EP4237308B1 - Anordnung zur übertragung von längskräften bei einem schienenfahrzeug - Google Patents

Anordnung zur übertragung von längskräften bei einem schienenfahrzeug Download PDF

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EP4237308B1
EP4237308B1 EP21819044.5A EP21819044A EP4237308B1 EP 4237308 B1 EP4237308 B1 EP 4237308B1 EP 21819044 A EP21819044 A EP 21819044A EP 4237308 B1 EP4237308 B1 EP 4237308B1
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EP
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chamber
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all2
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Siemens Mobility GmbH
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    • B62D7/142—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering specially adapted for particular vehicles, e.g. tractors, carts, earth-moving vehicles, trucks
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    • F16H48/00—Differential gearings
    • F16H48/06—Differential gearings with gears having orbital motion
    • F16H48/08—Differential gearings with gears having orbital motion comprising bevel gears

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for transmitting longitudinal forces in a rail vehicle.
  • the hydraulic axle guide bearing for a rail vehicle described comprises a guide pin and at least one spring element which is arranged between the guide pin and a guide eye of an axle guide.
  • the spring element comprises a hydraulic bushing which has an outer housing and an inner housing.
  • the outer housing encloses the inner housing at a radial distance so that an annular gap is formed.
  • a (rubber) elastic element is arranged in the annular gap such that it at least partially delimits two diametrically opposed chambers, which are referred to as the first chamber and the second chamber, respectively.
  • the two chambers are filled with a hydraulic fluid.
  • the two chambers are connected to one another via an internally guided overflow channel.
  • the overflow channel achieves a fluid shift between the two chambers, so that a required low longitudinal stiffness is achieved when cornering and a required high stiffness when driving straight or without curves.
  • This setting also ensures low-wear and low-noise travel on curved tracks.
  • This optimized alignment of the wheelset is made possible by the hydraulic axle guide bearing, which must have the lowest possible longitudinal stiffness when cornering and very high stiffness when traveling straight or without curves.
  • FIG 5 shows two wheel sets RS1, RS2 of a rail vehicle, which are connected in a known manner to a bogie DGST of a rail vehicle via hydraulic axle guide bearings ALL1 to ALL4.
  • the first wheelset RS1 is connected to the bogie DGST via two hydraulic axle guide bearings ALL1 and ALL2, which have external connections and are designed as described above.
  • a first axle guide bearing ALL1 has two (diametrically) opposite chambers KAM11, KAM12, which are referred to as the first chamber KAM11 and the second chamber KAM12, respectively.
  • the second chamber KAM12 is arranged in front of the first chamber KAM11.
  • a second axle guide bearing ALL2 has two (diametrically) opposite chambers KAM21, KAM22, which are referred to as the first chamber KAM21 and the second chamber KAM22, respectively.
  • the second chamber KAM22 is arranged in front of the first chamber KAM21.
  • the first chamber KAM11 of the first axle guide bearing ALL1 is connected to the first chamber KAM21 of the second axle guide bearing ALL2 for fluid exchange via external connections.
  • the second chamber KAM12 of the first axle guide bearing ALL1 is connected to the second chamber KAM22 of the second axle guide bearing ALL2 for fluid exchange via external connections.
  • This fluid transfer is caused by a change in the relative position of the housing elements of the axle steering bearings ALL1, ALL2, which in turn is caused by the longitudinal forces.
  • the second wheelset RS2 is connected to the bogie DGST via two hydraulic axle guide bearings ALL3 and ALL4, which have external connections and are designed as described above.
  • a first axle guide bearing ALL3 has two diametrically opposed chambers KAM31, KAM32, which are referred to as the first chamber KAM31 and the second chamber KAM32, respectively.
  • the first chamber KAM31 is arranged in front of the second chamber KAM32.
  • a second axle guide bearing ALL4 has two diametrically opposed chambers KAM41, KAM42, which are referred to as the first chamber KAM41 and the second chamber KAM42, respectively.
  • the first chamber KAM41 is arranged in front of the second chamber KAM21.
  • the first chamber KAM31 of the first axle guide bearing ALL3 is connected to the first chamber KAM41 of the second axle guide bearing ALL4 for fluid exchange via external connections.
  • the second chamber KAM32 of the first axle guide bearing ALL3 is connected to the second chamber KAM42 of the second axle guide bearing ALL4 for fluid exchange via external connections.
  • the invention relates to an arrangement for transmitting longitudinal forces in a rail vehicle with a first and a second hydraulic axle guide bearing, with a wheelset and with a bogie of the rail vehicle.
  • Each axle guide bearing has an outer housing element and an inner housing element as well as a first and a second chamber filled with a fluid.
  • the two chambers are arranged opposite each other between the two housing elements, so that a change in the relative position of the inner housing element to the outer housing element causes an alternating change in the volume of the two chambers via a fluid exchange.
  • Each axle guide bearing has two external connections, with each chamber of the axle guide bearing being connected to one external connection.
  • Each axle guide bearing is connected to both the bogie and the wheelset via the associated housing elements in order to transfer longitudinal forces generated by the rail vehicle during travel between the wheelset and the bogie.
  • the longitudinal forces cause the relative position of the inner housing element to change to the outer housing element and thus the alternating volume change of the two chambers due to the exchange of fluid.
  • a first chamber of the first axle guide bearing is connected to a first chamber of the second axle guide bearing via a damping element for fluid exchange.
  • a second chamber of the first axle guide bearing is directly connected to a second chamber of the second axle guide bearing for fluid exchange.
  • the damping element also introduces or influences stiffness into the system.
  • the outer housing element of the axle guide bearing encloses the inner housing element at a radial distance, so that an annular gap is formed.
  • a (rubber) elastic element is arranged in the annular gap in such a way that it forms the two opposing chambers.
  • the first chamber in the axle guide bearing is connected to a first connection via a first channel that runs inside the inner housing element.
  • This first connection is arranged as part of the inner housing element in the outer area of the axle guide bearing.
  • the second chamber is connected to a second connection via a second channel that runs inside the inner housing element. This second connection is arranged as part of the inner housing element in the outer area of the axle guide bearing.
  • the damping element is designed as a cylinder filled with the fluid with an integrated piston.
  • the piston is arranged in such a way that the fluid of the first two chambers acting on the piston during the fluid exchange causes a dampened movement of the piston in the cylinder.
  • the cylinder has a total cylinder volume which is divided into a first cylinder partial volume and a second cylinder partial volume via the movably mounted piston, so that, depending on the direction of movement of the piston during the fluid exchange, an alternating Volume change of the first cylinder partial volume and the second cylinder partial volume occurs through the piston.
  • the first cylinder sub-volume is connected to the first chamber of the first axle guide bearing via an external connection, while the second cylinder sub-volume is connected to the first chamber of the second axle guide bearing via an external connection.
  • the stamp is coupled to a spring and a damper connected in parallel to dampen the movement of the stamp.
  • the spring and the damper set an intended damping which depends on the position of the stamp and/or its direction of movement.
  • the damping element is designed as a possibly adjustable line constriction, through which the movement of the fluid is dampened.
  • the present invention transforms unstable eigenmodes of the rail vehicle into stable eigenmodes.
  • the present invention enables increased driving speeds to be achieved with high levels of safety.
  • the present invention increases the driving stability of the rail vehicle.
  • the present invention uses the two lines to ensure that the damping element can be positioned at any location on the rail vehicle.
  • the present invention or the damping element connected via external lines makes it possible to advantageously arrange this damping element at a location with sufficiently large installation space and thus, if necessary, also away from the axle guide bearings.
  • the individual stiffnesses of the axle guide bearings and the individual dampings of the axle guide bearings as well as the damping in the hydraulic system result in an overall stiffness and an overall damping.
  • the present invention achieves suitable or optimal parameter ranges for stiffness and damping.
  • FIG 1 shows a hydraulic axle guide bearing ALL with external connections ANSCHL1, ANSCHL2, which forms an essential element of the present invention
  • FIG 2 a cross-sectional view of the FIG 1 shown hydraulic axle guide bearing ALL.
  • the axle guide bearing ALL has two external connections ANSCHL1, ANSCHL2, to which the respective connecting lines LTG1, LTG2 are attached.
  • the hydraulic axle guide bearing ALL has an outer housing element GEHA and an inner housing element GEHI.
  • the outer housing element GEHA encloses the inner housing element GEHI at a radial distance so that an annular gap RGS is formed.
  • a (rubber) elastic element GEE is arranged in such a way that it forms two opposing chambers KAM1, KAM2 with respective chamber volumes.
  • the two chambers KAM1, KAM2 contain a fluid FLU and can be coupled to chambers of another axle guide bearing via the two external connections ANSCHL1, ANSCHL2 and the respective connecting lines LTG1, LTG2. This is described in FIG 3 described in more detail.
  • the first chamber KAM1 is connected to the first connection ANSCHL1 via a first channel KAN1, which runs inside the inner housing element GEHI.
  • the first connection ANSCHL1 is part of the inner housing element GEHI and is located in the outer area of the axle guide bearing ALL.
  • the second chamber KAM2 is connected to the second connection ANSCHL2 via a second channel KAN2, which also runs inside the inner housing element GEHI.
  • the second connection ANSCHL2 is part of the inner housing element GEHI and is located in the outer area of the axle guide bearing ALL.
  • the change in the relative position of the two housing elements GEHI, GEHA is caused by longitudinal forces which arise when the rail vehicle is moving and are transmitted from a wheelset to the outer housing element GEHA, from this to the inner housing element GEHI and from this to a bogie of the rail vehicle.
  • FIG 3 shows with reference to FIG 1 and FIG 2 the arrangement according to the invention for transmitting longitudinal forces in a rail vehicle.
  • the first wheelset RS1 is connected to a bogie DGST of the rail vehicle via two axle guide bearings ALL1, ALL2.
  • the wheelset RS1 is connected to an outer housing element GEHA of a first axle guide bearing ALL1 or a second axle guide bearing ALL2. Accordingly, an inner housing element GEHI of the first axle guide bearing ALL1 or the second axle guide bearing ALL2 is connected to the bogie DGST.
  • the first axle guide bearing ALL1 has two (diametrically) opposite chambers KAM11, KAM12, which are referred to as the first chamber KAM11 and the second chamber KAM12, respectively.
  • the second axle guide bearing ALL2 has two (diametrically) opposite chambers KAM21, KAM22, which are referred to as the first chamber KAM21 and the second chamber KAM22, respectively.
  • the two hydraulic axle guide bearings ALL1 and ALL2 each have two external connections to which the respective chambers KAM11, KAM12, KAM21, KAM22 are connected for fluid exchange.
  • the second chambers KAM12, KAM22 of the first axle guide bearing ALL1 and the second axle guide bearing ALL2 are arranged in front of the respective first chambers KAM11, KAM21.
  • the second chamber KAM12 of the first axle guide bearing ALL1 is directly connected to the second chamber KAM22 of the second axle guide bearing ALL2.
  • the first chamber KAM11 of the first axle guide bearing ALL1 is connected to the first chamber KAM21 of the second Axle guide bearing ALL2 is connected via a damping element FDE.
  • the second wheelset RS2 is connected to a bogie DGST of the rail vehicle via two axle guide bearings ALL3, ALL4.
  • the wheelset RS2 is connected to an outer housing element GEHA of an axle guide bearing designated as the third axle guide bearing ALL3 or of an axle guide bearing designated as the fourth axle guide bearing ALL4. Accordingly, an inner housing element GEHI of the third axle guide bearing ALL3 or the fourth axle guide bearing ALL4 is connected to the bogie DGST.
  • the third axle guide bearing ALL3 has two (diametrically) opposite chambers KAM31, KAM32, which are referred to as the first chamber KAM31 and the second chamber KAM32, respectively.
  • the fourth axle guide bearing ALL4 has two (diametrically) opposite chambers KAM41, KAM42, which are referred to as the first chamber KAM41 and the second chamber KAM42, respectively.
  • the two hydraulic axle guide bearings ALL3 and ALL4 each have two external connections to which the respective chambers KAM31, KAM32, KAM41, KAM42 are connected for fluid exchange.
  • the first chambers KAM31, KAM41 of the third axle guide bearing ALL3 and the fourth axle guide bearing ALL4 are arranged in front of the second chambers KAM32, KAM42.
  • the second chamber KAM32 of the third axle guide bearing ALL3 is directly connected to the second chamber KAM42 of the fourth axle guide bearing ALL4.
  • the first chamber KAM31 of the third axle guide bearing ALL3 is connected to the first chamber KAM41 of the fourth axle guide bearing ALL4 via a damping element FDE.
  • FIG 4 shows details of the FIG 3 shown exemplary damping element FDE.
  • the damping element FDE is shown here as a cylinder ZYL with an integrated piston STP, whereby the piston STP acts on a spring FD and on a damper DE, which is connected in parallel to the spring FD.
  • the cylinder ZYL has a total cylinder volume filled with the fluid FLU, which is divided into a first cylinder partial volume and a second cylinder partial volume via the movably mounted piston STP.
  • the spring FD and the damper DE are used to adjust the intended damping depending on the position of the piston or the direction of movement of the piston STP.
  • the direction of movement of the piston STP is determined by the direction of movement of the fluid FLU.
  • the damping element FDE influences the longitudinal and transverse stiffness of the hydraulic axle guide bearings ALL1 and ALL3 and thus the transmission of the longitudinal forces.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Übertragung von Längskräften bei einem Schienenfahrzeug.
  • Aus der Druckschrift EP 1 457 706 A1 ist ein hydraulisches Achslenkerlager bekannt, mit dem das Fahrverhalten von Schienenfahrzeugen sowohl in Kurvenfahrt als auch in Geradeausfahrt optimiert ist. Grundvoraussetzung für diese Optimierung ist ein Radsatz, dessen Ausrichtung im Bezug zur Schiene bzw. in Bezug zu einer befahrenen Kurve einstellbar ist.
  • Das in der Druckschrift EP 1 457 706 A1 beschriebene hydraulische Achslenkerlager für ein Schienenfahrzeug umfasst einen Lenkerbolzen und wenigstens ein Federelement, das zwischen dem Lenkerbolzen und einem Lenkerauge eines Achslenkers angeordnet ist. Das Federelement umfasst eine hydraulische Buchse, die ein äußeres Gehäuse und ein inneres Gehäuse aufweist. Das äußere Gehäuse umschließt das innere Gehäuse in einem radialen Abstand, so dass ein Ringspalt gebildet wird. Im Ringspalt ist ein (Gummi-) elastisches Element derart angeordnet, dass es zwei diametral einander gegenüberliegende Kammern, die als erste Kammer bzw. zweite Kammer bezeichnet werden, zumindest teilweise begrenzt. Die beiden Kammern sind mit einem hydraulischen Fluid gefüllt. Die beiden Kammern sind über einen intern geführten Überlaufkanal miteinander verbunden.
  • Durch den Überlaufkanal wird eine Fluidverschiebung zwischen den beiden Kammern erreicht, so dass eine geforderte geringe Längssteifigkeit bei Kurvenfahrt und eine geforderte hohe Steifigkeit bei einer kurvenfreien bzw. geraden Fahrt erreicht wird. Durch diese Einstellung wird außerdem eine verschleißarme und geräuscharme Fahrt in einem Kurvenverlauf der Schiene erreicht. Diese optimierte Ausrichtung des Radsatzes wird über das hydraulische Achslenkerlager ermöglicht, das bei einer Kurvenfahrt eine möglichst geringe Längssteifigkeit und bei einer kurvenfreien bzw. geraden Fahrt eine sehr hohe Steifigkeit aufweisen muss.
  • Es sind auch "hydraulische Achslenkerlager mit externem Anschluss, HLeA" bekannt, bei denen im Vergleich zum vorstehenden Achslenkerlager der Überlaufkanal extern verwirklicht ist. Zu diesem Zweck weisen die erste Kammer und die zweite Kammer jeweils einen Anschluss auf, der beim "hydraulischen Achslenkerlager mit externem Anschluss, HLeA" nach außen geführt ist. Damit wird ermöglicht, die beiden Kammern extern über eine Verbindungsleitung zu verbinden bzw. eine Kopplung der beiden Kammern mit anderen Komponenten, wie nachfolgend beschrieben, zu ermöglichen.
  • FIG 5 zeigt zwei Radsätze RS1, RS2 eines Schienenfahrzeugs, die in bekannter Weise über hydraulische Achslenkerlager ALL1 bis ALL4 mit einem Drehgestell DGST eines Schienenfahrzeugs verbunden sind.
  • Für einen ersten Radsatz RS1 des Schienenfahrzeugs gilt:
    Der erste Radsatz RS1 ist über zwei hydraulische Achslenkerlager ALL1 und ALL2, die externe Anschlüsse aufweisen und wie vorstehend beschrieben ausgebildet sind, mit dem Drehgestell DGST verbunden.
  • Ein erstes Achslenkerlager ALL1 weist zwei (diametral) gegenüberliegende Kammern KAM11, KAM12 auf, die als erste Kammer KAM11 bzw. als zweite Kammer KAM12 bezeichnet werden.
  • In Fahrtrichtung FRTR des Schienenfahrzeugs gesehen ist die zweite Kammer KAM12 vor der ersten Kammer KAM11 angeordnet.
  • Ein zweites Achslenkerlager ALL2 weist zwei (diametral) gegenüberliegende Kammern KAM21, KAM22 auf, die als erste Kammer KAM21 bzw. als zweite Kammer KAM22 bezeichnet werden.
  • In Fahrtrichtung FRTR des Schienenfahrzeugs gesehen ist die zweite Kammer KAM22 vor der ersten Kammer KAM21 angeordnet.
  • Beim ersten Radsatz RS1 ist die erste Kammer KAM11 des ersten Achslenkerlagers ALL1 mit der ersten Kammer KAM21 des zweiten Achslenkerlagers ALL2 zum Fluidaustausch über externe Anschlüsse verbunden.
  • Beim ersten Radsatz RS1 ist die zweite Kammer KAM12 des ersten Achslenkerlagers ALL1 mit der zweiten Kammer KAM22 des zweiten Achslenkerlagers ALL2 zum Fluidaustausch über externe Anschlüsse verbunden.
  • Fährt das Schienenfahrzeug in Fahrtrichtung FRTR gesehen in eine Rechtskurvenfahrt RKV, dann wird durch den Einfluss resultierender Längskräfte das Fluid von der zweiten Kammer KAM22 des zweiten Achslenkerlagers ALL2 in die zweite Kammer KAM12 des ersten Achslenkerlagers ALL1 übertragen.
  • Diese Fluid-Übertragung wird durch eine Änderung der relativen Lage der Gehäuse-Elemente der Achslenklager ALL1, ALL2 verursacht, die wieder durch die Längskräfte verursacht wird.
  • Entsprechend entgegengesetzt wird Fluid von der ersten Kammer KAM11 des ersten Achslenkerlagers ALL1 in die erste Kammer KAM21 des zweiten Achslenkerlagers ALL2 übertragen.
  • Für einen zweiten Radsatz RS2 des Schienenfahrzeugs gilt:
    Der zweite Radsatz RS2 ist über zwei hydraulische Achslenkerlager ALL3 und ALL4, die externe Anschlüsse aufweisen und wie vorstehend beschrieben ausgebildet sind, mit dem Drehgestell DGST verbunden.
  • Ein erstes Achslenkerlager ALL3 weist zwei diametral gegenüberliegende Kammern KAM31, KAM32 auf, die als erste Kammer KAM31 bzw. als zweite Kammer KAM32 bezeichnet werden.
  • In Fahrtrichtung FRTR des Schienenfahrzeugs gesehen ist die erste Kammer KAM31 vor der zweiten Kammer KAM32 angeordnet.
  • Ein zweites Achslenkerlager ALL4 weist zwei diametral gegenüberliegende Kammern KAM41, KAM42 auf, die als erste Kammer KAM41 bzw. als zweite Kammer KAM42 bezeichnet werden.
  • In Fahrtrichtung FRTR des Schienenfahrzeugs gesehen ist die erste Kammer KAM41 vor der zweiten Kammer KAM21 angeordnet.
  • Beim zweiten Radsatz RS2 ist die erste Kammer KAM31 des ersten Achslenkerlagers ALL3 mit der ersten Kammer KAM41 des zweiten Achslenkerlagers ALL4 zum Fluidaustausch über externe Anschlüsse verbunden.
  • Beim zweiten Radsatz RS2 ist die zweite Kammer KAM32 des ersten Achslenkerlagers ALL3 mit der zweiten Kammer KAM42 des zweiten Achslenkerlagers ALL4 zum Fluidaustausch über externe Anschlüsse verbunden.
  • Fährt das Schienenfahrzeug in Fahrtrichtung FRTR gesehen in die Rechtskurvenfahrt RKV, dann wird Fluid von der ersten Kammer KAM41 des zweiten Achslenkerlagers ALL4 in die erste Kammer KAM31 des ersten Achslenkerlagers ALL3 übertragen.
  • Entsprechend entgegengesetzt wird Fluid von der zweiten Kammer KAM32 des ersten Achslenkerlagers ALL3 in die zweite Kammer KAM42 des zweiten Achslenkerlagers ALL4 übertragen.
  • Durch die beschriebene Anordnung und Verbindung der Kammern wird die Bewegung der rechten und der linken Radsatz-Seite gekoppelt und es entsteht durch eine entsprechende Längskraftübertragung ein vorteilhaftes Bewegungsverhalten des Radsatzes.
  • Jeweilige Längskräfte, die bei Geradeaus-Fahrten oder bei Kurvenfahrten auftreten, werden zwischen den oben beschriebenen Komponenten wie dargestellt übertragen.
  • Weitere Achslenklager sind in den Druckschriften EP 1 228 937 A1 und FR 2 551 412 A1 beschrieben.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Anordnung zur Übertragung von Längskräften bei einem Schienenfahrzeug anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Übertragung von Längskräften bei einem Schienenfahrzeug mit einem ersten und mit einem zweiten hydraulischen Achslenkerlager), mit einem Radsatz und mit einem Drehgestell des Schienenfahrzeugs.
  • Jedes Achslenkerlager weist jeweils ein äußeres Gehäuseelement und ein inneres Gehäuseelement sowie eine erste und eine zweite, mit einem Fluid gefüllte Kammer auf. Die beiden Kammern sind einander gegenüberliegend zwischen den beiden Gehäuseelementen angeordnet, so dass bei einer Änderung der relativen Lage des inneren Gehäuseelements zum äußeren Gehäuseelement über einen Fluidaustausch eine wechselweise erfolgende Änderung des Volumens der beiden Kammern verursacht wird.
  • Jedes Achslenkerlager weist zwei externe Anschlüsse auf, wobei jede Kammer des Achslenkerlagers mit jeweils einem externen Anschluss verbunden ist.
  • Jedes Achslenkerlager ist über die zugehörigen Gehäuseelemente sowohl mit dem Drehgestell als auch mit dem Radsatz verbunden, um durch das Schienenfahrzeug bei der Fahrt gebildete Längskräfte zwischen Radsatz und Drehgestell zu übertragen. Bei jedem Achslenkerlager wird durch die Längskräfte die Änderung der relativen Lage des inneren Gehäuseelements zum äu-ßeren Gehäuseelement und somit die wechselweise Volumenänderung der beiden Kammern durch den Fluidaustausch verursacht.
  • Erfindungsgemäß ist eine erste Kammer des ersten Achslenkerlagers mit einer ersten Kammer des zweiten Achslenkerlagers über ein Dämpfungselement zum Fluidaustausch verbunden.
  • Eine zweite Kammer des ersten Achslenkerlagers ist mit einer zweiten Kammer des zweiten Achslenkerlagers zum Fluidaustausch direkt verbunden.
  • Voreilhaft wird über das Dämpfungselement in das System auch eine Steifigkeit eingebracht bzw. diese beeinflusst.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung sind in Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs gesehen und mit Bezug auf eine horizontale Ebene, die in Fahrtrichtung ausgerichtet ist, beim ersten Achslenkerlager und beim zweiten Achslenkerlager die jeweilige zweite Kammer vor der jeweiligen ersten Kammer angeordnet.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung umschließt beim Achslenkerlager das äußere Gehäuseelement das innere Gehäuseelement in einem radialen Abstand, so dass ein Ringspalt gebildet ist. Im Ringspalt ist ein (Gummi-) elastisches Element derart angeordnet ist, dass es die beiden einander gegenüberliegenden Kammern bildet.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist beim Achslenkerlager die erste Kammer über einen ersten Kanal, der im Inneren des inneren Gehäuseelements verläuft, mit einem ersten Anschluss verbunden. Dieser erste Anschluss ist als Teil des inneren Gehäuseelements im Außenbereich des Achslenkerlagers angeordnet. Die zweite Kammer ist über einen zweiten Kanal, der im Inneren des inneren Gehäuseelements verläuft, mit einem zweiten Anschluss verbunden. Dieser zweite Anschluss ist als Teil des inneren Gehäuseelements im Außenbereich des Achslenkerlagers angeordnet.
  • Erfindungsgemäß ist das Dämpfungselement als ein mit dem Fluid gefüllter Zylinder mit integriertem Stempel ausgebildet. Der Stempel ist derart angeordnet, dass das auf den Stempel beim Fluidaustausch wirkende Fluid der beiden ersten Kammern eine gedämpfte Bewegung des Stempels im Zylinder veranlasst.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung weist der Zylinder ein Zylindergesamtvolumen auf, das über den beweglich gelagerten Stempel in ein erstes Zylinderteilvolumen und in ein zweites Zylinderteilvolumen aufgeteilt wird, so dass je nach Bewegungsrichtung des Stempels beim Fluidaustausch eine wechselweise Volumenänderung des ersten Zylinderteilvolumens und des zweiten Zylinderteilvolumens durch den Stempel erfolgt.
  • Dabei ist das erste Zylinderteilvolumen über einen externen Anschluss des ersten Achslenkerlagers mit dessen erster Kammer verbunden, während das zweite Zylinderteilvolumen über einen externen Anschluss des zweiten Achslenkerlagers mit dessen erster Kammer verbunden ist.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Stempel mit einer Feder und mit einem dazu parallel geschalteten Dämpfer gekoppelt, um die Bewegung des Stempels zu dämpfen. Durch die Feder und durch den Dämpfer wird eine beabsichtigte Dämpfung eingestellt, die von der Position des Stempels und/oder von dessen Bewegungsrichtung abhängig ist.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Dämpfungselement als ggf. anpassbare Leitungsverengung ausgeführt, durch die die Bewegung des Fluids gedämpft wird.
  • Durch die vorliegende Erfindung werden instabile Eigenformen des Schienenfahrzeugs in stabile Eigenformen überführt.
  • Durch die vorliegende Erfindung werden erhöhte Fahrgeschwindigkeiten bei hoher Sicherheit erreicht.
  • Durch die vorliegende Erfindung wird die Fahrstabilität des Schienenfahrzeugs erhöht.
  • Durch die vorliegende Erfindung wird über die beiden Leitungen erreicht, dass das Dämpfungselement an einer beliebigen Stelle des Schienenfahrzeugs positioniert werden kann.
  • Durch die vorliegende Erfindung bzw. durch das über externe Leitungen angebundene Dämpfungselement wird ermöglicht, dieses Dämpfungselement vorteilhaft an einem Ort mit genügend großem Einbauraum und damit ggf. auch fern zu den Achslenkerlagern anzuordnen.
  • Damit wird eine gegebene Packungsdichte von Komponenten im Umfeld der Achslenkerlager bzw. des Drehgestells nicht zusätzlich erhöht. Bevorzugte Orte für das Dämpfungselement sind beispielswiese im gesamten Bereich des Wagenkastens denkbar.
  • Insgesamt resultiert aus den Einzelsteifigkeiten der Achslenkerlager und den Einzeldämpfungen der Achslenkerlager sowie der Dämpfung im hydraulischen System eine Gesamtsteifigkeit und eine Gesamtdämpfung. Durch die vorliegende Erfindung werden geeignete beziehungsweise optimale Parameterbereiche für Steifigkeit und Dämpfung erreicht.
  • Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung beispielhaft anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
    • FIG 1
    ein hydraulisches Achslenkerlager mit externen Anschlüssen, das ein wesentliches Element der vorliegenden Erfindung bildet,
    FIG 2
    eine Schnittdarstellung des in FIG 1 gezeigten hydraulischen Achslenkerlagers,
    FIG 3
    mit Bezug auf FIG 1 und FIG 2 die erfindungsgemäße Anordnung zur Übertragung von Längskräften bei einem Schienenfahrzeug,
    FIG 4
    Details des in FIG 3 gezeigten Dämpfungselements, sowie
    FIG 5
    den vorstehend in der Einleitung beschriebenen Stand der Technik.
  • FIG 1 zeigt ein hydraulisches Achslenkerlager ALL mit externen Anschlüssen ANSCHL1, ANSCHL2, das ein wesentliches Element der vorliegenden Erfindung bildet, während FIG 2 eine Schnittdarstellung des in FIG 1 gezeigten hydraulischen Achslenkerlagers ALL zeigt.
  • Das Achslenkerlager ALL weist zwei externe Anschlüsse ANSCHL1, ANSCHL2 auf, an denen jeweilige Verbindungsleitungen LTG1, LTG2 angebracht sind.
  • Das hydraulische Achslenkerlager ALL weist ein äußeres Gehäuseelement GEHA und ein inneres Gehäuseelement GEHI auf.
  • Das äußere Gehäuseelement GEHA umschließt das innere Gehäuseelement GEHI in einem radialen Abstand, so dass ein Ringspalt RGS gebildet wird.
  • Im Ringspalt RGS ist ein (Gummi-) elastisches Element GEE derart angeordnet, dass es zwei einander gegenüberliegende Kammern KAM1, KAM2 mit jeweiligem Kammervolumen bildet.
  • Die beiden Kammern KAM1, KAM2 beinhalten ein Fluid FLU und sind über die beiden externen Anschlüsse ANSCHL1, ANSCHL2 sowie über die jeweiligen Verbindungsleitungen LTG1, LTG2 mit Kammern eines anderen Achslenkerlagers koppelbar. Dies wird in FIG 3 näher beschrieben.
  • Die erste Kammer KAM1 ist über einen ersten Kanal KAN1, der im Inneren des inneren Gehäuseelement GEHI verläuft, mit dem ersten Anschluss ANSCHL1 verbunden. Der erste Anschluss ANSCHL1 ist hier Teil des inneren Gehäuseelements GEHI und ist im Außenbereich des Achslenkerlagers ALL angeordnet. Entsprechendes gilt für eine zweite Kammer KAM2, die hier nur angedeutet ist. Die zweite Kammer KAM2 ist über einen zweiten Kanal KAN2, der ebenfalls im Inneren des inneren Gehäuseelement GEHI verläuft, mit dem zweiten Anschluss ANSCHL2 verbunden. Der zweite Anschluss ANSCHL2 ist Teil des inneren Gehäuseelements GEHI und ist im Außenbereich des Achslenkerlagers ALL angeordnet.
  • Bei einer Änderung der relativen Lage des äußeren Gehäuseelements GEHA zum inneren Gehäuseelement GEHI wird in den beiden Kammern KAM1, KAM2 eine Druckänderung bewirkt, so dass sich die Volumen der beiden Kammern KAM1, KAM2 wechselweise ändern.
  • Vergrößert sich das Volumen der ersten Kammer KAM1, dann erfolgt eine Verkleinerung des Volumens der zweiten Kammer und umgekehrt.
  • Die Änderung der relativen Lage der beiden Gehäuseelemente GEHI, GEHA wird durch Längskräfte hervorgerufen, die bei der Fahrt des Schienenfahrzeugs entstehen und vom einem Radsatz zum äußeren Gehäuseelements GEHA, von diesem zum inneren Gehäuseelement GEHI und von diesem zu einem Drehgestell des Schienenfahrzeugs übertragen werden.
  • FIG 3 zeigt mit Bezug auf FIG 1 und FIG 2 die erfindungsgemäße Anordnung zur Übertragung von Längskräften bei einem Schienenfahrzeug.
  • Für einen ersten Radsatz RS1 des Schienenfahrzeugs gilt:
    Der erste Radsatz RS1 ist über zwei Achslenkerlager ALL1, ALL2 mit einem Drehgestell DGST des Schienenfahrzeugs verbunden.
  • Beispielhaft ist hier der Radsatz RS1 mit einem äußeren Gehäuseelement GEHA eines ersten Achslenkerlagers ALL1 bzw. eines zweiten Achslenkerlagers ALL2 verbunden. Entsprechend ist ein inneres Gehäuseelement GEHI des ersten Achslenkerlagers ALL1 bzw. des zweiten Achslenkerlagers ALL2 mit dem Drehgestell DGST verbunden.
  • Das erste Achslenkerlager ALL1 weist zwei (diametral) gegenüberliegende Kammern KAM11, KAM12 auf, die als erste Kammer KAM11 bzw. als zweite Kammer KAM12 bezeichnet werden.
  • Das zweite Achslenkerlager ALL2 weist zwei (diametral) gegenüberliegende Kammern KAM21, KAM22 auf, die als erste Kammer KAM21 bzw. als zweite Kammer KAM22 bezeichnet werden.
  • Die beiden hydraulischen Achslenkerlager ALL1 und ALL2 weisen jeweils zwei externe Anschlüsse auf, mit denen die jeweiligen Kammern KAM11, KAM12, KAM21, KAM22 zum Fluidaustausch verbunden sind.
  • In Fahrtrichtung FRTR des Schienenfahrzeugs gesehen und mit Bezug auf eine horizontale Ebene, die in Fahrtrichtung (FRTR) ausgerichtet ist, sind beim ersten Achslenkerlager ALL1 und beim zweiten Achslenkerlager ALL2 die jeweils zweiten Kammern KAM12, KAM22 vor den jeweiligen ersten Kammern KAM11, KAM21 angeordnet.
  • Im hier gezeigten Beispiel ist die zweite Kammer KAM12 des ersten Achslenkerlagers ALL1 mit der zweiten Kammer KAM22 des zweiten Achslenkerlager ALL2 direkt verbunden.
  • Erfindungsgemäß ist die erste Kammer KAM11 des ersten Achslenkerlagers ALL1 mit der ersten Kammer KAM21 des zweiten Achslenkerlagers ALL2 über ein Dämpfungselement FDE verbunden.
  • Fährt das Schienenfahrzeug in Fahrtrichtung FRTR gesehen in eine Rechtskurvenfahrt RKV, dann erfolgt durch eine Übertragung von entsprechenden Längskräften zwischen Radsatz RS1 und Drehgestell DGST eine Änderung der relativen Lagen der Gehäuse-Elemente GEHI, GEHA der beiden Achslenklager ALL1, ALL2.
  • Diese verursacht eine Fluid-Übertragung zwischen den Kammern: Das Fluid der zweiten Kammer KAM22 des zweiten Achslenkerlagers ALL2 wird in Richtung der zweiten Kammer KAM12 des ersten Achslenkerlagers ALL1 übertragen.
  • Entsprechend entgegengesetzt wird Fluid von der ersten Kammer KAM11 des ersten Achslenkerlagers ALL1 in Richtung der ersten Kammer KAM21 des zweiten Achslenkerlagers ALL2 übertragen, jedoch erfolgt diese Fluidübertragung aufgrund des Dämpfungselements FDE gedämpft.
  • Für einen zweiten Radsatz RS2 des Schienenfahrzeugs gilt:
    Der zweite Radsatz RS2 ist über zwei Achslenkerlager ALL3, ALL4 mit einem Drehgestell DGST des Schienenfahrzeugs verbunden.
  • Beispielhaft ist hier der Radsatz RS2 mit einem äußeren Gehäuseelement GEHA eines als drittes Achslenkerlager ALL3 bezeichneten Achslenkerlager bzw. eines als viertes Achslenkerlager ALL4 bezeichneten Achslenkerlager verbunden. Entsprechend ist ein inneres Gehäuseelement GEHI des dritten Achslenkerlagers ALL3 bzw. des vierten Achslenkerlagers ALL4 mit dem Drehgestell DGST verbunden.
  • Das dritte Achslenkerlager ALL3 weist zwei (diametral) gegenüberliegende Kammern KAM31, KAM32 auf, die als erste Kammer KAM31 bzw. als zweite Kammer KAM32 bezeichnet werden.
  • Das vierte Achslenkerlager ALL4 weist zwei (diametral) gegenüberliegende Kammern KAM41, KAM42 auf, die als erste Kammer KAM41 bzw. als zweite Kammer KAM42 bezeichnet werden.
  • Die beiden hydraulischen Achslenkerlager ALL3 und ALL4 weisen jeweils zwei externe Anschlüsse auf, mit denen die jeweiligen Kammern KAM31, KAM32, KAM41, KAM42 zum Fluidaustausch verbunden sind.
  • In Fahrtrichtung FRTR des Schienenfahrzeugs gesehen und mit Bezug auf die horizontale Ebene, die in Fahrtrichtung (FRTR) ausgerichtet ist, sind beim dritten Achslenkerlager ALL3 und beim vierten Achslenkerlager ALL4 die jeweils ersten Kammern KAM31, KAM41 vor den jeweiligen zweiten Kammern KAM32, KAM42 angeordnet.
  • Im hier gezeigten Beispiel ist die zweite Kammer KAM32 des dritten Achslenkerlagers ALL3 mit der zweiten Kammer KAM42 des vierten Achslenkerlagers ALL4 direkt verbunden.
  • Erfindungsgemäß ist die erste Kammer KAM31 des dritten Achslenkerlagers ALL3 mit der ersten Kammer KAM41 des vierten Achslenkerlagers ALL4 über ein Dämpfungselement FDE verbunden.
  • Fährt das Schienenfahrzeug in Fahrtrichtung FRTR gesehen in eine Rechtskurvenfahrt RKV, dann erfolgt durch eine Übertragung von entsprechenden Längskräften zwischen Radsatz RS2 und Drehgestell DGST eine Änderung der relativen Lagen der Gehäuse-Elemente GEHI, GEHA der beiden Achslenklager ALL3, ALL4.
  • Diese verursacht eine Fluid-Übertragung zwischen den Kammern:
    Das Fluid der zweiten Kammer KAM32 des dritten Achslenkerlagers ALL3 wird in Richtung der zweiten Kammer KAM42 des vierten Achslenkerlagers ALL4 übertragen.
  • Entsprechend entgegengesetzt wird Fluid von der ersten Kammer KAM41 des vierten Achslenkerlagers ALL4 in Richtung der ersten Kammer KAM31 des dritten Achslenkerlagers ALL3 übertragen, jedoch erfolgt diese Fluidübertragung aufgrund des Dämpfungselements FDE gedämpft.
  • FIG 4 zeigt Details des in FIG 3 gezeigten, beispielhaften Dämpfungselements FDE.
  • Das Dämpfungselement FDE ist hier als Zylinder ZYL mit integriertem Stempel STP dargestellt, wobei der Stempel STP auf eine Feder FD und auf einen Dämpfer DE wirkt, der zur Feder FD parallelgeschaltet ist.
  • Der Zylinder ZYL weist ein mit dem Fluid FLU gefülltes Zylindergesamtvolumen auf, das über den beweglich gelagerten Stempel STP in ein erstes Zylinderteilvolumen und in ein zweites Zylinderteilvolumen aufgeteilt wird.
  • Über die Feder FD und den Dämpfer DE erfolgt eine Einstellung einer beabsichtigten Dämpfung in Abhängigkeit der Position des Stempels bzw. in Abhängigkeit der Bewegungsrichtung des Stempels STP.
  • Je nach Bewegungsrichtung des Stempels STP erfolgt eine wechselseitige Teilvolumen-Veränderung. Wird das erstes Zylinderteilvolumen vergrößert, dann wird das zweite Zylinderteilvolumen verkleinert und umgekehrt.
  • Die Bewegungsrichtung des Stempels STP wird über die Bewegungsrichtung des Fluids FLU bestimmt.
  • Durch die Bewegung des Stempels STP wird die Wirkung bzw. Kopplung des Stempels STP auf die Feder FD und auf den Dämpfer DE geändert und somit die beabsichtigte Dämpfung eingestellt.
  • Durch das Dämpfungselement FDE wird die Längs- bzw. die Quersteifigkeit der hydraulischen Achslenkerlager ALL1 und ALL3 und somit die Übertragung der Längskräfte beeinflusst.

Claims (6)

  1. Anordnung zur Übertragung von Längskräften bei einem Schienenfahrzeug,
    - mit einem Schienenfahrzeug und
    - mit einem ersten und mit einem zweiten hydraulischen Achslenkerlager (ALL1, ALL2), mit einem Radsatz (RS1) und mit einem Drehgestell (DGST) des Schienenfahrzeugs,
    - bei der jedes Achslenkerlager (ALL1, ALL2) jeweils ein äußeres Gehäuseelement (GEHA) und ein inneres Gehäuseelement (GEHI) sowie eine erste und eine zweite, mit einem Fluid (FLU) gefüllte Kammer (KAM11, KAM12, KAM21, KAM22) aufweist und die beiden Kammern (KAM11, KAM12, KAM21, KAM22) einander gegenüberliegend zwischen den beiden Gehäuseelementen (GEHI, GEHA) angeordnet sind, so dass bei einer Änderung der relativen Lage des inneren Gehäuseelements (GEHI) zum äußeren Gehäuseelement (GEHA) über einen Fluidaustausch eine wechselweise erfolgende Änderung des Volumens der beiden Kammern (KAM11, KAM12, KAM21, KAM22) verursacht wird,
    - bei der jedes Achslenkerlager (ALL1, ALL2) zwei externe Anschlüsse aufweist und jede Kammer des Achslenkerlagers (ALL1, ALL2) mit jeweils einem externen Anschluss verbunden ist,
    - bei der jedes Achslenkerlager (ALL1, ALL2) über die zugehörigen Gehäuseelemente (GEHI, GEHA) sowohl mit dem Drehgestell (DGST) als auch mit dem Radsatz (RS1) verbunden ist, um durch das Schienenfahrzeug bei der Fahrt gebildete Längskräfte zwischen Radsatz (RS1) und Drehgestell (DGST) zu übertragen, wobei bei jedem Achslenkerlager (ALL1, ALL2) durch die Längskräfte die Änderung der relativen Lage des inneren Gehäuseelements (GEHI) zum äußeren Gehäuseelement (GEHA) und somit die wechsel weise Volumenänderung der beiden Kammern (KAM11,KAM12) durch den Fluidaustausch verursacht wird,
    - bei der eine erste Kammer (KAM11) des ersten Achslenkerlagers (ALL1) mit einer ersten Kammer (KAM21) des zweiten Achslenkerlagers (ALL2) über ein Dämpfungselement (FDE) zum Fluidaustausch verbunden ist, und
    - bei der eine zweite Kammer (KAM12) des ersten Achslenkerlagers (ALL1) mit einer zweiten Kammer (KAM22) des zweiten Achslenkerlagers (ALL2) zum Fluidaustausch direkt verbunden ist.
    - bei der das Dämpfungselement (FDE) als ein mit dem Fluid (FLU) gefüllter Zylinder (ZYL) mit integriertem Stempel (STP) ausgebildet ist,
    - bei der der Stempel (STP) derart angeordnet ist, dass das auf den Stempel (STP) beim Fluidaustausch wirkende Fluid (FLU) der beiden ersten Kammern (KAM11, KAM21) eine gedämpfte Bewegung des Stempels (STP) im Zylinder (ZYL) veranlasst.
  2. Anordnung nach Anspruch 1,
    - bei der in Fahrtrichtung (FRTR) des Schienenfahrzeugs gesehen und mit Bezug auf eine horizontale Ebene, die in Fahrtrichtung ausgerichtet ist, beim ersten Achslenkerlager (ALL1) und beim zweiten Achslenkerlager (ALL2) die jeweiligen zweiten Kammern (KAM12, KAM22) vor den jeweiligen ersten Kammern (KAM11, KAM21) angeordnet sind.
  3. Anordnung nach Anspruch 1,
    - bei der beim Achslenkerlager (ALL1, ALL2) das äußere Gehäuseelement (GEHA) das innere Gehäuseelement (GEHI) in einem radialen Abstand umschließt, so dass ein Ringspalt (RGS) gebildet ist, und
    - bei der im Ringspalt (RGS) ein elastisches Element (GEE) derart angeordnet ist, dass es die beiden einander gegenüberliegenden Kammern (KAM1, KAM2) bildet.
  4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    - bei der beim Achslenkerlager (ALL1, ALL2) die erste Kammer (KAM1) über einen ersten Kanal (KAN1), der im Inneren des inneren Gehäuseelements (GEHI) verläuft, mit einem ersten Anschluss (ANSCHL1) verbunden ist,
    - bei der der erste Anschluss (ANSCHL1) als Teil des inneren Gehäuseelements (GEHI) im Außenbereich des Achslenkerlagers (ALL) angeordnet ist,
    - bei der die zweite Kammer (KAM2) über einen zweiten Kanal (KAN2), der im Inneren des inneren Gehäuseelements (GEHI) verläuft, mit einem zweiten Anschluss (ANSCHL2) verbunden ist, und
    - bei der der zweite Anschluss (ANSCHL2) als Teil des inneren Gehäuseelements (GEHI) im Außenbereich des Achslenkerlagers (ALL) angeordnet ist.
  5. Anordnung nach Anspruch 1,
    - bei der der Zylinder (ZYL) ein Zylindergesamtvolumen aufweist, das über den beweglich gelagerten Stempel (STP) in ein erstes Zylinderteilvolumen und in ein zweites Zylinderteilvolumen aufgeteilt wird, so dass je nach Bewegungsrichtung des Stempels (STP) beim Fluidaustausch eine wechselweise Volumenänderung des ersten Zylinderteilvolumens und des zweiten Zylinderteilvolumens durch den Stempel (STP) erfolgt,
    - bei der das erste Zylinderteilvolumen über einen externen Anschluss (ANSCHL1) des ersten Achslenkerlagers (ALL1) mit dessen erster Kammer (KAM11) verbunden ist,
    - bei der das zweite Zylinderteilvolumen über einen externen Anschluss (ANSCHL1) des zweiten Achslenkerlagers (ALL2) mit dessen erster Kammer (KAM21) verbunden ist.
  6. Anordnung nach Anspruch 1 und/oder Anspruch 5,
    - bei der der Stempel (STP) mit einer Feder (FD) und mit einem dazu parallel geschalteten Dämpfer (DE) gekoppelt ist, um die Bewegung des Stempels (STP) zu dämpfen,
    - bei der durch die Feder (FD) und durch den Dämpfer (DE) eine beabsichtigte Dämpfung eingestellt ist, die von der Position des Stempels und/oder von dessen Bewegungsrichtung abhängig ist.
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