EP3825201A1 - Secondary suspension for a rail vehicle - Google Patents
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- EP3825201A1 EP3825201A1 EP20202535.9A EP20202535A EP3825201A1 EP 3825201 A1 EP3825201 A1 EP 3825201A1 EP 20202535 A EP20202535 A EP 20202535A EP 3825201 A1 EP3825201 A1 EP 3825201A1
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Sekundärfederung (1) eines Schienenfahrzeugs, mit zwei baugleichen Luftfedern (28a, 28b), die quer und symmetrisch beabstandet zu einer geometrischen Längsmittellinie (4) eines Drehgestells (2) zwischen dem Rahmen (6) des Drehgestells (2) und einer drehgestellseitigen Wiege oder einem Wagenkasten angeordnet sind, wobei die Luftfedern (28a, 28b) jeweils einen schlauchförmigen, elastomeren Federbalg aufweisen, welcher druckdicht mit seinem oberen Endabschnitt an einem oberen Anschlussteil (32a, 32b) und mit seinem unteren Endabschnitt an einem unteren Anschlussteil (33a, 33b) befestigt ist. Um die Quersteifigkeit der Luftfedern (28a, 28b) bedarfsweise erhöhen zu können, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass die oberen Anschlussteile (32a, 32b) und/oder die unteren Anschlussteile (33a, 33b) einer jeden Luftfeder (28a, 28b) in Bezug zueinander verschiebbar oder verdrehbar angeordnet sind, und dass die gleichen oberen Anschlussteile (32a, 32b) und/oder die gleichen unteren Anschlussteile (33a, 33b) mittelbar oder unmittelbar derartig mit Aktuatoren (46, 62, 80, 96) verbunden sind, dass durch eine Betätigung der Aktuatoren (46, 62, 80, 96) die Spannung der Federbälge der Luftfedern (28a, 28b) mittels elastischer Verformung derselben reversibel veränderbar ist.The invention relates to a secondary suspension (1) of a rail vehicle, with two structurally identical air springs (28a, 28b) which are transversely and symmetrically spaced from a geometric longitudinal center line (4) of a bogie (2) between the frame (6) of the bogie (2) and a bogie-side cradle or a car body are arranged, the air springs (28a, 28b) each having a tubular, elastomeric spring bellows, which is pressure-tight with its upper end portion on an upper connection part (32a, 32b) and with its lower end portion on a lower connection part ( 33a, 33b) is attached. In order to be able to increase the transverse rigidity of the air springs (28a, 28b) if necessary, the invention provides that the upper connection parts (32a, 32b) and / or the lower connection parts (33a, 33b) of each air spring (28a, 28b) in Are arranged displaceable or rotatable with respect to one another, and that the same upper connection parts (32a, 32b) and / or the same lower connection parts (33a, 33b) are connected indirectly or directly to actuators (46, 62, 80, 96) in such a way that by actuating the actuators (46, 62, 80, 96), the tension of the bellows of the air springs (28a, 28b) can be changed reversibly by means of elastic deformation of the same.
Description
Die Erfindung betrifft eine Sekundärfederung eines Schienenfahrzeugs, mit zwei baugleichen Luftfedern, die quer und symmetrisch beabstandet zu einer geometrischen Längsmittellinie eines Drehgestells zwischen dem Rahmen des Drehgestells und einer drehgestellseitigen Wiege oder einem Wagenkasten angeordnet sind, wobei die Luftfedern jeweils einen schlauchförmigen, elastomeren Federbalg aufweisen, welcher druckdicht mit seinem oberen Endabschnitt an einem oberen Anschlussteil und mit seinem unteren Endabschnitt an einem unteren Anschlussteil befestigt ist.The invention relates to a secondary suspension of a rail vehicle, with two identical air springs, which are arranged transversely and symmetrically spaced from a geometric longitudinal center line of a bogie between the frame of the bogie and a cradle or a car body on the bogie side, the air springs each having a tubular, elastomeric spring bellows, which is pressure-tightly attached with its upper end portion to an upper connection part and with its lower end portion to a lower connection part.
Bei einem Schienenfahrzeug, bei dem dessen Wagenkasten auf Drehgestellen gelagert ist, sind die Federelemente einer Primärfederung zwischen den Achsträgern und dem Rahmen des jeweiligen Drehgestells sowie die Federelemente der Sekundärfederung zwischen dem Rahmen des jeweiligen Drehgestells und einer drehgestellseitigen Wiege oder dem Wagenkasten des Schienenfahrzeugs angeordnet. Konventionelle Drehgestelle weisen jeweils eine zumeist als einen Wiegenquerträger ausgebildete Wiege auf. An der Wiege ist ein Drehzapfen befestigt, oder die Wiege ist mit einer Aufnahme für einen an dem Wagenkasten befestigten Drehzapfen versehen. Über den Drehzapfen ist das betreffende Drehgestell drehbar beziehungsweise schwenkbar an dem Wagenkasten gelagert. Bei einem wiegenlosen Drehgestell wird dagegen auf einen Wiegenquerträger verzichtet, so dass die Federelemente der Sekundärfederung hier unmittelbar zwischen dem Rahmen des Drehgestells und dem Wagenkasten angeordnet sind.In a rail vehicle in which the car body is mounted on bogies, the spring elements of a primary suspension are arranged between the axle carriers and the frame of the respective bogie and the spring elements of the secondary suspension are arranged between the frame of the respective bogie and a cradle on the bogie side or the car body of the rail vehicle. Conventional bogies each have a cradle, which is usually designed as a cradle cross member. A pivot pin is attached to the cradle, or the cradle is provided with a receptacle for a pivot pin attached to the car body. The bogie in question is rotatably or pivotably mounted on the car body via the pivot pin. In the case of a cradle-free bogie, on the other hand, a cradle cross member is dispensed with, so that the spring elements of the secondary suspension are arranged here directly between the frame of the bogie and the car body.
Die Querfederung des Wagenkastens eines Schienenfahrzeugs gegenüber den Drehgestellen kann jeweils mittels speziellen Querfedern erfolgen, die zwischen einem über einen Drehzapfen mit dem Wagenkasten verbundenen oder unmittelbar an dem Wagenkasten befestigten Mitnehmer und dem Rahmen des jeweiligen Drehgestells angeordnet sind. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Querfederung eines Wagenkastens jedoch auch über die Quersteifigkeit der an sich für die vertikale Federung des Wagenkastens zuständigen Federelemente der Sekundärfederung erfolgen. Bei größerer seitlicher Auslenkung des Wagenkastens schlägt dieser jedoch mit Anschlagpuffern an die Drehgestelle an, was aufgrund der progressiven Federkennlinie der Anschlagpuffer zu relativ unkomfortablen harten Stößen führt.The transverse suspension of the car body of a rail vehicle with respect to the bogies can be done by means of special transverse springs, which between a driver connected to the car body via a pivot pin or attached directly to the car body and the frame of the respective bogie are arranged. In addition or as an alternative to this, the transverse suspension of a car body can, however, also take place via the transverse rigidity of the spring elements of the secondary suspension, which are actually responsible for the vertical suspension of the car body. However, if the car body is deflected to a large extent laterally, it strikes the bogies with stop buffers, which, due to the progressive spring characteristic of the stop buffers, leads to relatively uncomfortable hard impacts.
In der
Aus der
Derartige Einrichtungen zur Querfederung oder Steuerung der Querverlagerung des Wagenkastens erfordern jedoch einen hohen apparativen Aufwand und nehmen einen relativ großen Bauraum in Anspruch. Daher wird aus Platzmangel und aus Kostengründen, insbesondere bei Niederflurwaggons, auf den Einbau derartiger Einrichtungen verzichtet. Bis zum Anschlagen der Anschlagpuffer des Wagenkastens an die Drehgestelle erfolgt die Seitenführung des Wagenkastens bei solchen Schienenfahrzeugen nur über die Quersteifigkeit der Federelemente einer Sekundärfederung, die im vorliegenden Fall aus Luftfedern gebildet ist.Such devices for transverse suspension or control of the transverse displacement of the car body, however, require a high outlay in terms of equipment and take up a relatively large amount of space. Therefore, due to a lack of space and for reasons of cost, especially in the case of low-floor wagons, such vehicles are installed Facilities waived. Until the stop buffers of the car body hit the bogies, the lateral guidance of the car body in such rail vehicles only takes place via the transverse rigidity of the spring elements of a secondary suspension, which in the present case is formed from air springs.
Um eine Verbesserung der Seitenführung eines Wagenkastens gegenüber einem luftgefederten Drehgestell zu erreichen, ist gemäß der
Mit derselben Zielsetzung ist gemäß der
Die beiden geschilderten Ausführungen der für die Sekundärfederung von Schienenfahrzeugen vorgesehenen Luftfedern bewirken jedoch eine dauerhafte Erhöhung der Quersteifigkeit der Luftfedern, welches nicht in allen Anwendungsfällen optimal ist. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Sekundärfederung eines Schienenfahrzeugs mit zwei baugleichen Luftfedern der eingangs genannten Art vorzustellen, bei der die Quersteifigkeit der Luftfedern variabel und reversibel einstellbar ist und somit den jeweiligen Betriebsbedingungen, wie unterschiedlichen Fahrgeschwindigkeiten und unterschiedlichen Beladungszuständen, angepasst werden kann.However, the two described versions of the air springs provided for the secondary suspension of rail vehicles cause a permanent increase in the transverse rigidity of the air springs, which is not optimal in all applications. The invention is therefore based on the object of presenting a secondary suspension of a rail vehicle with two structurally identical air springs of the type mentioned above, in which the transverse stiffness of the air springs can be variably and reversibly adjusted and thus adapted to the respective operating conditions, such as different driving speeds and different load conditions.
Demnach betrifft die Erfindung eine Sekundärfederung eines Schienenfahrzeugs, mit zwei baugleichen Luftfedern, die quer und symmetrisch beabstandet zu einer geometrischen Längsmittellinie eines Drehgestells zwischen dem Rahmen des Drehgestells und einer drehgestellseitigen Wiege oder einem Wagenkasten angeordnet sind, wobei die Luftfedern jeweils einen schlauchförmigen, elastomeren Federbalg aufweisen, welcher druckdicht mit seinem oberen Endabschnitt an einem oberen Anschlussteil und mit seinem unteren Endabschnitt an einem unteren Anschlussteil befestigt ist.Accordingly, the invention relates to a secondary suspension of a rail vehicle, with two identical air springs, which are transversely and symmetrically spaced from a geometric longitudinal center line of a bogie between the frame of the bogie and a cradle or a car body on the bogie side are arranged, wherein the air springs each have a tubular, elastomeric bellows, which is pressure-tight with its upper end portion attached to an upper connection part and with its lower end portion on a lower connection part.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist vorgesehen, dass die gleichen oberen Anschlussteile und/oder die gleichen unteren Anschlussteile einer jeden Luftfeder in Bezug zueinander verschiebbar oder verdrehbar angeordnet sind, und dass die oberen Anschlussteile und/oder die unteren Anschlussteile mittelbar oder unmittelbar derartig mit Aktuatoren verbunden sind, dass durch eine Betätigung der Aktuatoren die Spannung der Federbälge der Luftfedern mittels elastischer Verformung derselben reversibel veränderbar ist.To solve the problem, it is provided that the same upper connection parts and / or the same lower connection parts of each air spring are arranged such that they can be displaced or rotated in relation to one another, and that the upper connection parts and / or the lower connection parts are directly or indirectly connected to actuators in this way are that by actuating the actuators, the tension of the bellows of the air springs can be changed reversibly by means of elastic deformation of the same.
Zum besseren Verständnis der Erfindung sei hier erwähnt, dass die bei der Sekundärfederung von Schienenfahrzeugen genutzte Bauart von Luftfedern üblicherweise sogenannte Halbbälge sind, deren obere Anschlussteile als Luftfederdeckel und deren untere Anschlussteile als Luftfederkolben ausgebildet sind.For a better understanding of the invention, it should be mentioned here that the type of air springs used in the secondary suspension of rail vehicles are usually so-called half bellows, the upper connecting parts of which are designed as air spring covers and the lower connecting parts as air spring pistons.
Durch die vorzugsweise synchron entgegengesetzte Verschiebung oder Verdrehung der oberen Anschlussteile oder der unteren Anschlussteile der Luftfedern werden die betreffenden Federbälge in gleichem Umfang elastisch gespannt und dadurch die Federsteifigkeit der Luftfedern erhöht. Da die betreffenden Anschlussteile synchron, also um denselben Weg oder denselben Drehwinkel, entgegengesetzt zueinander verschoben oder verdreht werden, heben sich die entsprechenden Kräfte oder Drehmomente auf, so dass keine unerwünschte Verschiebung oder Verdrehung des Drehgestells gegenüber dem Wagenkasten auftreten kann.As a result of the preferably synchronously opposite displacement or rotation of the upper connection parts or the lower connection parts of the air springs, the respective spring bellows are elastically tensioned to the same extent and the spring stiffness of the air springs is increased as a result. Since the connecting parts in question are displaced or rotated synchronously, i.e. by the same path or the same angle of rotation, opposite to one another, the corresponding forces or torques cancel each other out, so that no undesired displacement or rotation of the bogie with respect to the car body can occur.
Durch die erhöhte Spannung der Federbälge der Luftfedern setzen diese insbesondere einer seitlichen Verschiebung des Wagenkastens gegenüber dem Drehgestell einen erhöhten Widerstand entgegen, wodurch die seitliche Auslenkung des Wagenkastens gegenüber dem Drehgestell reduziert und ein Anschlagen des Drehgestells an Anschlagpuffer des Wagenkastens vermieden wird. Wenn in bestimmten Betriebssituationen eine größere seitliche Auslenkung des Wagenkastens gegenüber dem Drehgestell vorteilhaft ist, kann die erhöhte Spannung der Federbälge durch eine Rückstellung der oberen Anschlussteile oder der unteren Anschlussteile in eine Zwischenposition eingestellt oder in ihrer neutralen Ausgangspositionen wieder aufgehoben werden.Due to the increased tension of the bellows of the air springs, they particularly oppose a lateral displacement of the car body relative to the bogie, which reduces the lateral deflection of the car body relative to the bogie and prevents the bogie from hitting the stop buffers of the car body. If in In certain operating situations a greater lateral deflection of the car body compared to the bogie is advantageous, the increased tension of the bellows can be set by resetting the upper connection parts or the lower connection parts to an intermediate position or canceled in their neutral starting positions.
Gemäß einer bevorzugten ersten Basisausführung der Stellvorrichtung der Sekundärfederung ist vorgesehen, dass die oberen Anschlussteile oder die unteren Anschlussteile beider Luftfedern entlang einer geometrischen Querrichtungslinie linear zueinander verschiebbar angeordnet sind, welche senkrecht auf der Längsmittellinie des Drehgestells steht, dass diese zueinander verschiebbaren Anschlussteile mit mindestens einem Aktuator unmittelbar oder über eine Stellvorrichtung mittelbar verbunden sind, mittels denen die jeweils gleichen Anschlussteile der Luftfedern entgegengesetzt synchron entlang der Querrichtungslinie nach innen oder außen verschiebbar sind, um mittels einer solchen jeweils gegensinnigen Bewegung der Anschlussteile die Spannung der Federbälge durch eine elastische Verformung reversibel zu erhöhen. Die geometrische Querrichtungslinie durchquert dabei die Anschlussteile der Luftfedern jeweils mittig.According to a preferred first basic version of the adjusting device of the secondary suspension, it is provided that the upper connection parts or the lower connection parts of both air springs are arranged linearly displaceable to one another along a geometric transverse direction line which is perpendicular to the longitudinal center line of the bogie, that these mutually displaceable connecting parts with at least one actuator are connected directly or indirectly via an adjusting device, by means of which the respectively identical connecting parts of the air springs can be displaced in opposite and synchronously along the transverse direction line inward or outward in order to reversibly increase the tension of the bellows by means of such an opposite movement of the connecting parts through elastic deformation. The geometric transverse direction line crosses the connecting parts of the air springs in the middle.
Gemäß einer Weiterbildung der Sekundärfederung mit linear verschiebbaren Anschlussteilen der Luftfedern ist vorgesehen, dass die betreffenden Anschlussteile beider Luftfedern senkrecht zur Längsmittellinie des Drehgestells linearbeweglich an der Wiege des Drehgestells oder an dem Wagenkasten oder an dem Rahmen des Drehgestells gelagert angeordnet sind.According to a further development of the secondary suspension with linearly displaceable connecting parts of the air springs, it is provided that the relevant connecting parts of both air springs are arranged perpendicular to the longitudinal center line of the bogie so that they can move linearly on the cradle of the bogie or on the car body or on the frame of the bogie.
Durch die synchrone Verschiebung der betreffenden Anschlussteile nach innen oder außen werden die Federbälge der Luftfedern in gleichem Umfang elastisch gespannt, wodurch die Steifigkeit, insbesondere die Quersteifigkeit der Luftfedern erhöht wird. Da die Verschiebung der Anschlussteile und damit die elastische Dehnung der Federbälge synchron entgegengerichtet erfolgt, heben sich die entsprechenden Haltekräfte und Rückstellkräfte sowohl im Drehgestell als auch im Wagenkasten gegenseitig auf.As a result of the synchronous displacement of the connecting parts in question inwards or outwards, the bellows of the air springs are elastically tensioned to the same extent, which increases the rigidity, in particular the transverse rigidity of the air springs. Since the displacement of the connecting parts and thus the elastic expansion of the bellows takes place synchronously in opposite directions, the corresponding holding forces and restoring forces cancel each other out both in the bogie and in the car body.
Die betreffenden Anschlussteile beider Luftfedern sind jeweils vorzugsweise mit mindestens zwei diagonal gegenüberliegend angeordnete Führungselemente verbunden, die zum Beispiel als drehbar gelagerte Führungsrollen ausgebildet sein können, welche in jeweils mindestens einer senkrecht zur Längsmittellinie des Drehgestells an der Wiege des Drehgestells oder an dem Wagenkasten oder an dem Rahmen des Drehgestells angeordneten Führungsschiene verschiebbar gelagert angeordnet sind.The relevant connecting parts of both air springs are each preferably connected to at least two diagonally opposite guide elements, which can be designed, for example, as rotatably mounted guide rollers, which in each case at least one perpendicular to the longitudinal center line of the bogie on the cradle of the bogie or on the car body or on the Frame of the bogie arranged guide rail are arranged displaceably mounted.
Entsprechend einer weiter auskonstruierten Ausführungsform dieser ersten Basisausführung der Stellvorrichtung ist vorgesehen, dass der Aktuator als ein Rotationsaktuator mit einer beidseitig herausragenden Rotorwelle ausgebildet ist, dass die Enden der Rotorwelle jeweils ein Spindelgewinde mit gleicher Steigungshöhe und entgegengesetzter Steigungsrichtung aufweisen, dass der Aktuator in Querrichtung mittig zwischen den Anschlussteilen sowie koaxial zu der Querrichtungslinie oder vertikal parallel versetzt zu der Querrichtungslinie angeordnet ist, und dass beidseitig jeweils eine auf einem Gewindeabschnitt der Rotorwelle angeordnete Spindelmutter über eine Koppelstange entlang der Querrichtungslinie an dem zugeordneten Anschlussteil befestigt ist.According to a further developed embodiment of this first basic version of the actuating device, it is provided that the actuator is designed as a rotation actuator with a rotor shaft protruding on both sides, that the ends of the rotor shaft each have a spindle thread with the same pitch height and opposite pitch direction, that the actuator is centered in the transverse direction between the connection parts and is arranged coaxially to the transverse direction line or vertically offset parallel to the transverse direction line, and that a spindle nut arranged on a threaded section of the rotor shaft is fastened to the associated connection part via a coupling rod along the transverse direction line on both sides.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform der ersten Basisausführung der Stellvorrichtung ist vorgesehen, dass die jeweils gleichen Anschlussteile der Luftfedern über einen Gelenkhebeltrieb miteinander verbunden sind, dass der Gelenkhebeltrieb einen Zentralhebel aufweist, dass der Zentralhebel in seiner Ruhestellung parallel zur Längsmittellinie ausgerichtet ist, dass der Zentralhebel an einer mittig zwischen den Anschlussteilen angeordneten vertikalen Drehachse drehbar gelagert ist, welche senkrecht auf der Querrichtungslinie und senkrecht auf der Längsmittellinie steht, dass der Zentralhebel endseitig jeweils mit einem Außenhebel gelenkig verbunden ist, dass sich die Außenhebel in Richtung zu den jeweils zugeordneten Anschlussteilen der Luftfedern erstrecken sowie mit diesen endseitig jeweils gelenkig verbunden sind, dass der Aktuator als ein Linearaktuator mit einer einseitig herausragenden Stößelstange ausgebildet ist, dass der Aktuator seitlich versetzt parallel zu der Querrichtungslinie angeordnet ist, und dass der Aktuator mit dem freien Ende seiner Stößelstange gelenkig mit dem Zentralhebel verbunden ist.According to a second embodiment of the first basic version of the actuating device, it is provided that the same connection parts of the air springs are connected to one another via a joint lever drive, that the joint lever drive has a central lever, that the central lever is aligned parallel to the longitudinal center line in its rest position, that the central lever is attached to a centered between the connecting parts arranged vertical axis of rotation is rotatably mounted, which is perpendicular to the transverse direction line and perpendicular to the longitudinal center line, that the central lever is articulated at each end with an outer lever, that the outer lever extend in the direction of the respectively assigned connecting parts of the air springs and are each articulated with these ends, that the actuator is designed as a linear actuator with a push rod protruding on one side, that the actuator is laterally offset parallel to the transverse direction line e is arranged, and that the The actuator is articulated to the central lever with the free end of its push rod.
Eine zu der ersten Basisausführung alternative zweite Basisausführung der Stellvorrichtung der Sekundärfederung sieht vor, dass die oberen Anschlussteile oder die unteren Anschlussteile beider Luftfedern um deren jeweilige vertikale Mittelachse relativ drehbar zueinander an dem Rahmen des Drehgestells oder an der Wiege des Drehgestells oder an dem Wagenkasten gelagert angeordnet sind, und dass die betreffenden Anschlussteile mit mindestens einem Aktuator unmittelbar oder mittelbar über eine Stellvorrichtung verbunden sind, mittels dem die jeweils gleichen Anschlussteile der Luftfedern zueinander gegensinnig synchron um deren jeweilige vertikale Mittelachsen drehbar sind, um durch diese jeweils gegensinnige Drehung der Anschlussteile die Spannung der Federbälge durch eine elastische Verformung reversibel zu erhöhen.A second basic version of the actuating device of the secondary suspension, which is an alternative to the first basic version, provides that the upper connection parts or the lower connection parts of both air springs are mounted on the frame of the bogie or on the cradle of the bogie or on the car body so that they can rotate relative to one another about their respective vertical central axis are, and that the connection parts in question are connected to at least one actuator directly or indirectly via an adjusting device, by means of which the same connection parts of the air springs can be rotated in opposite directions synchronously about their respective vertical central axes in order to increase the tension of the connection parts through this opposite rotation of the connection parts Increasing spring bellows reversibly through elastic deformation.
Durch die synchrone Verdrehung der betreffenden Anschlussteile werden die Federbälge der Luftfedern in gleichem Umfang elastisch tordiert, wodurch die Steifigkeit, insbesondere die Quersteifigkeit der Luftfedern erhöht wird. Da die Verdrehung der Anschlussteile und damit die elastische Tordierung der Federbälge synchron entgegengesetzt erfolgt, heben sich die entsprechenden Haltemomente und Rückstellmomente sowohl im Drehgestell als auch im Wagenkasten gegenseitig auf.As a result of the synchronous rotation of the connecting parts in question, the bellows of the air springs are elastically twisted to the same extent, which increases the rigidity, in particular the transverse rigidity of the air springs. Since the twisting of the connecting parts and thus the elastic twisting of the bellows takes place synchronously in opposite directions, the corresponding holding torques and restoring torques cancel each other out both in the bogie and in the car body.
Gemäß einer Weiterentwicklung dieser ersten Ausführungsform dieser zweiten Basisausführung der Stellvorrichtung ist vorgesehen, dass der Aktuator als ein Rotationsaktuator mit einer beidseitig herausragenden Rotorwelle ausgebildet ist, deren Enden jeweils ein Spindelgewinde mit gleicher Steigungshöhe und entgegengesetzter Steigungsrichtung aufweisen, dass der Aktuator in Querrichtung des Drehgestells mittig zwischen den Anschlussteilen sowie in Längsrichtung des Drehgestells versetzt zu einer die jeweiligen Anschlussteile geometrisch verbindenden Querrichtungslinie angeordnet ist, und dass beidseitig jeweils eine auf einem Gewindeabschnitt der Rotorwelle angeordnete Spindelmutter über eine Gelenkstange, beabstandet von der vertikalen Mittelachse der betreffenden Luftfeder, gelenkig mit dem zugeordneten Anschlussteil verbunden ist.According to a further development of this first embodiment of this second basic version of the actuating device, it is provided that the actuator is designed as a rotation actuator with a rotor shaft protruding on both sides, the ends of which each have a spindle thread with the same pitch height and opposite pitch direction, that the actuator is centered in the transverse direction of the bogie between the connection parts as well as offset in the longitudinal direction of the bogie to a transverse direction line geometrically connecting the respective connection parts, and that on each side a spindle nut arranged on a threaded section of the rotor shaft via a Articulated rod, spaced from the vertical center axis of the relevant air spring, is articulated to the associated connection part.
Bei einer zweiten Variante dieser zweiten Basisausführung der Stellvorrichtung zweiten Basisausführung der Stellvorrichtung ist vorgesehen, dass die Anschlussteile der Luftfedern über einen Gelenkhebeltrieb miteinander verbunden sind, dass der Gelenkhebeltrieb einen in seiner Ruhestellung in Längsrichtung des Drehgestells ausgerichteten Zentralhebel aufweist, dass der Zentralhebel um eine vertikale Drehachse drehbar gelagert angeordnet ist, welche mittig zwischen den Anschlussteilen sowie in Längsrichtung des Drehgestells versetzt zu der die Anschlussteile geometrisch verbindenden Querrichtungslinie angeordnet ist, dass der Gelenkhebeltrieb beidseitig jeweils einen Außenhebel aufweist, dass die Außenhebel jeweils beabstandet von der vertikalen Mittelachse der betreffenden Luftfeder in symmetrischer Winkellage mit einem Ende des Zentralhebels sowie mit dem zweiten Ende mit dem zugeordneten Anschlussteil gelenkig verbundenen ist, dass der Aktuator als ein Linearaktuator mit einer einseitig herausragenden Stößelstange ausgebildet ist, und dass der Aktuator mit dem freien Ende seiner Stößelstange gelenkig mit dem Zentralhebel verbunden ist.In a second variant of this second basic version of the adjusting device, it is provided that the connecting parts of the air springs are connected to one another via an articulated lever drive, that the articulated lever drive has a central lever aligned in its rest position in the longitudinal direction of the bogie, that the central lever is about a vertical axis of rotation is arranged rotatably mounted, which is arranged centrally between the connecting parts and offset in the longitudinal direction of the bogie to the transverse direction line geometrically connecting the connecting parts, that the articulated lever drive has an outer lever on both sides, that the outer lever is spaced apart from the vertical center axis of the relevant air spring in a symmetrical angular position is articulated with one end of the central lever and with the second end with the associated connecting part that the actuator as a linear actuator with one side ig protruding push rod is formed, and that the actuator is articulated with the free end of its push rod to the central lever.
Bei der ersten Ausführungsform der ersten Basisausführung der Stellvorrichtung und der der ersten Ausführungsform der zweiten Basisausführung der Stellvorrichtung ist der jeweilige Rotationsaktuator zweckmäßig als ein Elektromotor ausgebildet.In the first embodiment of the first basic version of the actuating device and that of the first embodiment of the second basic version of the actuating device, the respective rotary actuator is expediently designed as an electric motor.
Bei der zweiten Ausführungsform der ersten Basisausführung und der zweiten Ausführungsform der zweiten Basisausführung der Stellvorrichtung ist der jeweilige Linearaktuator dagegen bevorzugt als ein doppeltwirksamer pneumatischer oder hydraulischer Stellzylinder ausgebildet.In the second embodiment of the first basic version and the second embodiment of the second basic version of the actuating device, on the other hand, the respective linear actuator is preferably designed as a double-acting pneumatic or hydraulic actuating cylinder.
Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung mit vier Ausführungsbeispielen beigefügt. In dieser zeigt
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Fig. 1 eine vertikale Draufsicht auf ein Drehgestell eines Schienenfahrzeugs mit verstellbaren Anschlussteilen von zwei baugleichen Luftfedern, -
Fig. 2 ein Drehgestell mit einer ersten Bauform einer ersten Basisausführung einer Stellvorrichtung zur bedarfsweisen Erhöhung der lateralen Federsteifigkeit der Luftfedern in einer ausschnittsweisen Draufsicht, -
Fig. 3 ein Drehgestell mit einer zweiten Bauform der ersten Basisausführung einer Stellvorrichtung zur bedarfsweisen Erhöhung der lateralen Federsteifigkeit der Luftfedern in einer ausschnittsweisen Draufsicht, -
Fig. 4 ein Drehgestell mit einer ersten Bauform einer zweiten Basisausführung einer Stellvorrichtung zur bedarfsweisen Erhöhung der lateralen Federsteifigkeit der Luftfedern in einer ausschnittsweisen Draufsicht, und -
Fig. 5 ein Drehgestell mit einer zweiten Bauform der zweiten Basisausführung einer Stellvorrichtung zur bedarfsweisen Erhöhung der lateralen Federsteifigkeit der Luftfedern in einer ausschnittsweisen Draufsicht.
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Fig. 1 a vertical plan view of a bogie of a rail vehicle with adjustable connecting parts of two identical air springs, -
Fig. 2 a bogie with a first design of a first basic version of an adjusting device for increasing the lateral spring stiffness of the air springs as required in a partial plan view, -
Fig. 3 a bogie with a second design of the first basic version of an adjusting device for increasing the lateral spring stiffness of the air springs as required in a partial plan view, -
Fig. 4 a bogie with a first design of a second basic version of an adjusting device for increasing the lateral spring stiffness of the air springs as required in a sectional plan view, and -
Fig. 5 a bogie with a second design of the second basic version of an adjusting device for increasing the lateral spring stiffness of the air springs as required in a partial plan view.
Das in
Zur bedarfsweisen Erhöhung der Quersteifigkeit der Federbälge der Luftfedern 28a, 28b und damit zur Erhöhung der Seitenführungskräfte zwischen dem Wagenkasten und dem Drehgestell 2 ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die gleichen oberen Anschlussteile 32a, 32b und/oder die gleichen unteren Anschlussteile 33a, 33b der Luftfedern 28a, 28b in Bezug zueinander verschiebbar oder verdrehbar angeordnet sind, und dass die oberen Anschlussteile 32a, 32b und/oder die unteren Anschlussteile 33a, 33b mittelbar oder unmittelbar derartig mit Aktuatoren 46, 62, 80, 96 verbunden sind, dass durch eine Betätigung der Aktuatoren 46, 62, 80, 96 die Spannung der Federbälge der Luftfedern 28a, 28b mittels elastischer Verformung derselben reversibel veränderbar ist.To increase the transverse rigidity of the bellows of the
Gemäß einer ersten Basisausführung der Stellvorrichtung für die Sekundärfederung 1 ist gemäß den
Durch die seitliche Verschiebung der oberen Anschlussteile 32a, 32b und/oder der unteren Anschlussteile 33a, 33b der Luftfedern 28a, 28b werden die Federbälge der Luftfedern 28a, 28b elastisch reversibel gespannt und damit die Steifigkeit, insbesondere die Quersteifigkeit, der Luftfedern 28a, 28b erhöht. Da die Verschiebung der Anschlussteile 32a, 32b; 33a, 33b und damit die elastische Dehnung der Federbälge synchron entgegengerichtet erfolgt, heben sich die entsprechenden Haltekräfte und Rückstellkräfte sowohl am Drehgestell 2 als auch am Wagenkasten gegenseitig auf.As a result of the lateral displacement of the
Alternativ zu einer Querverschiebung der Anschlussteile 32a, 32b; 33a, 33b ist gemäß einer zweiten Basisausführung der Stellvorrichtung für die Sekundärfederung 1 gemäß den
In
Die oberen Anschlussteile 32a, 32b beider Luftfedern 28a, 28b sind jeweils über zwei diagonal gegenüberliegend angeordnete Führungselemente 42a, 42b in jeweils einer quer zur Längsmittellinie 4 des Drehgestells 2 an dem Wagenkasten angeordneten Führungsschiene 44a, 44b verschiebbar gelagert angeordnet. Bei den Führungselementen 42a, 42b handelt es sich in dem dargestellten Beispiel um drehbar gelagerte Führungsrollen. Der Aktuator 46 ist hierbei als ein Rotationsaktuator mit einer beidseitig herausragenden Rotorwelle 48 ausgebildet, deren beide Enden jeweils ein Spindelgewinde 50a, 50b mit gleicher Steigungshöhe und entgegengesetzter Steigungsrichtung aufweisen. Der Aktuator 46 ist in Querrichtung mittig zwischen den oberen Anschlussteilen 32a, 32b der Luftfedern 28a, 28b sowie koaxial in oder vertikal parallel versetzt zu der erwähnten Querrichtungslinie 52 angeordnet.The
Die Stellvorrichtung 54 ist als ein Spindeltrieb ausgebildet und weist beidseitig jeweils eine auf einem Gewindeabschnitt 50a, 50b der Rotorwelle 48 angeordnete Spindelmutter 56a, 56b sowie jeweils eine Koppelstange 58a, 58b auf, über welche die jeweilige Spindelmutter 56a, 56b an dem jeweils zugeordneten oberen Anschlussteil 32a, 32b der betreffenden Luftfeder 28a, 28b befestigt ist. In der
Wenn die Rotorwelle 48 durch eine entsprechende Ansteuerung des Aktuators 46, der bevorzugt als ein Elektromotor ausgebildet ist, in Richtung des eingezeichneten Drehrichtungspfeils 60 gedreht wird, so werden die Spindelmuttern 56a, 56b und damit die oberen Anschlussteile 32a, 32b der Luftfedern 28a, 28b entsprechend den eingezeichneten Richtungspfeilen 34a, 34b synchron zueinander nach innen gezogen. Dadurch werden die Federbälge der Luftfedern 28a, 28b elastisch gespannt und damit die Quersteifigkeit der Luftfedern 28a, 28b entsprechend vergrößert.If the
In
Die Stellvorrichtung 66 ist als ein Gelenkhebeltrieb ausgebildet, über den die oberen Anschlussteile 32a, 32b der Luftfedern 28a, 28b miteinander gelenkig verbunden sind. Der Gelenkhebeltrieb 66 weist zunächst einen Zentralhebel 70 auf, welcher mittig um eine vertikale Drehachse 68 drehbar gelagert angeordnet ist. Diese vertikale Drehachse 68 ist mittig zwischen den oberen Anschlussteilen 32a, 32b angeordnet und steht senkrecht auf der Längsmittellinie 4 sowie senkrecht auf der Querrichtungslinie 52. In seiner Ruhestellung ist der Zentralhebel 70 in Längsrichtung parallel zur Längsmittellinie 4 ausgerichtet.The adjusting
Der Zentralhebel 70 ist an seinen beiden Enden jeweils gelenkig mit einem Außenhebel 72a, 72b verbunden, und diese Außenhebel 72s, 72b stehen mit deren jeweils anderem Ende gelenkig mit den jeweils zugeordneten oberen Anschlussteilen 32a, 32b der Luftfedern 28a, 28b in Verbindung.The
Der Aktuator 62 ist bei diesem Ausführungsbeispiel als ein Linearaktuator mit einer einseitig herausragenden Stößelstange 64 ausgebildet. Der Aktuator 62 ist seitlich versetzt parallel zu der Querrichtungslinie 52 zwischen den beiden oberen Anschlussteilen 32a, 32b angeordnet, und das freie Ende seiner Stößelstange 64 ist gelenkig mit einem Ende des Zentralhebels 70 verbunden.In this exemplary embodiment, the
Wird die Stößelstange 64 durch eine entsprechende Ansteuerung des Aktuators 62, der bevorzugt als ein doppeltwirksamer pneumatischer oder hydraulischer Stellzylinder ausgebildet ist, in Richtung des dargestellten Richtungspfeils 74 verschoben und dadurch der Zentralhebel 70 entsprechend dem eingezeichneten zweiten Drehrichtungspfeil 76 um die vertikale Drehachse 68 gedreht, so werden die oberen Anschlussteile 32a, 32b der Luftfedern 28a, 28b über die Außenhebel 72a, 72b entsprechend den eingezeichneten Richtungspfeilen 34a, 34b synchron nach innen gezogen. Dadurch werden die Federbälge der Luftfedern 28a, 28b elastisch gespannt und damit die Quersteifigkeit der Luftfedern 28a, 28b entsprechend vergrößert.If the
In
Die Stellvorrichtung 86 ist als ein Spindeltrieb ausgebildet und weist beidseitig jeweils eine auf einem Gewindeabschnitt 84a, 84b der Rotorwelle 82 angeordnete Spindelmutter 88a, 88b sowie jeweils eine daran befestigte Gelenkstange 90a, 90b auf, über welche die jeweilige Spindelmutter 88a, 88b beabstandet von der Mittelachse 30a, 30b der betreffenden Luftfeder 28a, 28b in symmetrischer Winkellage gelenkig mit dem zugeordneten Anschlussteil 32a, 32b verbunden ist.The adjusting
Wird die Rotorwelle 82 durch eine entsprechende Ansteuerung des Aktuators 80, der bevorzugt als ein Elektromotor ausgebildet ist, in Richtung des dargestellten Drehrichtungspfeils 92 gedreht, so werden die Spindelmuttern 88a, 88b entsprechend den dargestellten Richtungspfeilen 94a, 94b seitlich synchron nach außen gedrückt und dadurch die oberen Anschlussteile 32a, 32b der Luftfedern 28a, 28b mittels der Gelenkstangen 90a, 90b entsprechend den eingezeichneten Drehrichtungspfeilen 38a, 38b synchron entgegengesetzt gedreht. Dadurch werden die Federbälge der Luftfedern 28a, 28b elastisch tordiert und damit die Quersteifigkeit der Luftfedern 28a, 28b entsprechend erhöht.If the
In
Die Stellvorrichtung 100 ist als ein Gelenkhebeltrieb ausgebildet, über den die oberen Anschlussteile 32a, 32b der Luftfedern 28a, 28b miteinander verbunden sind. Der Gelenkhebeltrieb 100 weist zunächst einen Zentralhebel 104 auf, welcher um eine vertikale Drehachse 102 drehbar ist, die mittig zwischen den oberen Anschlussteilen 32a, 32b angeordnet ist. Außerdem ist die vertikale Drehachse 102 in Längsrichtung des Drehgestells 2 versetzt zu der genannten geometrischen Querrichtungslinie 52 angeordnet. In seiner Ruhestellung ist der Zentralhebel 104 in Längsrichtung parallel zur Längsmittellinie 4 ausgerichtet.The adjusting
Der Zentralhebel 104 ist zur weiteren Ausbildung der Stellvorrichtung 100 jeweils endseitig mit zwei Außenhebeln 106a, 106b gelenkig verbunden. Diese Außenhebel 106a, 106b sind mit deren jeweils anderem Ende in symmetrischer Winkellage an dem jeweils zugeordneten oberen Anschlussteil 32a, 32b der Luftfedern 28a, 28b angebunden. Die Anbindungspunkte der Außenhebel 106a, 106b an den zugeordneten oberen Anschlussteilen 32a, 32b der Luftfedern 28a, 28b sind dabei in Längsrichtung beabstandet von der geometrischen Längsmittellinie 4 und beabstandet von der Mittelachse 30a, 30b der betreffenden Luftfeder 28a, 28b.The
Der Aktuator 96 ist als ein Linearaktuator mit einer einseitig herausragenden Stößelstange 98 ausgebildet. Der Aktuator 96 ist seitlich versetzt zu der Längsmittellinie 4 und längs der Querrichtungslinie 52 zwischen den beiden Anschlussteilen 32a, 32b angeordnet sowie mit dem freien Ende seiner Stößelstange 98 gelenkig mit dem Zentralhebel 104 an dessen einem Ende verbunden.The
Wird die Stößelstange 98 durch eine entsprechende Ansteuerung des Aktuators 96, der bevorzugt als ein doppeltwirksamer pneumatischer oder hydraulischer Stellzylinder ausgebildet ist, in Richtung des eingezeichneten Richtungspfeils 108 verschoben und dadurch der Zentralhebel 104 entsprechend dem eingezeichneten Drehrichtungspfeil 110 um die vertikale Drehachse 102 gedreht, so werden die oberen Anschlussteile 32a, 32b der Luftfedern 28a, 28b mittels der Außenhebel 106a, 106b entsprechend den eingezeichneten Drehrichtungspfeilen 38a, 38b synchron entgegengesetzt gedreht. Dadurch werden die Federbälge der Luftfedern 28a, 28b elastisch tordiert und damit die Quersteifigkeit der Luftfedern 28a, 28b entsprechend erhöht.If the
- 11
- SekundärfederungSecondary suspension
- 22
- Drehgestellbogie
- 44th
- LängsmittellinieLongitudinal centerline
- 66th
- Rahmenframe
- 8a, 8b8a, 8b
- LängsträgerSide member
- 1010
- QuerträgerCross member
- 12a, 12b12a, 12b
- Erste AchslagerträgerFirst axle bracket
- 14a, 14b14a, 14b
- Zweite AchslagerträgerSecond axle bracket
- 1616
- RadsatzWheelset
- 1818th
- Erste AchseFirst axis
- 20a, 20b20a, 20b
- Erste RäderFirst wheels
- 2222nd
- RadsätzeWheelsets
- 2424
- Zweite AchseSecond axis
- 26a, 26b26a, 26b
- Zweite RäderSecond wheels
- 28a, 28b28a, 28b
- LuftfederAir spring
- 30a, 30b30a, 30b
- Vertikale Mittelachse der jeweiligen LuftfederVertical center axis of the respective air spring
- 32a, 32b32a, 32b
- Oberes Anschlussteil, LuftfederdeckelUpper connection part, air spring cover
- 33a, 33b33a, 33b
- Unteres Anschlussteile, LuftfederkolbenLower connecting parts, air spring piston
- 34a, 34b34a, 34b
- RichtungspfeilDirection arrow
- 36a, 36b36a, 36b
- RichtungspfeilDirection arrow
- 38a,38b38a, 38b
- DrehrichtungspfeilDirection of rotation arrow
- 40a, 40b40a, 40b
- DrehrichtungspfeilDirection of rotation arrow
- 42a, 42b42a, 42b
- Führungselemente, FührungsrollenGuide elements, guide rollers
- 44a, 44b44a, 44b
- FührungsschienenGuide rails
- 4646
- Aktuator, Rotationsaktuator, ElektromotorActuator, rotary actuator, electric motor
- 4848
- RotorwelleRotor shaft
- 50a, 50b50a, 50b
- Spindelgewinde, GewindeabschnitteSpindle thread, threaded sections
- 5252
- Querrichtungslinie zwischen den AnschlussteilenCross direction line between the connecting parts
- 5454
- Stellvorrichtung, SpindeltriebAdjusting device, spindle drive
- 56a, 56b56a, 56b
- SpindelmutternSpindle nuts
- 58a, 58b58a, 58b
- KoppelstangenCoupling rods
- 6060
- DrehrichtungspfeilDirection of rotation arrow
- 6262
- Aktuator, Linearaktuator, StellzylinderActuator, linear actuator, adjusting cylinder
- 6464
- StößelstangePush rod
- 6666
- Stellvorrichtung, GelenkhebeltriebAdjusting device, articulated lever drive
- 6868
- DrehachseAxis of rotation
- 7070
- ZentralhebelCentral lever
- 72a, 72b72a, 72b
- AußenhebelOutside lever
- 7474
- RichtungspfeilDirection arrow
- 7676
- DrehrichtungspfeilDirection of rotation arrow
- 78a, 78b78a, 78b
- Vertikale DrehachsenVertical axes of rotation
- 8080
- Aktuator, Rotationsaktuator, ElektromotorActuator, rotary actuator, electric motor
- 8282
- RotorwelleRotor shaft
- 84a, 84b84a, 84b
- Spindelgewinde, GewindeabschnitteSpindle thread, threaded sections
- 8686
- Stellvorrichtung, SpindeltriebAdjusting device, spindle drive
- 88a, 88b88a, 88b
- SpindelmutternSpindle nuts
- 90a, 90b90a, 90b
- GelenkstangeArticulated rod
- 9292
- DrehrichtungspfeilDirection of rotation arrow
- 94a, 94b94a, 94b
- RichtungspfeilDirection arrow
- 9696
- Aktuator, Linearaktuator, StellzylinderActuator, linear actuator, adjusting cylinder
- 9898
- StößelstangePush rod
- 100100
- Stellvorrichtung, GelenkhebeltriebAdjusting device, articulated lever drive
- 102102
- Vertikale DrehachseVertical axis of rotation
- 104104
- ZentralhebelCentral lever
- 106, 106106, 106
- AußenhebelOutside lever
- 108108
- RichtungspfeilDirection arrow
- 110110
- DrehrichtungspfeilDirection of rotation arrow
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- 2020-10-19 EP EP20202535.9A patent/EP3825201B1/en active Active
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