NL8302491A

NL8302491A - Device for damping wobbles in rail vehicles with a rotary gear.

Info

Publication number: NL8302491A
Application number: NL8302491A
Authority: NL
Original assignee: Sig Schweiz Industrieges
Priority date: 1982-07-16
Filing date: 1983-07-12
Publication date: 1984-02-16
Also published as: CH659803A5; SE8303951D0; NL189808C; DE3324574A1; SE460113B; SE8303951L; DE3324574C2; NL189808B

Description

ï « 1 -« 833094/REY/thï «1 -« 833094 / REY / th

Korte aanduiding: Inrichting voor het dempen van slingeringen bij spoorvoertuigen met een draaigestelShort designation: Device for damping oscillations in railway vehicles with a turntable

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het dempen van slingeringen bij een spoorvoertuig met een draaigestel voorzien van een hydraulische demping van de slingeringen en een mechanische ontkoppeling van de dempwerking voor 5 alle bewegingscomponenten, behalve de draaiing om een verticale as, waarbij tussen de wagon als het ene aansluitsysteem en het chassis van het draaigestel als het andere aansluitsysteem, met door een verticale draaias als hefboomarm werkende afstand a, twee nagenoeg horizontale met betrekking tot de draaias, dempingsmomenten 10 opwekkende dempers zijn aangebracht en waarvan de aansluitingen* enerzijds scharnierend met een aan een aansluitsysteem vast verbonden element en anderzijds scharnierend via een zwenkhefboom en een voor deze demper gemeenschappelijk draaibare gelagerde as aan het andere aansluitsysteem zijn bevestigd.The present invention relates to a device for damping oscillations in a railway vehicle with a turning gear provided with a hydraulic damping of the oscillations and a mechanical decoupling of the damping effect for all movement components, except for the rotation about a vertical axis, whereby between the wagon as one connection system and the chassis of the turntable as the other connection system, with distance a acting by a vertical rotary axis as lever arm, two substantially horizontal dampers with respect to the rotary axis, damping moments 10 are provided and of which the connections * are hinged with an element fixedly connected to a connection system and on the other hand are pivotally mounted on the other connection system via a pivot lever and a shaft which is rotatable in common for this damper.

15 Door de sinusloop van de starre assen in het rechte spoor en door onregelmatigheden in de geometrie van het spoor, worden oscillerende draaibewegingen van de draaigestellen opgewekt, die als slingeringen worden aangeduid. Ten einde deze storende bewegingen tussen draaigestel en wagon te verkleinen, zijn verschillende 20 inrichtingen bekend. Door de eigenschap, snelle bewegingen sterk en langzame weinig te dempen, zijn hydraulische dempers, in het bijzonder die welke bestaan uit een cilinder en zuiger, bijzonder geschikt. Zo kunnen de snelle, kleine draaislingeringen van de sinusloop sterk worden gedempt, terwijl de langzame, grote draaibewe-25 gingen bij bochten nagenoeg niet worden beinvloed.Owing to the sine run of the rigid axes in the straight track and irregularities in the geometry of the track, oscillating rotational movements of the turning frames are generated, which are referred to as oscillations. Various devices are known in order to reduce these disturbing movements between the turntable and the wagon. Hydraulic dampers, in particular those consisting of a cylinder and piston, are particularly suitable because of the property of fast movements, strong and slow little damping. For example, the fast, small rotations of the sine wave can be strongly damped, while the slow, large rotations when cornering are virtually unaffected.

'dorden dergelijke dempers steeds opzij horizontaal in de lengterichting tussen draaigestel en wagon aangebracht, dan kan een doelmatige demping van de slingeringen worden verkregen, waarbij echter bewegingen in de lengterichtingen eveneens sterk worden ge-20 dempt, terwijl alle overige bewegingscomponenten niet worden be- 8302431 - 2 - f · t c invloed. De voorkomen langsbeweging beïnvloedt bij snel lopende spoorvoertuigen echter het rijverloop ongunstig.If such dampers are always arranged horizontally in the longitudinal direction between the turntable and the wagon, an effective damping of the oscillations can be obtained, but movements in the longitudinal directions are also damped strongly, while all other movement components are not 8302431 - 2 - f · tc influence. The prevented longitudinal movement, however, adversely affects the course of driving in fast running rail vehicles.

Een verbetering werd reeds verkregen, waarbij door een verbindingsas met hefboom de dempwerking met betrekking tot de langs-5 slingeringen eveneens werd ontkoppeld. Een dergelijke constructie is beschreven in het Duitse octrooischrift 2042458, echter met het belangrijke nadeel, dat de verbindingsas een vrijheidsgraad teveel heeft en hierdoor een onbepaalde draai-stand heeft. Door het onsymmetrische gedrag van de beide dempers bij een onvermijde-10 lijk, klein krachtverschil, of door eenzijdige uitwendige storingen kan het systeem geleidelijk tegen een van zijn eigen eindstanden lopen. Hierdoor wordt de ontkoppeling in de lengterichting weer niet werkzaam, daar alle optredende trillingen ongedempt van de eindaanslag van de verbindingsas worden overgenomen.An improvement has already been obtained, whereby the damping effect with respect to the longitudinal oscillations was also decoupled by a connecting shaft with lever. Such a construction is described in German patent 2042458, but with the important drawback that the connecting shaft has a degree of freedom too much and therefore has an indefinite rotational position. Due to the unsymmetrical behavior of the two dampers with an inevitable, small force difference, or due to one-sided external disturbances, the system can gradually run into one of its own end positions. As a result, the longitudinal decoupling does not become effective again, as all vibrations that occur are absorbed unimpeded from the end stop of the connecting shaft.

15 Het voordeel van de onderhavige uitvinding bestaat daarentegen in hoofdzaak daaruit, dat de verbindingsas via een hefboom en een starre verbindingsstang in zijn middelste stand is gepositioneerd en een tegen een van' de eindstanden aanlopen niet mogelijk is.On the other hand, the advantage of the present invention mainly consists in that the connecting shaft is positioned in its middle position via a lever and a rigid connecting rod and that one of the end positions cannot be approached.

Deze eenduidige positionering heeft eveneens tot gevolg dat ook 20 de aangebrachte hydraulische dempers met betrekking tot hun in beide richtingen benodigde arbeidssiag een gemeenschappelijke, gedefinieerde middenstand hebben.This unambiguous positioning also has the result that the hydraulic dampers fitted also have a common, defined middle position with regard to their work load required in both directions.

Een volgende uitvoeringsvorm voor een inrichting voor het dempen van slingeringen met mechanische ontkoppeling van de demp-25 werking voor alle bewegingscomponenten behalve de draaiing om een verticale as bestaat daaruit dat in plaats van t\^ee aan de buitenzijde liggende hydraulische dempers slechts aan een zijde een hydraulische demper wordt toegepast en aan de andere zijde in plaats hiervan de verbindingsas via een hefboom en een starre verbindings-30 stang met de wagon te verbinden. Uitgaande van de veronderstelling dat enerzijds het totale systeem voor het dempen van de snelle, 8302491 % mA further embodiment for a device for damping oscillations with mechanical decoupling of the damping action for all movement components except the rotation about a vertical axis consists in that instead of the outer hydraulic dampers only on one side a hydraulic damper is used and on the other side instead connects the connecting axle to the wagon via a lever and a rigid connecting rod. Assuming that on the one hand the total system for damping the fast, 8302491% m

• I• I

- 3 - % kleine draaislingeringen moet reageren op de kleinste uitwijkhoek van het draaigestel, en anderzijds de gezamenlijke scharnierpunten van het systeem doelmatig en controlevrij moeten worden uitgevoerd, krijgt het gedrag van de scharnierpunten met het oog op de elas-5 tische vervorming en eventueel optredende speling de grootste betekenis. Hierbij is het ten gevolge van de noodzakelijke kleine reactiehoek van het systeem beter gebleken, bij een buitenliggende constructie met slechts een hydraulische demper en een starre verbindingsstang de scharnierpunten in plaats met de op zich bekende 10 onderhoudsvrije rubberlagers te voorzien van eveneens bekende doch slijtagebestendige staalscharnierlagers.- 3 -% small turning oscillations must respond to the smallest angle of rotation of the turntable, and on the other hand the joint pivot points of the system must be executed efficiently and without control, the behavior of the pivot points is given in view of the elastic deformation and any occurring play the greatest meaning. As a result of the necessary small reaction angle of the system, it has proved to be better in the case of an outer construction with only a hydraulic damper and a rigid connecting rod to provide the pivot points instead of the maintenance-free rubber bearings known per se, but also known but wear-resistant steel pivot bearings.

Daar bij deze buitenliggende constructie een enkele demper een zodanige lange slag nodig zou hebben, bestond een volgende uitvoeringsvorm daaruit, dat steeds een hydraulische demper en een 15 starre verbindingsstang naarbinnen liggend, op een kleinere basis via steeds een hefboom aan de verbindingsas te bevestigen. Deze uitvoering van de constructie voor het dempen van slingering voldoet het minst aan de eisen met betrekking tot een kleine reactiehoek, zodat als doelmatigste uitvoeringsvorm van een inrichting 20 voor het dempen van slingeringen bij spoorwegvoertuigen met draai-gestel de toepassing van steeds een buitenliggende hydraulische demper, waarvan de scharnierpunten met op zich bekende onder houds-vrije rubberlagers zijn voorzien, alsmede een eveneens aan zijn scharnierpunten met op zich bekende onderhoudsvrije rubberlagers 25 voorziene, starre verbindingsstang zeer voordelig blijkt te zijn.Since, with this outer construction, a single damper would require such a long stroke, a further embodiment consisted of always attaching a hydraulic damper and a rigid connecting rod inwardly, on a smaller base, via a lever to the connecting shaft. This embodiment of the roll damping damping construction least satisfies the requirements with regard to a small reaction angle, so that as the most efficient embodiment of a device 20 for damping hobbing in railway vehicles with bogie, the use of an outer hydraulic damper is always the hinge points of which are provided with maintenance-free rubber bearings known per se, and a rigid connecting rod also provided on its hinge points with maintenance-free rubber bearings known per se, proves to be very advantageous.

Het zou ook denkbaar zijn, de hydraulische demper in plaats van met mechanische onderdelen zodanig met hydraulische leidingen te verbinden, dat de gewenste ontkoppeling wordt verkregen. In het ruwe spoorbedrijf staan dergelijke, in de regel hydraulische 30 olie voerende leidingen echter bloot aan steenslag, grote temperatuurwisselingen en andere uitwendige invloeden, die aanleiding 8302491 « - 4 - zouden kunnen geven tot bedrijfsstoringen. Bovendien zou het noodzakelijk zijn, het hydraulische leidingsysteem voortdurend absoluut luchtvrij te houden, daar de kleinste luchtinsluitsels de dempwer-king sterk zouden verminderen.It would also be conceivable to connect the hydraulic damper to hydraulic lines instead of mechanical parts in such a way that the desired decoupling is obtained. However, in the rough track operation such lines, which are generally hydraulic oil carrying lines, are exposed to stone chips, large temperature changes and other external influences, which could give rise to malfunctions. In addition, it would be necessary to keep the hydraulic piping system absolutely air-free at all times, since the smallest air inclusions would greatly reduce damping.

5 Bij afzonderlijke, op zich gesloten hydraulische dempers zijn de voornoemde factoren minder van belang, -daar zij in vergaande mate ongevoelig zijn voor deze invloeden.The aforementioned factors are less important in the case of separate, in themselves closed hydraulic dampers, since they are largely insensitive to these influences.

De onderhavige uitvinding beoogt een inrichting voor het dempen van slingeren bij spoorwegvoertuigen met draaigestel te verschaffen, 10 die op een recht spoor juist en zonder nadelige nevenwerkingen die uit de slingeringen afkomstige draaislingeringen doelmatig dempt en in een bocht geen ongewenste draaivertragingen opwekt.It is an object of the present invention to provide a roll damping damping device for turning vehicles on a straight track which effectively and without adverse side effects effectively damps turning oscillations originating from the wobbling and does not cause undesired turning delays in a bend.

Dit oogmerk wordt volgens de uitvinding bereikt, doordat tussen de demper een in hoofdzaak evenwijdig hiermee werkende, 15 aan beide zijden scharnierend met een der beide systemen verbonden starre verbindingsstoof is aangebracht, waarbij de verbinding met het ene systeem via een hefboomachtig werkend element en de as geschiedt.This object is achieved according to the invention in that a rigid connecting furnace hinged on both sides and connected in parallel with one of the two systems is arranged between the damper, the connection to the one system via a lever-like element and the shaft happens.

De uitvinding wordt hierna bij wijze van voorbeeld toegelicht 20 aan de hand van de tekening voor een twee-assig draaigestel.The invention is explained below by way of example with reference to the drawing for a two-axis turning frame.

Fig. 1 toont een perspectivische weergave van een gedeelte van een draaigestel van een spoorvoertuig en een hiermee verbonden wagon met dempers voor slingeringen;Fig. 1 is a perspective view of a portion of a rail vehicle turntable and an associated wagon with swing dampers;

Fig. 2 een schematische perspectivische weergave van het ge-25 deelte volgens fig. 1 met de dempconstructie;Fig. 2 shows a schematic perspective view of the part according to FIG. 1 with the damping construction;

Fig. 3, 4, 5 varianten van dempconstructies in de weergave volgens fig. 2.Fig. 3, 4, 5 variants of damping constructions in the representation according to Fig. 2.

De hoofdassen x, y, z, alsmede de afstand a van de dempaggre-gaten tot z zijn in de figuren 1 en 5 weergegeven en gelden evenzo 30 voor de andere figuren.The major axes x, y, z, as well as the distance a from the damping gag holes to z are shown in Figures 1 and 5 and likewise apply to the other Figures.

Een eerste toepassingsvoorbeeld is weergegeven in fig. 1 en 2.A first application example is shown in Figures 1 and 2.

83024918302491

* V* V

* * · - 5 -* * - - 5 -

Een chassis 1 van een draaigestel van een spoorvoertuig met draai-gestel is voorzien van de de vakman bekende geleidings-, veer- en demporganen. Deze ondersteunen het chassis 1 enerzijds op niet weergegeven wielzittingen. Anderzijds dragen en geleiden eveneens be-5 kende middelen een bijbehorende wagon 2. Het chassis van het draaigestel is voorzien van twee draailagers 3, waarin een starre verbindingsas 4 is gelegerd. Aan deze as zijn twee buitenste hefbomen 5 en een binnenste hefboom δ bevestigd.A chassis 1 of a turntable of a railway vehicle with a turning frame is provided with the guide, spring and damping members known to those skilled in the art. These support the chassis 1 on the one hand on wheel seats (not shown). On the other hand, known means also carry and guide an associated wagon 2. The chassis of the turning frame is provided with two pivot bearings 3, in which a rigid connecting shaft 4 is mounted. Two outer levers 5 and an inner lever δ are attached to this shaft.

De buitenste hefbomen 5 zijn via kogelscharnierachtige ver-10 bindingen 7 verbonden met zuigerstangen 8 van twee dempaggregaten 9. Deze zijn op hun beurt via gelijksoortige kogelscharnierachtige verbindingen 10 verbonden met de wagon 2. Met overeenkomstige verbindingen 11 is de binnenste hefboom 6 door de starre verbindings-stang 12 verbonden met de wagon 2.The outer levers 5 are connected via ball-hinge-like connections 7 to piston rods 8 of two damping units 9. These are in turn connected to the wagon 2 via similar ball-joint-like connections 10. With corresponding connections 11, the inner lever 6 is connected by the rigid connection rod 12 connected to the wagon 2.

15 Zoals blijkt uit fig. 1, kan het chassis van het draaigestel ten opzichte van de wagon 2 zover het bewegingsbereik van de draai-legers 3 en de verbindingen 7, 10, 11 dit toelaat, in alle drie hoofdrichtingen x,y , z vrij verschuiven en om vrij draaien en om de dwars- en lengteas y en x van het chassis 1. Alleen de draai-20 ing om de hoofdas z wordt door dempaggregaten 9, in het bijzonder bij snelle slingerbewegingen, doelmatig gedempt, waarbij de verbindingsas 4 door een verbindingsstang 12 altijd eenduidig wordt gepositioneerd. Ten einde de werking van de dempaggregaten te verhogen en om in het midden gebied van het draaigestel inbouwruimte 25 voor andere onderdelen te verkrijgen, wo~den de dempaggregaten zover mogelijk voor de middelste draaics van de wagon aangebracht.As can be seen from fig. 1, the chassis of the turntable relative to the wagon 2 can, as far as the range of motion of the turn bearings 3 and the connections 7, 10, 11 allow, in all three main directions x, y, z shifting and for free rotation and about the transverse and longitudinal axes y and x of the chassis 1. Only the rotation 20 about the main axis z is effectively damped by damping aggregates 9, in particular during rapid pendulum movements, the connecting axis 4 by a connecting rod 12 is always unambiguously positioned. In order to increase the operation of the damping units and to obtain installation space 25 for other parts in the middle area of the turntable, the damping units are fitted as far as possible in front of the center turns of the wagon.

Daar een afzonderlijke buiten liggende demper bij deze constructie een zodanige lange slag nodig zou hebben, worden twee ongeveer tegenover elkaar liggende dempers gebruikt. Cm echter de 30 verbindingsas ten gevolge van zijn teveel aan vrijheidsgraden bij het onvermijdelijke kleine krcchtverschil van de beide dempers niet 8302491 - 6 - » « τ · voortdurend tegen een van zijn beide eindstanden te laten aanslaan, waardoor de ontkoppeling van de langsbeweging niet werkzaam zou worden, wordt de verbindingsas via een tweede hefboom en de starre verbindingsstang in zijn middelste stand gehouden.Since a separate outer damper would require such a long stroke in this construction, two approximately opposite dampers are used. However, do not allow the 30 connecting shaft to strike continuously against one of its two end positions due to its excess degrees of freedom in the inevitable small force difference of the two dampers, so that the decoupling of the longitudinal movement would not be effective. the connecting shaft is held in its middle position via a second lever and the rigid connecting rod.

5 Fig. 2 dient in de eerste plaats voor een beter begrip van de sterk vereenvoudigd weergegeven toepassingsvoorbeelden volgens de fig. 3, 4, 5 waarin varianten van fig. 1 in de schematische weergave van de volgende figuren worden toegelicht.FIG. 2 is primarily intended to provide a better understanding of the highly simplified application examples according to FIGS. 3, 4, 5, in which variants of FIG. 1 are explained in the schematic representation of the following figures.

Bij de variant volgens fig. 3 wijzen de hefbomen 5 en 6 in de 10 middelste stand van de as 4 naar boven. Bovendien zijn de demp-aggregaten 9 in verschillende richtingen, dat wil zeggen voor en achter de as 4 cangebracht.In the variant according to Fig. 3, the levers 5 and 6 point upwards in the middle position of the shaft 4. Moreover, the damping aggregates 9 can be arranged in different directions, that is to say in front of and behind the shaft 4.

Bij de variant volgens fig. 4 is de binnenste hefboom 6 slechts virtueel aanwezig, daar de draailegers 3 zich buiten de buitenste 15 hefbomen 5 bevinden. Fig. 5 toont een volgende variant. Hier zijn de verbindingsassen 4 evenwijdig en de dempaggregaten 9 dwars op de rijrichting x aangebracht. De draailegers 3 zijn aan de wagon 2 bevesügd.In the variant according to Fig. 4, the inner lever 6 is only virtually present, since the rotary bearings 3 are located outside the outer levers 5. Fig. 5 shows a further variant. Here the connecting shafts 4 are arranged parallel and the damping aggregates 9 are transverse to the direction of travel x. The rotating bearings 3 are secured to the wagon 2.

Er zijn nog vele andere varianten en combinaties mogelijk die 20 alle rusten op de uitvindingsgedachte. In het bijzonder kunnen de verbindingsassen - draailegers 3 binnen of buiten de buitenste hefbomen 5 alsmede aan het chassis 1 of aan de wagon 2 zijn aangebracht. De buitenste en de binnenste hefbomen 5, 6 kunnen naar boven of naar beneden wijzen. De dempingsaggregaten 9 en de verbindings-25 stang 12 kunnen met betrekking tot de verbindingsas 4 in dezelfde of in verschillende richting liggen. Ten slotte kan de gehele constructie zo zijn uitgevoerd, dat de verbindingsas 4, dwars of diagonaal op de rijrichting x ligt.Many other variants and combinations are possible, all of which rest on the inventive idea. In particular, the connecting shafts - rotary bearings 3 can be arranged inside or outside the outer levers 5 as well as on the chassis 1 or on the wagon 2. The outer and inner levers 5, 6 can point up or down. The damping aggregates 9 and the connecting rod 12 may lie in the same or different direction with respect to the connecting shaft 4. Finally, the entire construction can be designed in such a way that the connecting shaft 4 lies transversely or diagonally on the direction of travel x.

Deze op een en dezelfde uitvindingsgedachte berustende va-30 riatiemogelijkheden verschaffen een uitstekende aanpassingsmogelijk-heid aan de verschillende voertuigconstructies. De dempaggregaten 8302491 «f ** - 7 - < Λ * * % kunnen bij een zijdelingse constructie ver naar buiten worden aangebracht hetgeen een goede dempwerking en toegankelijkheid geeft en ook toelaat glij-, wrijvings- en onderhoudsvrije elastomeer- legers en scharnierverbindingen toe te passen, zonder dat daarbij de 5 radiale meegevendheid nadelig is.These variation possibilities, based on the same inventive idea, provide excellent adaptability to the various vehicle constructions. The damping units 8302491 «f ** - 7 - <Λ * *% can be placed far outwards with a lateral construction, which gives a good damping effect and accessibility and also allows the use of sliding, friction and maintenance-free elastomer bearings and hinge connections , without the radial compliance being disadvantageous.

830249?830249?

Claims

1. Device for damping wobbling in railway vehicles with a turntable with hydraulic wobbling damping and mechanical decoupling of the damping effect for all motion components except under rotation about a vertical axis, between the wagon as the one connecting system and the chassis of the turntable as the other connection system, with spacing a acting by a vertical rotary axis as lever arm, two dampers 10 producing damping moments 10 with respect to the rotary axis, the connections of which are hinged on the one hand with an element connected to a connection system and on the other hand are pivotally mounted to the other connection system via a pivot lever and a shaft which is rotatable jointly for this damper, characterized in that between the dampers (9) a substantially parallel operation, hinged on both sides (11) with one of the both systems (1, 2) connected rigid connections ngs rod (12) is fitted, the connection to one system being via a lever-like element (6) and the shaft (4).

Device according to claim 1, characterized in that the damper (9) and the connecting rod (12) are arranged transversely thereto in the direction of travel (x) and the connecting shaft (4) (Fig. 2).

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the levers (5, 6) on the connecting shaft (4) 25 are directed vertically downwards in their middle position.

Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the connecting shaft (4) is rotatably mounted on the chassis (1) of the turning frame.

5. Device as claimed in any of the foregoing claims, characterized in that all hinge joints and bearings have an elastic deformation barrier and are therefore designed in a friction-free manner.

6. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that at least some of the hinge connections are ball-hinged or can be rotatable about a separate axis. * 8302491