, that smaller deflections of an actuating cylinder have no influence and forces are to be transmitted only when a threshold value is exceeded.
  • the transmission behavior of the coupling system can thus be adjusted by the buffer cylinder with regard to its transmission stiffness.
  • a defined force is adjustable, which remains under influence up to this force, the buffer cylinder without influence and the transmission stiffness of the hydraulic means is reduced when this force is exceeded.
  • a defined force is adjustable, by means of the at least one buffer cylinder a defined force is adjustable, already below this force reduces the transmission stiffness of the hydraulic means by means of several force thresholds and / or a multi-stage spring characteristic becomes.
  • the hydraulic means have at least one rolling damper. Basically, there is an oscillating Auswindterrorism by the wheel-rail contact, not by the Coupling the bogies is caused. Due to the roll damper function locomotives are able to dampen oscillating boring movements of the bogies in straight ahead driving. Thus, instabilities can be counteracted and the overall driving behavior can be improved.
  • the rolling damper is carried out by additional valves in the at least one line connecting the actuating cylinder. This has the consequence that in a vehicle that already has rolling-damper, the constructive or installation cost for retrofitting or production of the coupling system according to the invention is low.
  • the hydraulic means comprise oil as a hydraulic medium.
  • Oil uses a fluid as a hydraulic medium, which has low compressibility, low temperature influence on viscosity, good compatibility with seals, good lubricating properties, high aging resistance and a high flash point.
  • the hydraulic means comprise nitrogen as a hydraulic medium.
  • the hydraulic coupling of the bogies can be provided as a hydraulic medium oil.
  • the invention relates to a method having the features of claim 11. Thereafter, it is provided bogies of a rail vehicle according to one of claims 1 to 10 to couple hydraulically.
  • the method has the feature that by means of a storage unit operated with nitrogen, the oil-operated coupling of the bogies is biased.
  • FIG. 1 schematically shows a hydraulic bogie coupling 10 according to the invention for a multi-function locomotive that can be used both in goods and in long-distance passenger transport.
  • the multi-function locomotive has two biaxial bogies 12, which are each rotatably mounted on the frame of the multi-function locomotive, not shown.
  • the hydraulic bogie coupling 10 can be biased.
  • the storage unit 40 operates with nitrogen and a bias pressure of 18 bar without oil at 20 ° C.
  • the pressure is delivered via pistons to the oil-filled lines 34.
  • the differential pressure between the two piston surfaces can be limited within the actuating cylinder 20.
  • a damping cylinder 60 is provided, which is also interposed as the pressure relief valve 50 in the connecting lines 32 and the function satisfies a buffer cylinder.
  • the damping cylinder 60 can be adjusted so that the transmission stiffness is reduced only after reaching a presettable and changeable force threshold. Before, the damping cylinder 60 has no influence on the transmission behavior.
  • the set pressure is 145 bar, which corresponds to a force threshold of 30 kN.
  • FIG. 2 the characteristic of the damping cylinder 60 is shown. At the axis designated x while the angular difference in Auswindwinkel between two bogies 12 of the hydraulic bogie coupling 10 of the invention for a multi-function locomotive is offered. At the axis designated y, the passive force is applied in the coupling.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug mit wenigstens zwei Drehgestellen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Kopplung von Drehgestellen eines Schienenfahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11.
  • Eine Reduktion der quasistatischen Querkräfte ist insbesondere bei schweren Lokomotiven notwendig, um gesetzlichen Anforderungen gerecht zu werden. Einschlägige Vorschriften hierzu sind beispielsweise die UIC 518 oder die EN 114363, die sich dieses Themas annehmen.
  • Bislang wurde versucht, die Ausdrehbewegung der Radsätze bzw. Drehgestelle mittels Gestängen mechanisch miteinander zu koppeln und dadurch zu einer Reduktion der quasistatischen Radquerkräfte bei Kurvenfahrt zu gelangen. Durch Kopplung der Querverschiebung und/oder der Ausdrehbewegungen zwischen den Radsätzen innerhalb eines Fahrwerks und/oder verschiedenen Fahrwerken untereinander wird eine gleichmäßige Aufteilung der Querkräfte bezogen auf das Gesamtfahrzeug erreicht. Bei der Drehgestellkopplung wird das nacheilende Drehgestell zwangsweise durch die Kopplung gegensinnig zum vorauseilenden Drehgestell ausgedreht.
  • Als nachteilig erweist sich bei den bislang bekannten Lösungen, dass die auftretenden Kopplungskräfte nahezu ungedämpft und unbegrenzt zwischen den Drehgestellen eines Fahrzeugrahmens weitergeben werden. Auftretende Schwingungen werden über die mechanische Kopplung entweder nahezu ungedämpft überragen oder sind nur mittels aufwendiger konstruktiver Maßnahmen zu verhindern. Außerdem ist es durch die mechanische Kopplung nicht möglich, auftretende störende relative Längs- und Querbewegungen zwischen dem Fahrzeugrahmen und den Drehgestellen auszublenden, so dass jegliche Bewegung eines Drehgestells an das gekoppelte Drehgestell weitergegeben wird.
  • Aus der DE 199 36 564 A1 ist ein Schienenfahrzeug für den Nahverkehr bekannt, das aus mindestens 3 miteinander gelenkig verbundenen Wagenkästen besteht. Jeder Wagenkasten weist dabei jeweils ein Fahrwerk auf, die z.B. über ein hydraulisches Steuerungssystem in Beziehung gesetzt werden.
  • Die DE 196 54 862 A1 betrifft ebenfalls ein Schienenfahrzeug für den Nahverkehr mit mehreren miteinander verbundenen Wagenkästen. Jeder Wagenkasten weist dabei jeweils ein Fahrwerk auf, wobei für die Verdrehung des Wagenkastens relativ zum Drehgestell hydraulische Aktoren vorgesehen sind.
  • Des weiteren ist in der DE 100 12 966 A1 ein Schienenfahrzeug für den Nahverkehr bekannt, das mehrere gelenkig miteinander verbundene, jeweils auf einem zugehörigen Fahrwerk in horizontaler Richtung drehbar abgestützte Wagenkästen und eine hydraulische Folgesteuerung der Auslenkung der Wagenkästen in Abhängigkeit von der Spurführung aufweist.
  • Diese Systeme ermöglichen jedoch nicht die Reduzierung von quasistatischen Radquerkräften von Lokomotiven bei Kurvenfahrt, sondern befassen sich mit der Begrenzung der durch das Fahrzeug umschriebenen Hüllkurve sowie der Verhinderung eines Überschwingens von Wagenkästen bei Kurvenfahrt.
  • Aus der DE 28 11 589 A1 ist ferner ein Schienenfahrzeug mit zwei Drehgestellen bekannt, die über hydraulische Mittel miteinander gekoppelt sind, so dass eine Drehbewegung des ersten Drehgestells im Uhrzeigersinn eine gegenläufige Drehbewegung des zweiten Drehgestells bewirkt.
  • Die DE 43 43 608 A1 offenbart eine hydraulische Anordnung der radialen Selbststeuerung und Kopplung der Radsätze eines Drehgestells.
  • Die DE 25 53 310 A1 offenbart eine Vorrichtung zur hydraulischen Kopplung von zwei drehzapfenlosen Laufwerken bzw. Drehgestellen eines Schienenfahrzeuges, bei der Menge und Druck der Hydraulikflüssigkeit innerhalb der Leitungen mittels Steuer- und Regelventilen bzw. einer Förderpumpe geregelt werden.
  • Aus der GB 2 067 962 A ist weiter eine hydraulische Anordnung der radialen Selbststeuerung und Kopplung der Radsätze eines Drehgestells eines Schienenfahrzeugs zu entnehmen, wobei die hydraulischen Leitungen der miteinander gekoppelten Drehgestelle des Schienenfahrzeugs mittels Druckspeichern vorgespannt werden.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schienenfahrzeug, insbesondere eine Lokomotive dahingehend weiterzubilden, dass bei Kurvenfahrt die quasistatischen Radquerkräfte im Rad-Schiene-Kontakt reduziert werden, wobei die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwunden werden.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Schienenfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst.
  • Der Vorteil der hydraulischen Kopplung besteht darin, dass es sich vorzugsweise um ein vollständig passives System handelt. Es wird daher keinerlei Sensorik, aktive Regelung oder Überwachung zwingend notwendig. Es läßt sich darüber hinaus einfach und sicher montieren und weist zuverlässige und robuste Betriebseigenschaften auf. Durch die hydraulische Kopplung lassen sich somit die jeweiligen Drehgestelle gegeneinander ausdrehen, so dass eine sehr gute Reduzierung der quasistatischen Radquerkräfte im Rad-Schiene-Kontakt erreicht wird. Nur allein durch die hydraulische Kopplung werden bereits Schwingungen aufgrund der Trägheit des Hydraulikmediums gedämpft und es wird möglich, störende Relativbewegungen auszufiltern.
  • Die Verbindung ist somit derart ausgeführt, dass eine Ausdrehung nach rechts an einem Drehgestell zu einer Linksdrehung am anderen Drehgestell führt. Hierdurch ergibt sich eine Kopplung der Ausdrehwinkel beider Drehgestelle relativ zum Lokkasten bzw. Lokrahmen.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass mittels einer Speichereinheit eine hydraulische Vorspannung der hydraulischen Mittel erzielbar ist. Neben den Ausgleichseffekten durch die Vorspannung kann die Speichereinheit zum Befüllen und/oder Nachfüllen des Systems genutzt werden. Durch die Speichereinheit kann ferner der Maximaldruck im Kopplungssystem begrenzt werden.
  • Weiter ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die hydraulische Vorspannung Stickstoff als Hydraulik-Medium beinhaltet. Stickstoff ist aufgrund seiner inerten Eigenschaften gut für hydraulische Vorspannung geeignet. Von Vorteil ist es, wenn die hydraulische Vorspannung bei 18 bar liegt. Bei diesem Druck läßt sich eine ausreichende Vorspannung erzielen.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Durch die Hydraulikzylinder gemäß Anspruch 2 ist es in vorteilhafter Weise möglich, durch Verfahren der Zylinder die beiden Drehgestelle gegenläufig auszudrehen. Durch eine beliebige Verbindung oder Signalübertragung kann das Verfahren der beiden Zylinder aufeinander abgestimmt werden, dabei kann das notwendige Verfahren der Zylinder auch allein dadurch bestimmt werden, welche Auslenkung der erste Zylinder durch die Einfahrt in die Kurve erfährt.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die hydraulischen Mittel wenigstens eine die Drehgestelle verbindende Leitung umfassen. Dabei sind vorteilhafte Anordnungen denkbar, bei denen beim Einfahren des ersten Drehgestells in die Kurve im ersten Hydraulikzylinder Hydraulikmedium derart verdrängt wird, dass über die verbindende Leitung der zweite Hydraulikzylinder derart betätigt wird, dass durch den zweiten Hydraulikzylinder das zweite Drehgestell gegenläufig zum ersten Drehgestell ausgedreht wird. Die über die verbindende Leitung derart kommunizierenden Hydraulikzylinder bedürfen somit keiner weiteren Steuerung, da die notwendige Auslenkung sich bereits aus der Auslenkung des ersten Hydraulikzylinders in Folge der Kurvendurchfahrt ergibt.
  • Durch die hydraulische Vorspannung gemäß Anspruch 4 wird es möglich, mittels eines konstanten Vordrucks geringfügige Leckagen des Kopplungssystems auszugleichen. Ebenso können durch thermische Effekte hervorgerufene Druckunterschiede ausgeglichen werden.
  • Ein bereits am Fahrzeug vorhandenes Hydrauliksystem oder Hydropneumatiksystem kann an die Stelle der Speichereinheit treten, wenn mittels vorhandenen Hydrauliksystems oder Hydropneumatiksystems die hydraulische Vorspannung der hydraulischen Mittel erzielbar ist. Dies ist möglich, weil das Kopplungssystem keine externe hydraulische Energie benötigt. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass keine gesonderte Speichereinheit notwendig ist und somit beispielsweise bestehende Schienenfahrzeuge mit geringerem Aufwand nachgerüstet werden können.
  • Eine weitere Ausführungsform besteht darin, dass die gekoppelten Drehgestelle jeweils wenigstens zwei über Kreuz miteinander verbundene Stellzylinder aufweisen. Dadurch können relative Längs- und Querbewegungen zwischen dem Fahrzeugrahmen und den Drehgestellen in vorteilhafter Weise ausgeblendet werden. Durch diese Anordnung wird erreicht, dass eine Längsbewegung bzw. Querbewegung des Drehgestells bezogen auf die Koppelpunkte nur zu einer Fluidverschiebung innerhalb der Stellzylinder des betroffenen Drehgestells führt, jedoch keine Fluidverschiebung zum zweiten Drehgestell stattfindet.
  • Die hydraulischen Mittel können zum Überlastschutz wenigstens ein Druckbegrenzerventil aufweisen. Dadurch wird es möglich, die maximalen Übertragungskräfte der gekoppelten Drehgestelle zu begrenzen. Durch das Druckbegrenzungsventil wird der Differenzdruck zwischen den beiden Kolbenflächen innerhalb der Stellzylinder begrenzt, weswegen deren Einstelldruck direkt proportional zur Stellkraft der Stellzylinder ist. Es ergibt sich der Vorteil, dass Lastspitzen besser abgefangen werden können, was sich wiederum positiv auf die Lebensdauer des gesamten Systems auswirkt.
  • Von Vorteil ist es, wenn die hydraulischen Mittel des spurgeführten Fahrzeuges bzw. des Schienenfahrzeugs wenigstens einen Pufferzylinder aufweisen. Dadurch kann beispielsweise eingestellt werden, dass kleinere Auslenkungen eines Stellzylinders keinerlei Einfluss haben und erst ab Überschreiten eines Schwellwertes Kräfte übertragen werden sollen. Das Übertragungsverhalten des Kopplungssystems kann somit durch die Pufferzylinder hinsichtlich seiner Übertragungssteifigkeit eingestellt werden.
  • Es kann dabei vorgesehen sein, dass mittels des wenigstens einen Pufferzylinders eine definierte Kraft einstellbar ist, wobei bei Einwirkung bis zu dieser Kraft der Pufferzylinder ohne Einfluss bleibt und bei Überschreiten dieser Kraft die Übertragungssteifigkeit der hydraulischen Mittel reduziert wird.
  • Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass mittels des wenigstens einen Pufferzylinders eine definierte Kraft einstellbar ist, wobei mittels des wenigstens einen Pufferzylinders eine definierte Kraft einstellbar ist, wobei bereits unterhalb dieser Kraft die Übertragungssteifigkeit der hydraulischen Mittel mittels mehrerer Kraftschwellen und/oder einer mehrstufigen Federkennlinie reduziert wird.
  • Es kann in vorteilhafter Ausgestaltung vorgesehen sein, dass die hydraulischen Mittel wenigstens einen Schlingerdämpfer aufweisen. Grundsätzlich liegt durch den Rad-Schiene-Kontakt eine oszillierende Ausdrehbewegung vor, die nicht durch die Kopplung der Drehgestelle hervorgerufen wird. Durch die Schlingerdämpferfunktion sind Lokomotiven in der Lage, oszillierende Ausdrehbewegungen der Drehgestelle in bei Geradeausfahrt zu bedämpfen. Somit kann Instabilitäten entgegengewirkt und das Fahrverhalten insgesamt verbessert werden.
  • Dabei ist es denkbar, dass der Schlingerdämpfer durch Zusatzventile in der wenigstens einen die Stellzylinder verbindenden Leitung ausgeführt ist. Dies hat zur Folge, dass bei einem Fahrzeug, dass bereits Schlingerdämpfer aufweist, der konstruktive bzw. einbautechnische Aufwand zur Nachrüstung bzw. Herstellung des erfindungsgemäßen Kopplungssystems gering ist.
  • Von Vorteil ist es, wenn die hydraulischen Mittel Öl als Hydraulik-Medium umfassen. Durch Öl wird ein Fluid als Hydraulikmedium benutzt, dass eine geringe Kompressibiliät, geringen Temperatureinfluss auf die Viskosität, eine gute Verträglichkeit mit Dichtungen, gute Schmiereigenschaften, hohe Alterungsbeständigkeit und einen hohen Flammpunkt aufweist.
  • Ferner kann vorgesehen sein, dass die hydraulischen Mittel Stickstoff als Hydraulik-Medium umfassen.
  • Die hydraulische Kopplung der Drehgestelle kann Öl als Hydraulik-Medium vorgesehen sein.
  • Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11. Danach ist vorgesehen, Drehgestelle eines Schienenfahrzeuges nach einem der Ansprüche 1 bis 10, hydraulisch zu koppeln.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Verfahren das Merkmal auf, dass mittels einer mit Stickstoff betriebenen Speichereinheit die mit Öl betriebene Kopplung der Drehgestelle vorgespannt wird.
  • Des weiteren kann als Verfahrensbestandteil vorgesehen sein, dass mittels einer Schlingerdämpferfunktion oszillierende Ausdrehbewegungen der Drehgestelle gedämpft werden.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand eines in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
  • Es zeigen:
    • Figur 1:
    eine schematische Zeichnung der hydraulischen Drehgestellkopplung, sowie
    Figur 2:
    eine Kennlinie des in der Drehgestellkopplung verbauten Dämpfungszylinders.
  • Figur 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße hydraulische Drehgestellkopplung 10 für eine Multifunktions-Lokomotive, die sowohl im Güter- als auch im Personenfernverkehr eingesetzt werden kann. Die Multifunktionslokomotive weist dabei zwei zweiachsige Drehgestelle 12 auf, die jeweils am nicht gezeigten Rahmen der Multifunktions-Lokomotive drehbar befestigt sind.
  • Auf den Drehgestellen 12 sind dabei jeweils zwei Stellzylinder 20 angebracht, wobei jeweils die Stellzylinder 20 eines Drehgestells 12 miteinander über kreuzweise Hydraulikleitungen 30 verbunden sind.
  • Sollte es beispielsweise zu einer vergleichweise geringen Auslenkung eines Stellzylinders 20 an einem Drehgestell 12 in Folge relativer Längs- und Querbewegungen zwischen dem Fahrzeugrahmen und den Drehgestellen 12 kommen, würde diese Auslenkung zunächst an den zweiten Stellzylinder 20 über die jeweiligen kreuzweisen Hydraulikleitungen 30 von der ersten Zylinderkammer 22 des einen Stellzylinders 20 an die zweite Zylinderkammer 24 des anderen Stellzylinders 20 des gleichen Drehgestell 12 weitergegeben werden und durch Trägheit in vorteilhafter Weise ausgeblendet werden. Durch diese Anordnung wird erreicht, dass eine Längsbewegung bzw. Querbewegung des Drehgestells 12 bezogen auf die Koppelpunkte nur zu einer Fluidverschiebung innerhalb der Stellzylinder 20 des betroffenen Drehgestells 12 führt, jedoch keine Fluidverschiebung zum zweiten Drehgestell 12 über die verbindenden, ölgefüllten Hydraulikleitungen 32 stattfindet.
  • Bei der Einfahrt in eine Rechtskurve wird z.B. der linke Stellzylinder 22 des oberen, in diesem Beispiel vorderen Drehgestells 12 eingefahren, wodurch der rechte Stellzylinder 22 des oberen Drehgestells 12 ausgefahren wird. Der sich dadurch in den Leitungen aufbauende Druck 32 wird in der Folge über die verbindenden Leitungen 32 an das nacheilende, unten dargestellte Drehgestell 12 weitergegeben. Dadurch wird im unteren Drehgestell 12 ebenfalls der linke Stellzylinder 22 ein- und der rechte Stellzylinder 22 ausgefahren. Somit ergibt sich, dass das oben dargestellte vordere Drehgestell 12 nach rechts in Fahrtrichtung gegenüber dem nicht gezeigten Fahrzeugrahmen ausgedreht wird, während das nacheilende, unten dargestellte Drehgestell 12 nach links und damit gegenläufig gegenüber dem nicht gezeigten Fahrzeugrahmen ausgedreht wird.
  • Über die Speichereinheit 40, die mit den verbindenden Leitungen 32 über Leitungen 34 in Verbindung steht, kann die hydraulische Drehgestellkopplung 10 vorgespannt werden. Die Speichereinheit 40 arbeitet dabei mit Stickstoff und einem Vorspanndruck von 18 bar ohne Öl bei 20°C. Der Druck wird über Kolben an die ölgefüllten Leitungen 34 abgegeben.
  • Über ein mit den verbindenden Leitungen 32 in Verbindung stehendes Druckbegrenzungsventil 50 kann der Differenzdruck zwischen den beiden Kolbenflächen innerhalb der Stellzylinder 20 begrenzt werden.
  • Des weiteren ist ein Dämpfungszylinder 60 vorgesehen, der ebenfalls wie das Druckbegrenzungsventil 50 in die verbindenden Leitungen 32 zwischengeschaltet ist und die Funktion ein Pufferzylinders erfüllt. Mittels des Dämpfungszylinders 60 kann eingestellt werden, dass erst ab Erreichen einer voreinstellbaren und änderbaren Kraftschwelle die Übertragungssteifigkeit reduziert wird. Vorher hat der Dämpfungszylinder 60 keinen Einfluss auf der Übertragungsverhalten. Im hier gezeigten Beispiel liegt der Ansprechdruck bei 145 bar, was einer Kraftschwelle von 30 kN entspricht.
  • In Figur 2 ist die Kennlinie des Dämpfungszylinders 60 dargestellt. An der mit x bezeichneten Achse wird dabei die Winkeldifferenz im Ausdrehwinkel zwischen beiden Drehgestellen 12 der erfindungsgemäßen hydraulischen Drehgestellkopplung 10 für eine Multifunktions-Lokomotive angetragen. An der mit y bezeichneten Achse wird die passive Stellkraft in der Kopplung angetragen.
  • Beim Erreichen der unteren Kraftschwelle a, die im hier vorliegenden Fall bei 30 kN liegt und einem Ansprechdruck von 145 bar entspricht, wird durch den Dämpfungszylinder 60 die Übertragungssteifigkeit reduziert. Der gleichen Winkeldifferenz im Ausdrehwinkel zwischen beiden Drehgestellen 12 wird nun einer erhöhte passive Stellkraft in der Kopplung entgegengesetzt. Dieser Bereich mit erhöhter passiver Stellkraft 62 wird mit Erreichen der zweiten Kraftschwelle b verlassen, die im hier vorliegenden bei 40 kN liegt und einem Ansprechdruck von 145 bar entspricht. Im Bereich 64 ist die Übertragungssteifigkeit wieder erhöht gegenüber dem Bereich 62.

Claims (12)

  1. Schienenfahrzeug mit wenigstens zwei Drehgestellen (12), wobei hydraulische Mittel vorhanden sind, mittels derer wenigstens die beiden äußeren Drehgestelle (12) hydraulisch gekoppelt sind, und zwar derart, dass bei Ausdrehung des ersten äußeren Drehgestells (12) relativ zum Fahrzeugrahmen das zweite äußere Drehgestell (12) gegenläufig zum ersten Drehgestell (12) ausgedreht wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mittels einer Speichereinheit (40) eine hydraulische Vorspannung der hydraulischen Mittel erzielbar ist, wobei die hydraulische Vorspannung Stickstoff als Hydraulik-Medium beinhaltet.
  2. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulischen Mittel Hydraulikzylinder (20) umfassen, die jeweils an den Drehgestellen (12) angebracht sind, und/oder dass die hydraulischen Mittel wenigstens eine die Drehgestelle (12) verbindende Leitung (30) umfassen.
  3. Schienenfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gekoppelten Drehgestelle (12) jeweils wenigstens zwei über Kreuz miteinander verbundene Stellzylinder (20) aufweisen.
  4. Schienenfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulischen Mittel zum Überlastschutz wenigstens ein Druckbegrenzerventil (50) aufweisen.
  5. Schienenfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulischen Mittel wenigstens einen Pufferzylinder (60) aufweisen, wobei vorzugsweise mittels des wenigstens einen Pufferzylinders (60) eine definierte Kraft einstellbar ist, wobei bei Einwirkung bis zu dieser Kraft der Pufferzylinder (60) ohne Einfluss bleibt und bei Überschreiten dieser Kraft die Übertragungssteifigkeit der hydraulischen Mittel reduziert wird oder wobei vorzugsweise mittels des wenigstens einen Pufferzylinders (60) eine definierte Kraft einstellbar ist, wobei bereits unterhalb dieser Kraft die Übertragungssteifigkeit der hydraulischen Mittel mittels mehrerer Kraftschwellen und/oder einer mehrstufigen Federkennlinie reduziert wird.
  6. Schienenfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulischen Mittel wenigstens einen Schlingerdämpfer aufweisen, wobei der Schlingerdämpfer vorzugsweise durch Zusatzventile in der wenigstens einen die Stellzylinder (20) verbindenden Leitung (30) ausgeführt ist.
  7. Schienenfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulischen Mittel Öl als Hydraulik-Medium umfassen.
  8. Schienenfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulischen Mittel Stickstoff als Hydraulik-Medium umfassen.
  9. Schienenfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Kopplung der Drehgestelle (12) Öl als Hydraulik-Medium beinhaltet.
  10. Schienenfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Vorspannung zwischen 15 bis 25 bar, vorzugsweise bei 18 bar liegt.
  11. Verfahren zur Kopplung von Drehgestellen eines Schienenfahrzeuges nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehgestelle (12) hydraulisch gekoppelt werden und mittels einer mit Stickstoff betriebenen Speichereinheit (40) die mit Öl betriebene Kopplung der Drehgestelle (12) vorgespannt wird.
  12. Verfahren zur Kopplung von Drehgestellen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Schlingerdämpferfunktion oszillierende Ausdrehbewegungen der Drehgestelle (12) gedämpft werden.
EP20080019854 2007-11-28 2008-11-13 Schienenfahrzeug sowie Verfahren zur Kopplung von Drehgestellen eines Schienenfahrzeuges Active EP2065286B1 (de)

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