EP3529121A1 - Radsteuerungsanordnung für ein fahrwerk - Google Patents

Radsteuerungsanordnung für ein fahrwerk

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Publication number
EP3529121A1
EP3529121A1 EP17816478.6A EP17816478A EP3529121A1 EP 3529121 A1 EP3529121 A1 EP 3529121A1 EP 17816478 A EP17816478 A EP 17816478A EP 3529121 A1 EP3529121 A1 EP 3529121A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hydraulic supply
hydraulic
elastic bearing
wheel
suction line
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Granted
Application number
EP17816478.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3529121B1 (de
Inventor
Thilo Hoffmann
Martin Teichmann
Andreas Kienberger
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.)
Siemens Mobility Austria GmbH
Original Assignee
Siemens Mobility GmbH
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 Siemens Mobility GmbH filed Critical Siemens Mobility GmbH
Publication of EP3529121A1 publication Critical patent/EP3529121A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3529121B1 publication Critical patent/EP3529121B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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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
    • B61F5/38—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 invention relates to a wheel control arrangement for a chassis of a rail vehicle, wherein the chassis has at least one landing gear frame and at least a first pair of wheels with a wheel bearing.
  • Driving safety have. This can be improved, for example, by the arrangement of an active wheel or wheelset control.
  • the targeted placement of wheels or wheelsets by actively rotating the same about their vertical axes is used in a known manner to prevent unstable driving conditions. Furthermore, the ride comfort by avoidance
  • Wheel set control a reduction in the wear of wheels and rails.
  • Active wheel controls often have active elastic bearings, e.g. as hydraulic bushes
  • EP 0 870 664 Bl discloses a method and a device for wheelset guidance of rail vehicles.
  • a device is shown in which setting angles of wheelsets are generated by a two-chamber fluid bushing.
  • a swing arm connects a wheelset to a chassis frame.
  • the fluid sleeve is disposed between the swing arm and the chassis frame. Their chambers are via appropriate connections
  • Chassis frame is generated.
  • EP 1 457 706 Bl is a hydraulic jack
  • the hydraulic socket has at least two filled with hydraulic fluid
  • Chambers which are connected to achieve a reliability over an overflow channel.
  • Overflow channel is designed as a passive vibration damper and has no external control device.
  • the invention has for its object to provide a comparison with the prior art further developed wheel control.
  • Elastic bearing is provided with a first hydraulic supply
  • the first hydraulic supply comprises a closed hydraulic circuit
  • the first hydraulic circuit fails, only the first elastic bearing is affected.
  • a second elastic bearing remains, provided its second hydraulic circuit is intact, without any restrictions in operation.
  • the first elastic bearing still has dynamic stiffness. Dynamic stiffness
  • Hydraulic circuit for the first elastic bearing on a hydraulic decoupling of the first elastic bearing are dispensed with its first hydraulic supply.
  • Elastiklager be provided by the hydraulic supply. Due to the hydraulic decoupling, cavitation can take place in unpressurized conduction paths between the first
  • the first hydraulic supply has a reversing pump with an engine, a tank, a first check valve and a second check valve and a first suction line and a second suction line.
  • the engine has a
  • Reversing be arranged in a hydraulic fluid.
  • the invention is based on
  • Fig. 2 A side view of a chassis with a
  • FIG. 4 A schematic representation of a first hydraulic supply of a wheel control arrangement according to the invention
  • Hydraulic supply of a wheel control arrangement according to the invention wherein the hydraulic supply has a magnetic coupling.
  • the outer-mounted chassis of a rail vehicle comprises a chassis frame 1 with a cross member 2 and a first side member 3 and a second side member 4.
  • the first side member 3 and the second side member 4 are arranged in the direction of a longitudinal axis 47.
  • the first pair of wheels 5 is about a first
  • the first wheel set shaft 7 is rotatable via a first wheel bearing 13 with a first
  • the first swing arm 17 is connected to the cross member 2 via a first elastic bearing 21.
  • the first wheel set shaft 7 is rotatable via a second wheel bearing 14 with a second
  • Swing arm 18 connected.
  • the second swing arm 18 is connected via a second elastic bearing 22 with the cross member 2.
  • the second pair of wheels 6 is connected via a second wheel set shaft 8 and a third wheel 11 and a fourth wheel 12 to a second wheel set, which is aligned along a second transverse axis 49.
  • the second wheelset shaft 8 is rotatable via a third wheel bearing 15 with a third
  • Swing arm 19 connected.
  • the third swing arm 19 is connected via a third elastic bearing 23 with the cross member 2.
  • the second wheel set shaft 8 is rotatable via a fourth wheel bearing 16 with a fourth
  • the fourth swing arm 20 is connected to the cross member 2 via a fourth elastic bearing 24.
  • the first set of wheels and the second set of wheels are about the first elastic bearing 21, the second elastic bearing 22, the third elastic bearing 23 and the fourth elastic bearing 24 in the
  • the first elastic bearing 21, the second elastic bearing 22, the third elastic bearing 23 and the fourth elastic bearing 24 are designed as active hydraulic bushings, ie are actively driven to generate steering forces on the first gear and the second gear or steering angle of the first
  • the active control causes deflections or rotations of the first pair of wheels 5 and the second pair of wheels 6 relative to the chassis frame. 1
  • Hydraulic supply 29 a second hydraulic supply 30, a third hydraulic supply 31 and a fourth
  • Hydraulic supply 32 which are executed independently of each other.
  • the first hydraulic supply 29 is via a first
  • Suction line 33 and a second suction line 34 connected to the first elastic bearing 21, the second hydraulic supply 30 via a third suction line 35 and a fourth suction line 36 to the second elastic bearing 22, the third
  • Hydraulic supply 30, the third hydraulic supply 31 and the fourth hydraulic supply 32 are not over
  • Hydraulic supply 30, the third hydraulic supply 31 and the fourth hydraulic supply 32 control signals for
  • Hydraulic supply 31 and the fourth hydraulic supply 32 information about system states transmitted.
  • control unit is arranged in the chassis.
  • Hydraulic supply 29, in the second hydraulic supply 30, in the third hydraulic supply 31 and in the fourth hydraulic supply 32 each have their own control unit is arranged with the central, in the chassis or
  • Car body provided control units communicates. Moreover, it is possible, for example, to carry out the first elastic bearing 21 and the third elastic bearing 23 as active hydraulic bushes and the second elastic bearing 22 and the fourth elastic bearing 24 as non-controllable, passive rubber elements.
  • the chassis has no drive and brake units. According to the invention, however, it is conceivable that drive and / or braking units are provided.
  • a drive motor may be connected to the chassis frame 1 and transmitted via a transmission drive torque to the first set of wheels.
  • a brake caliper On the chassis frame 1, e.g. a brake caliper
  • a first pair of wheels 5 is over a first swing arm 17 and a visible in Fig. 1 second swing arm 18 with a cross member 2 of a
  • Chassis frame 1 connected.
  • a second pair of wheels 6 is coupled via a third swing arm 19 and a visible in Fig. 1 fourth swing arm 20 to the cross member 2.
  • the first pair of wheels 5 has a first wheel 9 and a visible in Fig. 1 second wheel 10, the second pair of wheels 6, a third wheel 11 and a visible in Fig. 1 fourth wheel 12.
  • the first swing arm 17, the second swing arm 18, the third swing arm 19 and the fourth swing arm 20 are connected via a primary suspension, which is aligned in the direction of a first vertical axis 50 and a second vertical axis 51, with a first side member 3 and a visible in Fig. 1 second
  • Longitudinal member 3 and the second longitudinal member 4 are aligned in the direction of a longitudinal axis 47.
  • Elastiklager 24 arranged, which are designed as active hydraulic sockets.
  • the first elastic bearing 21 has a first chamber 25 and a second chamber 26. As shown in FIG. 1, the first chamber 25 is connected to a first hydraulic supply 29 via a first suction line 33, and the second chamber 26 is connected to the first via a second suction line 34
  • Hydraulic supply 29 coupled. Furthermore, the first elastic bearing 21 comprises a blowing spring and suspension springs. An annular channel is provided which connects the first chamber 25 to the second chamber 26.
  • the first chamber 25, the second chamber 26 and the annular channel are resistant to heat and cold
  • a radial loading of the first elastic bearing 21 with respect to the cylindrical contour of the hydraulic bush causes the hydraulic fluid escapes via the annular channel from the first chamber 25 into the second chamber 26 or expands the expanding spring.
  • the dynamic stiffness of the hydraulic bush is determined by the stiffnesses of the suspension springs. With the frequency increases the flow resistance of the hydraulic fluid and thus the dynamic stiffness. At high frequencies, the hydraulic fluid is too sluggish to flow through the annulus and the volume balance is increased across the inflation spring, stabilizing the dynamic stiffness at a high level.
  • the hydraulic bushing has a stabilizing, springing and damping effect primarily in the plane of her
  • Base area i. in the direction of the longitudinal axis 47 and in the direction of the first vertical axis 50.
  • a vibration-mechanical decoupling of these components is achieved from each other.
  • the first chamber 25 and the second chamber 26 are filled to varying degrees via the first suction line 33 and the second suction line 34 with hydraulic fluid from the first hydraulic supply 29, whereby a pressure difference between the first chamber 25 and the second chamber 26 is effected.
  • a steering force is generated in the direction of the longitudinal axis 47. This steering force causes rotational movements, i. active
  • the third elastic bearing 23 has a third chamber 27 and a fourth chamber 28. Via a fifth suction line 37 which is the third chamber 27 with a third
  • Hydraulic supply 31 connected via a sixth
  • Suction line 38 is the fourth chamber 28 to the third
  • Hydraulic supply 31 coupled.
  • the first elastic bearing 21, the second elastic bearing 22, the third elastic bearing 23 and the fourth elastic bearing 24 are in terms of their design and operation
  • Fig. 3 shows a schematic representation of a first hydraulic supply 29.
  • This is known from the prior art and comprises a reversing pump 41, a motor 42 and a tank 43.
  • hydraulic fluid is conveyed into a first suction line 33 and a second suction line 34 withdrawn or promoted in the second suction line 34 and the first suction line 33 withdrawn.
  • the described hydraulic system is fed from the tank 43.
  • the hydraulic fluid is conveyed into a first chamber 25 of a first elastic bearing 21, as shown and described in connection with FIG. 1 and FIG. 2, from the second suction line 34 into a second chamber 26 of the first elastic bearing 21st
  • Fig. 2 described, generates a steering force, which provides steering angle of a first pair of wheels 5.
  • the reversing pump 41, the tank 43, the first suction line 33, the second suction line 34, the first check valve 44 and the second check valve 45 form a closed hydraulic circuit having a minimum pressure of ⁇ 10 bar. This minimum pressure is maintained, for example, even in case of failure of the engine 42 or the reversing 41. This causes the first elastic bearing 21 in the
  • Hydraulic supply 29 has.
  • first hydraulic supply 29 has hydraulic pressure sensors, not shown, which determine pressures in the first suction line 33 and in the second suction line 34.
  • first hydraulic supply 29 has hydraulic pressure sensors, not shown, which determine pressures in the first suction line 33 and in the second suction line 34.
  • a first hydraulic supply 29 is shown schematically. The principle shown largely corresponds to the embodiment shown in FIG. In contrast to FIG. 3, the first hydraulic supply 29 has a magnetic coupling 46 between a reversing pump 41 and a motor 42.
  • Reverse pump 41 is separated in its arrangement, i. it is not arranged together with the reversing pump 41 in a hydraulic fluid.
  • the wheel control arrangement according to the invention can be used both in chassis with wheelsets and in chassis with Losken, as they are common, for example, in low-floor trams are used.
  • Wheel control arrangement as a semi-active system, i. to run as a system without power supply but with control.
  • this semi-active version no reversible pump 41 and no motor 42 are provided.
  • Embodiment over movements of a first pair of wheels 5 and a second pair of wheels 6 relative to a
  • Hydraulic supply 31 and a fourth hydraulic supply 32 which are connected to a control unit in a car body generated.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Radsteuerungsanordnung für ein Fahrwerk eines Schienenfahrzeugs, wobei das Fahrwerk zumindest einen Fahrwerksrahmen (1) und zumindest ein erstes Räderpaar (5) mit einem ersten Radlager (13) aufweist. Um vorteilhafte Konstruktionsbedingungen zu schaffen, wird vorgeschlagen, dass zumindest ein Lenkwinkel stellendes erstes Elastiklager (21) mit einer ersten Hydraulikversorgung (29) vorgesehen ist, wobei die erste Hydraulikversorgung (29) einen geschlossenen Hydraulikkreislauf aufweist, und wobei das zumindest erste Elastiklager (21) bei außer Betrieb gesetzter erster Hydraulikversorgung (29) eine dynamische Steifigkeit aufweist. Durch diese Maßnahme wird die Ausfallsicherheit einer Rad- bzw. Radsatzsteuerung vergrößert.

Description

Radsteuerungsanordnung für ein Fahrwerk
Die Erfindung bezieht sich auf eine Radsteuerungsanordnung für ein Fahrwerk eines Schienenfahrzeugs, wobei das Fahrwerk zumindest einen Fahrwerksrahmen und zumindest ein erstes Räderpaar mit einem Radlager aufweist.
Fahrwerke für Schienenfahrzeuge müssen eine hohe
Fahrsicherheit aufweisen. Diese kann beispielsweise durch die Anordnung einer aktiven Rad- bzw. Radsatz Steuerung verbessert werden. Das gezielte Stellen von Rädern oder Radsätzen durch aktive Verdrehung derselben um deren Hochachsen dient in bekannter Weise dazu, instabile Fahrzustände zu verhindern. Ferner wird dadurch der Fahrkomfort durch Vermeidung
störender Schwingungen in einem Schienenfahrzeug erhöht.
Außerdem bewirkt die aktive Radsteuerung bzw.
Radsatzsteuerung eine Verminderung des Verschleißes von Rädern und Schienen. Aktive Rad- bzw. Radsatzsteuerungen weisen häufig aktive Elastiklager auf, die z.B. als hydraulische Buchsen
ausgeführt sind.
Beispielsweise zeigt die EP 0 870 664 Bl ein Verfahren und eine Einrichtung zur Radsatz führung von Schienenfahrzeugen. Beispielhaft wird unter anderem eine Einrichtung gezeigt, bei der Stellwinkel von Radsätzen durch eine Zweikammer- Fluidbuchse erzeugt werden. Ein Schwingarm verbindet einen Radsatz mit einem Fahrwerksrahmen. Die Fluidbuchse ist zwischen dem Schwingarm und dem Fahrwerksrahmen angeordnet. Deren Kammern werden über entsprechende Anschlüsse
wechselseitig mit Fluid beaufschlagt, wodurch eine
Relativbewegung zwischen dem Schwingarm und dem
Fahrwerksrahmen erzeugt wird. In der EP 1 457 706 Bl ist eine hydraulische Buchse
offenbart, die in einem Achslenker eines Fahrwerks eines Schienenfahrzeugs angeordnet ist. Die hydraulische Buchse weist zumindest zwei mit Hydraulikflüssigkeit gefüllte
Kammern auf, die zur Erzielung einer Ausfallsicherheit über einen Überlaufkanal miteinander verbunden sind. Der
Überlaufkanal ist als passiver Schwingungstilger ausgebildet und weist keine externe Steuerungseinrichtung auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik weiterentwickelte Radsteuerungsanordnung anzugeben .
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst mit einer
Radsteuerungsanordnung der eingangs genannten Art,
bei der zumindest ein Lenkwinkel stellendes erstes
Elastiklager mit einer ersten Hydraulikversorgung vorgesehen ist,
wobei die erste Hydraulikversorgung einen geschlossenen Hydraulikkreislauf aufweist, und
wobei das zumindest erste Elastiklager bei außer Betrieb gesetzter erster Hydraulikversorgung eine dynamische
Steifigkeit aufweist.
Durch die Versorgung des ersten Elastiklagers über einen eigenen, geschlossenen Hydraulikkreislauf wird eine
vorteilhafte Ausfallsicherheit erzielt und das Risiko eines Verlusts der LaufStabilität des Fahrwerks wird reduziert. Fällt beispielsweise der erste Hydraulikkreislauf aus, ist davon nur das erste Elastiklager betroffen. Ein zweites Elastiklager bleibt, sofern dessen zweiter Hydraulikkreislauf intakt ist, ohne Einschränkungen in Betrieb.
Ein gleichartiger Vorteil wird erzielt, wenn der zweite Hydraulikkreislauf ausfällt und aufgrund der erwähnten
Redundanz das erste Elastiklager ohne Einschränkungen in Betrieb bleibt.
Wird beispielsweise der erste Hydraulikkreislauf außer
Betrieb gesetzt (z.B. aufgrund einer Fehlfunktion einer Pumpe etc.), weist das erste Elastiklager trotzdem noch eine dynamische Steifigkeit auf. Dynamische Steifigkeiten
resultieren aus Verformungen aufgrund von zeitlich veränderlichen Belastungen und es werden dadurch dynamische Belastungen auf ein Fahrwerk (z.B. Stöße von einem Gleis auf ein Rad während des Betriebs) kompensiert, d.h. eine
sicherheitskritische Funktion ausgeführt.
Ein gleichartiger Vorteil wird erzielt, wenn beispielsweise der zweite Hydraulikkreislauf ausfällt und das zweite
Elastiklager trotz des Ausfalls eine dynamische Steifigkeit aufweist .
Ferner können bei der erfindungsgemäßen
Radsteuerungsanordnung durch die dezentrale Versorgung des ersten Elastiklagers über die erste Hydraulikversorgung mit Hydraulikflüssigkeit die erforderlichen Leitungswege kurz ausgeführt werden.
Weiterhin kann aufgrund des eigenen, geschlossenen
Hydraulikreislaufs für das erste Elastiklager auf eine hydraulische Entkoppelbarkeit des ersten Elastiklagers (z.B. mittels Ventilen) von seiner ersten Hydraulikversorgung verzichtet werden.
Wäre die erste Hydraulikversorgung nämlich als zentrale Einheit ausgeführt, über die mehrere Elastiklager versorgt werden, kann bereits ein Einzelfehler zu einem Systemausfall führen .
Zur Erzielung einer entsprechenden Ausfallsicherheit müsste beispielsweise eine hydraulische Entkoppelbarkeit der
Elastiklager von der Hydraulikversorgung vorgesehen sein. Durch die hydraulische Entkopplung kann Kavitation in drucklosen Leitungswegen zwischen der ersten
Hydraulikversorgung und den Elastiklagern verursacht werden, welche wiederum einen Verlust der dynamischen Steifigkeit der Elastiklager bewirken kann.
Es ist günstig, wenn zumindest die erste Hydraulikversorgung eine Reversierpumpe mit einem Motor, einem Tank, einem ersten Rückschlagventil und einem zweiten Rückschlagventil sowie einer ersten Saugleitung und einer zweiten Saugleitung aufweist . Darüber hinaus ist es günstig, wenn der Motor eine
Magnetkupplung aufweist.
Durch die Magnetkupplung kann der Motor von der
Reversierpumpe hinsichtlich dessen Anordnung getrennt ausgeführt sein und muss beispielsweise nicht wie die
Reversierpumpe in einer Hydraulikflüssigkeit angeordnet sein.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung erhält man, wenn zumindest die erste Hydraulikversorgung zumindest einen Hydraulik- Drucksensor aufweist.
Durch diese Maßnahme können Druckverluste (z.B. durch
Leckagen an Leitungswegen) und somit Steifigkeitsverluste von Elastiklagern erkannt und entsprechende Maßnahmen eingeleitet werden (z.B. Bremsung des Schienenfahrzeugs etc.) .
Nachfolgend wird die Erfindung anhand
Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen beispielhaft:
Em Grundriss eines Fahrwi rks mit einem
Fahrwerksrahmen und einem ersten Radsatz und einem zweiten Radsatz mit einer beispielhaften Ausführungsvariante einer Radsteuerungsanordnung mit vier Lenkwinkel stell* nden Elastiklagern und vier Hydraulikversorgunge:
Fig. 2: Eine Seitenansicht eines Fahrwerks mit einem
Fahrwerksrahmen und einem ersten Radsatz und einem zweiten Radsatz mit einer beispielhaften Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Radsteuerungsanordnung,
Eine schematische Darstellung einer ersten Hydraulikversorgung einer erfindungsgemäßen Radsteueranordnung, und Fig. 4: Eine schematische Darstellung einer ersten
Hydraulikversorgung einer erfindungsgemäßen Radsteueranordnung, wobei die Hydraulikversorgung eine Magnetkupplung aufweist.
Ein in Fig. 1 schematisch als Grundriss gezeigtes,
außengelagertes Fahrwerk eines Schienenfahrzeugs umfasst einen Fahrwerksrahmen 1 mit einem Querträger 2 und einem ersten Längsträger 3 sowie einem zweiten Längsträger 4.
Der erste Längsträger 3 und der zweite Längsträger 4 sind in Richtung einer Längsachse 47 angeordnet.
Zwischen dem ersten Längsträger 3 und dem zweiten Längsträger 4 sind ein erstes Räderpaar 5 und ein zweites Räderpaar 6 angeordnet. Das erste Räderpaar 5 ist über eine erste
Radsatzwelle 7 und ein erstes Rad 9 sowie ein zweites Rad 10 zu einem ersten Radsatz, der entlang einer ersten Querachse 48 ausgerichtet ist, verbunden.
Im Bereich des ersten Rads 9 ist die erste Radsatzwelle 7 über ein erstes Radlager 13 drehbar mit einem ersten
Schwingarm 17 verbunden. Der erste Schwingarm 17 ist über ein erstes Elastiklager 21 mit dem Querträger 2 verbunden.
Im Bereich des zweiten Rads 10 ist die erste Radsatzwelle 7 über ein zweites Radlager 14 drehbar mit einem zweiten
Schwingarm 18 verbunden. Der zweite Schwingarm 18 ist über ein zweites Elastiklager 22 mit dem Querträger 2 verbunden. Das zweite Räderpaar 6 ist über eine zweite Radsatzwelle 8 und ein drittes Rad 11 sowie ein viertes Rad 12 zu einem zweiten Radsatz, der entlang einer zweiten Querachse 49 ausgerichtet ist, verbunden.
Im Bereich des dritten Rads 11 ist die zweite Radsatzwelle 8 über ein drittes Radlager 15 drehbar mit einem dritten
Schwingarm 19 verbunden. Der dritte Schwingarm 19 ist über ein drittes Elastiklager 23 mit dem Querträger 2 verbunden. Im Bereich des vierten Rads 12 ist die zweite Radsatzwelle 8 über ein viertes Radlager 16 drehbar mit einem vierten
Schwingarm 20 verbunden. Der vierte Schwingarm 20 ist über ein viertes Elastiklager 24 mit dem Querträger 2 verbunden. Der erste Radsatz und der zweite Radsatz werden über das erste Elastiklager 21, das zweite Elastiklager 22, das dritte Elastiklager 23 und das vierte Elastiklager 24 in dem
Fahrwerksrahmen 1 geführt. Das erste Elastiklager 21, das zweite Elastiklager 22, das dritte Elastiklager 23 und das vierte Elastiklager 24 sind als aktive hydraulische Buchsen ausgeführt, d.h. werden aktiv angesteuert, um Lenkkräfte auf den ersten Radsatz und den zweiten Radsatz zu erzeugen bzw. Lenkwinkel des ersten
Radsatzes und des zweiten Radsatzes zu stellen. Die aktive Ansteuerung bewirkt Auslenkungen bzw. Verdrehungen des ersten Räderpaars 5 und des zweiten Räderpaars 6 relativ zu dem Fahrwerksrahmen 1.
Die Ansteuerung des ersten Elastiklagers 21, des zweiten Elastiklagers 22, des dritten Elastiklagers 23 und des vierten Elastiklagers 24 erfolgt über eine erste
Hydraulikversorgung 29, eine zweite Hydraulikversorgung 30, eine dritte Hydraulikversorgung 31 und eine vierte
Hydraulikversorgung 32, die voneinander unabhängig ausgeführt sind .
Die erste Hydraulikversorgung 29 ist über eine erste
Saugleitung 33 und eine zweite Saugleitung 34 mit dem ersten Elastiklager 21 verbunden, die zweite Hydraulikversorgung 30 über eine dritte Saugleitung 35 und eine vierte Saugleitung 36 mit dem zweiten Elastiklager 22, die dritte
Hydraulikversorgung 31 über eine fünfte Saugleitung 37 und eine sechste Saugleitung 38 mit dem dritten Elastiklager 23 sowie die vierte Hydraulikversorgung 32 über eine siebente Saugleitung 39 und eine achte Saugleitung 40 mit dem vierten Elastiklager 24.
Die erste Hydraulikversorgung 29, die zweite
Hydraulikversorgung 30, die dritte Hydraulikversorgung 31 und die vierte Hydraulikversorgung 32 sind über nicht
dargestellte Leitungswege bzw. Signalleitungen mit einer Steuerungseinheit verbunden, die in einem Wagenkasten des Schienenfahrzeugs angeordnet ist. Über die Steuerungseinheit empfangen die erste Hydraulikversorgung 29, die zweite
Hydraulikversorgung 30, die dritte Hydraulikversorgung 31 und die vierte Hydraulikversorgung 32 Steuersignale zur
Ansteuerung des ersten Elastiklagers 21, des zweiten Elastiklagers 22, des dritten Elastiklagers 23 und des vierten Elastiklagers 24. Weiterhin werden an die
Steuerungseinheit von der ersten Hydraulikversorgung 29, der zweiten Hydraulikversorgung 30, der dritten
Hydraulikversorgung 31 und der vierten Hydraulikversorgung 32 Informationen über Systemzustände übertragen.
Erfindungsgemäß ist es auch vorstellbar, dass Informationen über Funkschnittstellen übertragen werden (z.B. an einen Wartungsstand) .
Ferner ist es auch denkbar, dass die Steuerungseinheit im Fahrwerk angeordnet ist.
Weiterhin ist es auch vorstellbar, dass in der ersten
Hydraulikversorgung 29, in der zweiten Hydraulikversorgung 30, in der dritten Hydraulikversorgung 31 und in der vierten Hydraulikversorgung 32 jeweils eine eigene Steuerungseinheit angeordnet ist, die mit zentralen, im Fahrwerk oder
Wagenkasten vorgesehenen Steuerungseinheiten kommuniziert. Darüber hinaus ist es möglich, beispielsweise das erste Elastiklager 21 und das dritte Elastiklager 23 als aktive hydraulische Buchsen auszuführen und das zweite Elastiklager 22 sowie das vierte Elastiklager 24 als nicht ansteuerbare, passive Gummielemente.
Es sind unterschiedliche Anordnungen aus hydraulischen
Buchsen und Gummielementen vorstellbar.
Das Fahrwerk weist keine Antriebs- und Bremseinheiten auf. Erfindungsgemäß ist es jedoch vorstellbar, dass Antriebs- und bzw. oder Bremseinheiten vorgesehen sind.
Beispielsweise kann ein Antriebsmotor mit dem Fahrwerksrahmen 1 verbunden sein und über ein Getriebe Antriebsmomente auf den ersten Radsatz übertragen.
Auf dem Fahrwerksrahmen 1 kann z.B. eine Bremszange
angeordnet sein und es können Bremskräfte auf eine auf dem ersten Radsatz gelagerte Bremsscheibe übertragen werden.
In Fig. 2 ist das in Fig. 1 gezeigte Fahrwerk in
Seitenansicht dargestellt. Ein erstes Räderpaar 5 ist über einen ersten Schwingarm 17 und einen in Fig. 1 sichtbaren zweiten Schwingarm 18 mit einem Querträger 2 eines
Fahrwerkrahmens 1 verbunden.
Ein zweites Räderpaar 6 ist über einen dritten Schwingarm 19 und einen in Fig. 1 sichtbaren vierten Schwingarm 20 an den Querträger 2 angekoppelt.
Das erste Räderpaar 5 weist ein erstes Rad 9 und ein in Fig. 1 sichtbares zweites Rad 10 auf, das zweite Räderpaar 6 ein drittes Rad 11 und ein in Fig. 1 sichtbares viertes Rad 12. Der erste Schwingarm 17, der zweite Schwingarm 18, der dritte Schwingarm 19 und der vierte Schwingarm 20 sind über eine Primärfederung, die in Richtung einer ersten Hochachse 50 und einer zweiten Hochachse 51 ausgerichtet ist, mit einem ersten Längsträger 3 und einem in Fig. 1 sichtbaren zweiten
Längsträger 4 des Fahrwerkrahmens 1 verbunden. Der erste
Längsträger 3 und der zweite Längsträger 4 sind in Richtung einer Längsachse 47 ausgerichtet.
In dem Querträger 2 sind ein erstes Elastiklager 21, ein in Fig. 1 sichtbares zweites Elastiklager 22, ein drittes
Elastiklager 23 und ein in Fig. 1 sichtbares viertes
Elastiklager 24 angeordnet, die als aktive hydraulische Buchsen ausgeführt sind.
Das erste Elastiklager 21 weist eine erste Kammer 25 und eine zweite Kammer 26 auf. Wie in Fig. 1 gezeigt, ist über eine erste Saugleitung 33 die erste Kammer 25 mit einer ersten Hydraulikversorgung 29 verbunden und ist über eine zweite Saugleitung 34 die zweite Kammer 26 an die erste
Hydraulikversorgung 29 angekoppelt. Weiterhin umfasst das erste Elastiklager 21 eine Blähfeder sowie Tragfedern. Es ist ein Ringkanal vorgesehen, der die erste Kammer 25 mit der zweiten Kammer 26 verbindet.
Die erste Kammer 25, die zweite Kammer 26 und der Ringkanal sind mit einer wärme- und kältebeständigen
Hydraulikflüssigkeit gefüllt.
Eine in Bezug auf die zylindrische Kontur der hydraulischen Buchse radiale Belastung des ersten Elastiklagers 21 bewirkt, dass die Hydraulikflüssigkeit über den Ringkanal von der ersten Kammer 25 in die zweite Kammer 26 ausweicht oder die Blähfeder weitet. In Abhängigkeit von der Frequenz der
Belastung dominiert der eine oder der andere Vorgang.
Aufgrund dieser Belastung, die beispielsweise von
Relativbewegungen zwischen dem ersten Räderpaar 5 und dem Fahrwerksrahmen 1 erzeugt wird, und Druck- bzw.
Strömungsverhältnissen in dem ersten Elastiklager 21 bzw. der ersten Hydraulikversorgung 29 weist die hydraulische Buchse eine dynamische Steifigkeit auf.
Bei kleinen Frequenzen wird die dynamische Steifigkeit der hydraulischen Buchse von den Steifigkeiten der Tragfedern bestimmt. Mit der Frequenz nimmt der Strömungswiderstand der Hydraulikflüssigkeit und somit die dynamische Steifigkeit zu. Bei hohen Frequenzen ist die Hydraulikflüssigkeit zu träge, um durch den Ringkanal zu fließen und der Volumenausgleich erfolgt verstärkt über die Blähfeder, wodurch sich die dynamische Steifigkeit auf einem hohen Niveau stabilisiert. Die hydraulische Buchse weist eine stabilisierende, federnde und dämpfende Wirkung vornehmlich in der Ebene ihrer
Grundfläche auf, d.h. in Richtung der Längsachse 47 sowie in Richtung der ersten Hochachse 50. Neben einer Stabilisierung des ersten Räderpaars 5 und des Fahrwerkrahmens 1 wird eine schwingungsmechanische Entkopplung dieser Komponenten voneinander erzielt.
Um das erste Räderpaar 5 zu lenken, werden die erste Kammer 25 und die zweite Kammer 26 in unterschiedlichem Ausmaß über die erste Saugleitung 33 und die zweite Saugleitung 34 mit Hydraulikflüssigkeit aus der ersten Hydraulikversorgung 29 gefüllt, wodurch ein Druckunterschied zwischen der ersten Kammer 25 und der zweiten Kammer 26 bewirkt wird. Dadurch wird eine Lenkkraft in Richtung der Längsachse 47 erzeugt. Diese Lenkkraft bewirkt Drehbewegungen, d.h. aktive
Stellbewegungen des ersten Räderpaars 5 um die erste
Hochachse 50. Das dritte Elastiklager 23 weist eine dritte Kammer 27 und eine vierte Kammer 28 auf. Über eine fünfte Saugleitung 37 ist die die dritte Kammer 27 mit einer dritten
Hydraulikversorgung 31 verbunden, über eine sechste
Saugleitung 38 ist die vierte Kammer 28 an die dritte
Hydraulikversorgung 31 angekoppelt.
Das erste Elastiklager 21, das zweite Elastiklager 22, das dritte Elastiklager 23 und das vierte Elastiklager 24 sind hinsichtlich ihrer Konstruktions- und Funktionsweise
gleichartig ausgeführt.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Hydraulikversorgung 29. Diese ist aus dem Stand der Technik bekannt und umfasst eine Reversierpumpe 41, einen Motor 42 und einen Tank 43. In Abhängigkeit der Drehrichtung des Motors 42, der einen Wendeschalter aufweist, und der damit korrespondierenden Drehrichtung der Reversierpumpe 41 wird Hydraulikflüssigkeit in eine erste Saugleitung 33 gefördert und einer zweiten Saugleitung 34 entzogen oder in die zweite Saugleitung 34 gefördert und der ersten Saugleitung 33 entzogen .
Ein erstes Rückschlagventil 44 und ein zweites
Rückschlagventil 45 verhindern unbeabsichtigte
Ausgleichsvorgänge zwischen der ersten Saugleitung 33 und der zweiten Saugleitung 34.
Das beschriebene Hydrauliksystem wird aus dem Tank 43 gespeist .
Aus der ersten Saugleitung 33 wird die Hydraulikflüssigkeit in eine erste Kammer 25 eines ersten Elastiklagers 21, wie es im Zusammenhang mit Fig. 1 und Fig. 2 dargestellt und beschrieben ist, gefördert, aus der zweiten Saugleitung 34 in eine zweite Kammer 26 des ersten Elastiklagers 21.
In Abhängigkeit der Druckverhältnisse in der ersten Kammer 25 und in der zweiten Kammer 26 wird, wie im Zusammenhang mit
Fig. 2 beschrieben, eine Lenkkraft erzeugt, welche Lenkwinkel eines ersten Räderpaars 5 stellt. Die Reversierpumpe 41, der Tank 43, die erste Saugleitung 33, die zweite Saugleitung 34, das erste Rückschlagventil 44 und das zweite Rückschlagventil 45 bilden einen geschlossenen Hydraulikkreislauf, der einen Mindestdruck von ~10 bar aufweist. Dieser Mindestdruck bleibt z.B. auch bei Ausfällen des Motors 42 oder der Reversierpumpe 41 erhalten. Dadurch wird bewirkt, dass das erste Elastiklager 21 die im
Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebene dynamische Steifigkeit auch bei Ausfällen von Komponenten der ersten
Hydraulikversorgung 29 aufweist.
Weiterhin weist die erste Hydraulikversorgung 29 nicht dargestellte Hydraulik-Drucksensoren auf, die Drücke in der ersten Saugleitung 33 und in der zweiten Saugleitung 34 bestimmen. Über nicht dargestellte Leitungswege werden, wie im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben, entsprechende
Druckinformationen an eine Steuerungseinheit in einem
Wagenkasten geleitet und dort ausgewertet.
Über die nicht dargestellten Leitungswege werden ferner
Steuerungssignale von der Steuerungseinheit an den Motor 42 sowie Informationen über Systemzustände der ersten
Hydraulikversorgung 29 und ihrer Komponenten von der ersten Hydraulikversorgung 29 an die Steuerungseinheit übertragen.
In Fig. 4 ist eine erste Hydraulikversorgung 29 schematisch dargestellt. Das gezeigte Prinzip entspricht weitgehend der in Fig. 3 dargestellten Ausführung. Im Unterschied zu Fig. 3 weist die erste Hydraulikversorgung 29 eine Magnetkupplung 46 zwischen einer Reversierpumpe 41 und einem Motor 42 auf.
Durch die Magnetkupplung 46 ist der Motor 42 von der
Reversierpumpe 41 hinsichtlich seiner Anordnung getrennt, d.h. er ist nicht zusammen mit der Reversierpumpe 41 in einer Hydraulikflüssigkeit angeordnet.
Die erfindungsgemäße Radsteuerungsanordnung kann sowohl in Fahrwerken mit Radsätzen als auch in Fahrwerken mit Losrädern, wie sie beispielsweise bei Niederflurstraßenbahnen üblich sind, eingesetzt werden.
Weiterhin ist ein Einsatz sowohl in außengelagerten als auch in innengelagerten Fahrwerken denkbar.
Darüber hinaus ist es auch denkbar, die
Radsteuerungsanordnung als semi-aktives System, d.h. als System ohne Energieversorgung aber mit Steuerung auszuführen. Für diese semi-aktive Ausführung sind keine Reversierpumpe 41 und kein Motor 42 vorgesehen. Dynamische Steifigkeiten eines ersten Elastiklagers 21, eines zweiten Elastiklagers 22, eines dritten Elastiklagers 23 und eines vierten
Elastiklagers 24 werden bei der semi-aktiven
Ausführungsvariante über Bewegungen eines ersten Räderpaars 5 und eines zweiten Räderpaars 6 relativ zu einem
Fahrwerksrahmen 1 und über entsprechende Druck- bzw.
Strömungsverhältnisse in einer ersten Hydraulikversorgung 29, einer zweiten Hydraulikversorgung 30, einer dritten
Hydraulikversorgung 31 und einer vierten Hydraulikversorgung 32, die mit einer Steuerungseinheit in einem Wagenkasten verbunden sind, erzeugt .
Liste der Bezeichnungen
1 Fahrwerksrahmen
2 Querträger
3 Erster Längsträger
4 Zweiter Längsträger
5 Erstes Räderpaar
6 Zweites Räderpaar
7 Erste Radsatzwelle
8 Zweite Radsatzwelle
9 Erstes Rad
10 Zweites Rad
11 Drittes Rad
12 Viertes Rad
13 Erstes Radlager
14 Zweites Radlager
15 Drittes Radlager
16 Viertes Radlager
17 Erster Schwingarm
18 Zweiter Schwingarm
19 Dritter Schwingarm
20 Vierter Schwingarm
21 Erstes Elastiklager
22 Zweites Elastiklager
23 Drittes Elastiklager
24 Viertes Elastiklager
25 Erste Kammer
26 Zweite Kammer
27 Dritte Kammer
28 Vierte Kammer
29 Erste Hydraulikversorgung
30 Zweite Hydraulikversorgung
31 Dritte Hydraulikversorgung
32 Vierte Hydraulikversorgung
33 Erste Saugleitung
34 Zweite Saugleitung
35 Dritte Saugleitung 36 Vierte Saugleitung
37 Fünfte Saugleitung
38 Sechste Saugleitung
39 Siebente Saugleitung
40 Achte Saugleitung
41 Reversierpumpe
42 Motor
43 Tank
44 Erstes Rückschlagventil
45 Zweites Rückschlagventil
46 Magnetkupplung
47 Längsachse
48 Erste Querachse
49 Zweite Querachse
50 Erste Hochachse
51 Zweite Hochachse

Claims

Patentansprüche
1. Radsteuerungsanordnung für ein Fahrwerk eines
Schienenfahrzeugs, wobei das Fahrwerk zumindest einen
Fahrwerksrahmen und zumindest ein erstes Räderpaar mit einem Radlager aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Lenkwinkel stellendes erstes Elastiklager (21) mit einer ersten Hydraulikversorgung (29) vorgesehen ist,
wobei die erste Hydraulikversorgung (29) einen geschlossenen Hydraulikkreislauf aufweist, und
wobei das zumindest erste Elastiklager (21) bei außer Betrieb gesetzter erster Hydraulikversorgung (29) eine dynamische Steifigkeit aufweist.
2. Radsteuerungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass ein Lenkwinkel stellendes zweites
Elastiklager (22) mit einer zweiten Hydraulikversorgung (30), die einen geschlossenen Hydraulikkreislauf aufweist,
vorgesehen ist.
3. Radsteuerungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die erste Hydraulikversorgung (29) eine Reversierpumpe (41) mit einem Motor (42), einem Tank (43), einem ersten Rückschlagventil (44) und einem zweiten Rückschlagventil (45) sowie einer ersten Saugleitung (33) und einer zweiten Saugleitung (34) aufweist.
4. Radsteuerungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, dass der Motor (42) eine Magnetkupplung (46) aufweist.
5. Radsteuerungsanordnung nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die erste Hydraulikversorgung (29) zumindest einen Hydraulik- Drucksensor aufweist.
6. Außengelagertes Radsatz-Fahrwerk mit einer Radsteuerungsanordnung nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4 oder 5.
7. Innengelagertes Radsatz-Fahrwerk mit einer
Radsteuerungsanordnung nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4 oder 5.
8. Außengelagertes Losrad-Fahrwerk mit einer
Radsteuerungsanordnung nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4 oder 5.
9. Innengelagertes Losrad-Fahrwerk mit einer
Radsteuerungsanordnung nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4 oder 5.
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