WO2024056297A1 - Schienenfahrzeug mit einem fahrwerk und einer wankkompensationseinrichtung sowie wankkompensationseinrichtung insbesondere für ein schienenfahrzeug - Google Patents

Schienenfahrzeug mit einem fahrwerk und einer wankkompensationseinrichtung sowie wankkompensationseinrichtung insbesondere für ein schienenfahrzeug Download PDF

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WO2024056297A1
WO2024056297A1 PCT/EP2023/072468 EP2023072468W WO2024056297A1 WO 2024056297 A1 WO2024056297 A1 WO 2024056297A1 EP 2023072468 W EP2023072468 W EP 2023072468W WO 2024056297 A1 WO2024056297 A1 WO 2024056297A1
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WO
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pressure chamber
hydraulic cylinder
roll
hydraulic
compensation device
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/072468
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English (en)
French (fr)
Inventor
Martin SAMES
Christopher SAMES
Original Assignee
Hemscheidt Engineering GmbH & Co. KG
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Publication date
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Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
    • B61F5/02—Arrangements permitting limited transverse relative movements between vehicle underframe or bolster and bogie; Connections between underframes and bogies
    • B61F5/22—Guiding of the vehicle underframes with respect to the bogies
    • B61F5/24—Means for damping or minimising the canting, skewing, pitching, or plunging movements of the underframes

Definitions

  • Rail vehicle with a chassis and a roll compensation device and roll compensation device, in particular for a rail vehicle
  • the present invention relates to a rail vehicle with a running gear and a roll compensation device.
  • the present invention relates to a roll compensation device, in particular for a rail vehicle.
  • Rail vehicles have a so-called car body in which the goods and/or passengers to be transported are located during the journey.
  • the car body is usually resiliently mounted relative to the wheel sets with one or more spring levels.
  • the centrifugal acceleration that occurs when traveling in a curve, acting transversely to the travel movement and thus transversely to the longitudinal axis of the rail vehicle, causes the car body to tend to tilt towards the outside of the curve relative to the wheel units, as a result of the car body rolling by one due to the comparatively high center of gravity of the car body
  • the roll axis runs parallel to the longitudinal axis. Above certain limit values, such rolling movements are detrimental to driving comfort.
  • This torsion bar is provided with levers that are mounted on both sides of the vehicle in a rotationally fixed manner and extend in the longitudinal direction. These levers are in turn connected to handlebars or the like, which are kinematically arranged parallel to the spring devices of the vehicle. When the vehicle's spring devices are compressed, the levers sitting on the torsion bar are set into a rotational movement via the links connected to them.
  • the torsion bar is accordingly subjected to a torsional moment, which, depending on its torsional rigidity, it compensates for at a certain torsion angle with a counter-torque resulting from its elastic deformation and thus counteracts further rolling movement.
  • the torsional stiffness can be influenced with the diameter and length of the torsion bar.
  • the torsional moments acting on the torsion bar and the counter-torques applied by the torsion bar can be influenced by the length of the levers attached to it.
  • the torsion bar is designed once for a specific rail vehicle.
  • the torsional stiffness can then only be increased by replacing the torsional onsstabs change, which is a comparatively complex process.
  • rail vehicles of the same type often have differently designed torsion bars, for example depending on the route served by the rail vehicle, the length of the rail vehicle and/or the seating and equipment of the car body.
  • the object of one embodiment of the present invention is therefore to propose a rail vehicle with which it is possible to provide a remedy for the above-mentioned disadvantages using simple and cost-effective means.
  • a simpler adjustment of the counter-torque that counteracts the rolling movements of the car body about the rolling axis should be made possible.
  • one embodiment of the present invention is based on the object of creating a corresponding roll compensation device.
  • One embodiment of the invention relates to a rail vehicle with a chassis, wherein the chassis
  • chassis frame - a chassis frame, - a set of wheels mounted in the chassis frame, with which the rail vehicle can roll on a railway track, and
  • a hydraulically acting roll compensation device which o has at least one first hydraulic cylinder which is arranged on a first side of the vehicle at a distance from the longitudinal axis and o has at least one second hydraulic cylinder which is arranged on a second side of the vehicle at a distance from the longitudinal axis, wherein o the first hydraulic cylinder and the second hydraulic cylinder interacts with the car body and the chassis frame or with the car body and the wheelset in such a way that they counteract the rolling movements of the car body about the roll axis.
  • a first vehicle side can be understood as the area which, viewed in the direction of travel, is arranged, for example, to the left of the longitudinal axis running centrally through the rail vehicle.
  • the second vehicle area can be arranged, for example, to the right of the longitudinal axis.
  • the first hydraulic cylinder and the second hydraulic cylinder are arranged horizontally spaced apart from one another in relation to the orientation of the rail vehicle during intended use.
  • the first hydraulic cylinder and the second hydraulic cylinder do not have a fixed connection to one another, but are usually connected to one another and/or to a reservoir for a hydraulic medium by means of flexible hoses.
  • the hoses can be comparatively easily adapted to the existing installation situation, particularly due to their flexibility.
  • a torsion bar in contrast, a torsion bar, as is known from the prior art, cannot be adapted to the installation situation or can only be adapted to a limited extent.
  • the proposed roll compensation device increases design freedom in the chassis of the rail vehicle.
  • the space requirement of the proposed roll compensation device is smaller compared to a conventional roll support device, which also benefits design freedom.
  • the hydraulic cylinders have a vibration-damping effect, as a result of which the transmission of sound waves emanating from the car body is reduced. In this respect, sound attenuation is achieved.
  • the roll compensation device can have roll compensation means which interact with the first hydraulic cylinder and the second hydraulic cylinder, the roll compensation means being set up in such a way that the roll compensation device counteracts the roll movements of the car body about the roll axis with a progressive characteristic curve.
  • the characteristic curve describes the counter torque or the counter force, hereinafter referred to as the restoring force, which the roll compensation device counteracts the roll movements of the car body depending on the roll angle, also referred to as the roll angle.
  • Torsion bars have a linear characteristic. Torsion bars are usually designed in such a way that that a certain counter-torque or a certain restoring force must be applied at a certain roll angle. The maximum permissible roll angle is usually used. The counter torque to be applied or the restoring force to be applied must be so large that the maximum permissible roll angle does not increase any further under the expected driving situations.
  • the design of the proposed roll compensation device is also based on the maximum permissible roll angle, where it must apply the specified restoring force or the specified counter-torque so that the maximum permissible roll angle cannot increase further.
  • the proposed roll compensation device since the proposed roll compensation device has a progressive characteristic curve, the counter-torque or restoring force is lower at roll angles below the maximum permissible roll angle, which increases driving comfort and reduces the load on the chassis.
  • the roll compensation means can have at least one hydraulic accumulator connected to the first hydraulic cylinder and to the second hydraulic cylinder.
  • a hydraulic accumulator should be understood to include, among other things, membrane accumulators, bladder accumulators and metal bellows accumulators.
  • a spring or several springs can be compressed instead of the gas, but this or several springs must be compressed. These must then be designed in such a way that they provide a progressive characteristic curve. The provision of a progressive characteristic curve can be achieved using a hydraulic accumulator.
  • the hydraulic accumulator can be arranged at a distance from the hydraulic cylinders, especially where there is enough installation space and/or where the hydraulic accumulator is easily accessible, for example for maintenance and repair work. If you want to operate the rail vehicle in question with a different, in particular progressive, characteristic curve, only the hydraulic accumulator has to be replaced, which is easier and can be done faster compared to replacing a torsion bar.
  • the first hydraulic cylinder has at least a first pressure chamber
  • the second hydraulic cylinder has at least a second pressure chamber
  • the hydraulic accumulator o comprises a first piston accumulator which is connected to the first pressure chamber, and o has a second piston accumulator which is connected to the second pressure chamber.
  • a piston accumulator In a piston accumulator, the gas in a cylinder is separated from the hydraulic medium by means of a piston. During rolling movements, the hydraulic medium displaces the piston in such a way that the gas is compressed, whereby the gas provides the restoring force already mentioned, which follows a progressive characteristic curve. Piston accumulators are robust to use and require little installation space. In addition, the characteristics can be changed relatively easily by replacing the piston accumulators. The remaining roll compensation device can remain unchanged. In another embodiment, you can
  • the first hydraulic cylinder has a primary first pressure chamber and a secondary first pressure chamber and
  • the second hydraulic cylinder has a primary second pressure chamber and a secondary second pressure chamber and
  • the second piston accumulator be connected to the secondary first pressure chamber and the primary second pressure chamber.
  • the hydraulic cylinders are designed as double-acting cylinders, in which both sides of the piston are exposed to the hydraulic medium. Consequently, each of the hydraulic cylinders has two pressure chambers, whereby the piston can be moved purely hydraulically and without the aid of tensile or compressive forces in the hydraulic cylinder.
  • there is a cross-connection of the pressure chambers of the two hydraulic cylinders which ensures that when the two hydraulic cylinders are loaded evenly, i.e. when there are no rolling movements, but for example as a result of a largely uniform loading of the car body, the pistons in the hydraulic cylinders are moved, no or only a negligible restoring force is generated. This ensures that the roll compensation device does not influence the primary suspension or only to a negligible extent.
  • the first hydraulic cylinder has a first piston, which o is connected to a first piston rod, which passes through the secondary first pressure chamber, and o a first displacement body, which passes through the primary first pressure chamber or vice versa, and/or
  • the second hydraulic cylinder has a second piston, which o is connected to a second piston rod, which passes through the secondary second pressure chamber, and o a second displacement body, which passes through the primary second pressure chamber or vice versa.
  • the displacement bodies it is advisable to design the displacement bodies in such a way that their shape within the pressure chambers corresponds to that of the piston rods.
  • the displacement bodies it is advisable for the displacement bodies to have the same diameter as the piston rods. This ensures that the pressure surfaces exposed to the hydraulic medium are the same size on both sides of the pistons.
  • the two hydraulic cylinders act equally in both displacement directions at a given load. In particular, if the load on the two hydraulic cylinders is uniform, no significant restoring force is generated. Compensating means such as throttles or the like, which compensate for restoring forces caused by pressure surfaces of different sizes, are not required, which means that the number of components of the roll compensation device can be kept low.
  • the first hydraulic cylinder may have a first free space into which the first displacement body is immersed to a greater or lesser extent depending on the position of the first piston.
  • the second hydraulic cylinder can have a second free space in which the second connection The displacement body is immersed more or less depending on the position of the second piston. If the first displacement body hits the wall of the first free space, the movement of the first piston is opposed by mechanical resistance and a first end position of the first piston is defined. The same applies to the second piston. This allows the maximum roll angle of the car body to be limited mechanically.
  • the first piston rod has a first cavity which at least partially encloses the first displacement body
  • the second piston rod has a second cavity which at least partially encloses the second displacement body.
  • first displacement body and the second displacement body run at least in sections in the first hollow body of the first piston rod or. in the second hollow body of the second piston rod. This allows the extension of the two hydraulic cylinders to be reduced with respect to the direction of displacement of their pistons.
  • the roll compensation device may have a monitoring unit with monitoring sensors, with which the functionality of the roll compensation device can be monitored.
  • the monitoring sensors can in particular be designed as pressure sensors or include pressure sensors. If the monitoring unit determines that the roll compensation device is no longer functional, a corresponding warning signal can be issued, for example, to the rail vehicle driver, who can then initiate appropriate countermeasures. Additionally or alternatively, the information signal can be forwarded to the control unit of the rail vehicle, which then, for example, reduces the maximum speed of the rail vehicle and / or increases the hardness of the primary suspension. In addition, the warning signal can be used to prepare the repair of the roll compensation device in a depot.
  • the monitoring unit can have a roll angle determination unit for determining the roll angle of the roll movements of the car body about the roll axis.
  • the roll angle can be determined, for example, from the position of the first piston and the second piston or the first piston rod and the second piston rod.
  • proximity switches or displacement sensors can be used for this purpose.
  • the roll angle can be continuously determined and recorded. On the one hand, this can be used to determine whether the roll angle has remained within the specified range or has left it. On the other hand, it can be determined whether the roll angle matches the rest of the driving dynamics of the rail vehicle. Any problems that indicate damage to the rail vehicle, for example the running gear, can be identified promptly and appropriate countermeasures can be initiated. It can also be checked whether the selected design of the roll compensation device and in particular the choice of the progressive characteristic curve is suitable or whether it should be adjusted.
  • the roll compensation device can be checked whether the selected design of the roll compensation device and in particular the choice of the progressive characteristic curve is suitable or whether it should be adjusted.
  • the roll compensation device can be checked whether the
  • the roll compensation device comprises a locking element which can be actuated by the monitoring unit and with which the first hydraulic group and the second hydraulic group can be hydraulically separated.
  • redundancy is created in the event that a hydraulic group is damaged. Then the connection between the two hydraulic groups can be blocked by means of the locking element and the still functional hydraulic group can be operated in such a way that the clearance is not left in the event of the expected rolling movements.
  • the operational safety of the rail vehicle is increased in this embodiment.
  • the chassis can have a secondary suspension that interacts with the chassis frame and the car body. While the primary suspension serves driving safety, the secondary suspension serves comfort. Accordingly, freight trains often have no secondary suspension. With the secondary suspension, the car body can be sprung in such a way that the passengers can travel comfortably.
  • a roll compensation device in particular for a rail vehicle, comprising
  • the roll compensation means are set up in such a way that the roll compensation device counteracts the roll movements of a component interacting with the roll compensation device about its roll axis with a progressive characteristic curve.
  • the roll compensation device can be more easily adapted to the respective installation situation than a rigid torsion bar, particularly due to the flexible hoses and the smaller installation space requirement. As a result, the proposed roll compensation device increases design freedom in the chassis of the rail vehicle.
  • the roll compensation means has at least one hydraulic accumulator connected to the first hydraulic cylinder and to the second hydraulic cylinder.
  • a hydraulic accumulator should be understood to include, among other things, membrane accumulators, bladder accumulators and metal bellows accumulators.
  • There is a gas space in the hydraulic accumulator in which the gas arranged there can be compressed by the hydraulic medium. Due to the compression of the gas, a restoring force acting on the hydraulic medium is created. which follows a progressive characteristic curve.
  • a spring or several springs can be compressed instead of the gas, but this or several springs must be compressed. These must then be designed in such a way that they provide a progressive characteristic curve. Providing a progressive characteristic curve can be achieved comparatively easily using a hydraulic accumulator.
  • the hydraulic accumulator can be arranged at a distance from the hydraulic cylinders, especially where there is enough installation space and/or where the hydraulic accumulator is easily accessible, for example for maintenance and repair work.
  • the first hydraulic cylinder has at least a first pressure chamber
  • the second hydraulic cylinder has at least one second pressure chamber
  • the hydraulic accumulator o comprises a first piston accumulator, which is connected to the first pressure chamber, and o has a second piston accumulator, which is connected to the second pressure chamber.
  • a piston accumulator In a piston accumulator, the gas in a cylinder is separated from the hydraulic medium by means of a piston. During rolling movements, the hydraulic medium displaces the piston in such a way that the gas is compressed, whereby the gas provides the restoring force already mentioned, which follows a progressive characteristic curve. Piston accumulators are robust to use and require little installation space. In addition, the characteristics can be changed relatively easily by replacing the piston accumulators. The remaining roll compensation device can remain unchanged. According to advanced training, you can
  • the first hydraulic cylinder has a primary first pressure chamber and a secondary first pressure chamber and
  • the second hydraulic cylinder has a primary second pressure chamber and a secondary second pressure chamber and
  • the second piston accumulator is connected to the secondary first pressure chamber and the primary second pressure chamber.
  • the hydraulic cylinders are designed as double-acting cylinders, in which both sides of the piston are exposed to the hydraulic medium. Consequently, each of the hydraulic cylinders has two pressure chambers, whereby the piston can be moved purely hydraulically and without tensile or compressive forces in the hydraulic cylinder.
  • there is a cross-connection of the pressure chambers of the two hydraulic cylinders which ensures that when the two hydraulic cylinders are loaded evenly, i.e. when there are no rolling movements, but for example as a result of a largely uniform loading of the car body, the pistons in the Hydraulic cylinders are moved, no or only a negligible restoring force is generated. This ensures that the roll compensation device does not influence the primary suspension or only to a negligible extent.
  • the first hydraulic cylinder has a first piston, which also has o a first piston rod, which passes through the secondary first pressure chamber, and o is connected to a first displacement body, which passes through the primary first pressure chamber or vice versa, and
  • the second hydraulic cylinder has a second piston, which is connected to o a second piston rod, which passes through the secondary second pressure chamber, and o a second displacement body, which passes through the primary second pressure chamber or vice versa.
  • the displacement bodies it is advisable to design the displacement bodies in such a way that their shape within the pressure chambers corresponds to that of the piston rods.
  • the displacement bodies it is advisable for the displacement bodies to have the same diameter as the piston rods. This ensures that the pressure surfaces exposed to the hydraulic medium are the same size on both sides of the pistons.
  • the two hydraulic cylinders act equally in both displacement directions at a given load. In particular, if the load on the two hydraulic cylinders is uniform, no restoring force is generated. Compensating means such as throttles or the like, which compensate for restoring forces caused by pressure surfaces of different sizes, are not required, which means that the number of components of the roll compensation device can be kept low.
  • a further design of the roll compensation device specifies that - the first displacement body passes through both the primary first pressure chamber and the secondary first pressure chamber and
  • the first piston rod has a first cavity which at least partially encloses the first displacement body
  • the second piston rod has a second cavity which at least partially encloses the second displacement body.
  • first displacement body and the second displacement body run at least in sections in the first hollow body of the first piston rod or. in the second hollow body of the second piston rod. This allows the extension of the two hydraulic cylinders to be reduced with respect to the direction of displacement of their pistons.
  • the roll compensation device can have a monitoring unit with monitoring sensors, with which the functionality of the roll compensation device can be monitored.
  • the monitoring sensors can in particular be designed as pressure sensors or include pressure sensors. If the monitoring unit determines that the roll compensation device is no longer functional, a corresponding warning signal can be issued, for example, to the rail vehicle driver, who can then initiate appropriate countermeasures. Additionally or alternatively, the information signal can be forwarded to the control unit of the rail vehicle, which then, for example, sets the maximum speed of the rail vehicle is reduced and/or the hardness of the primary suspension is increased. In addition, the warning signal can be used to prepare the repair of the roll compensation device in a depot.
  • a further embodiment is characterized in that the monitoring unit has a roll angle determination unit for determining the roll angle of the roll movements of the car body about the roll axis.
  • the roll angle can be determined, for example, from the position of the first piston and the second piston or the first piston rod and the second piston rod.
  • proximity switches or displacement sensors can be used for this purpose.
  • the roll angle can be continuously determined and recorded. On the one hand, this can be used to determine whether the roll angle has remained within the specified range or has left it. On the other hand, it can be determined whether the roll angle matches the rest of the driving dynamics of the rail vehicle. Any problems that indicate damage to the rail vehicle, for example the running gear, can be identified promptly and appropriate countermeasures can be initiated. It can also be checked whether the selected design of the roll compensation device and in particular the choice of the progressive characteristic curve is suitable or whether it should be adjusted.
  • the roll compensation device comprises a locking element which can be actuated by the monitoring unit and with which the first hydraulic group and the second hydraulic group can be hydraulically separated.
  • redundancy is created in the event that a hydraulic group is damaged. Then the connection between the two hydraulic groups can be blocked by means of the locking element and the still functional hydraulic group can be operated in such a way that the clearance is not left in the event of the expected rolling movements.
  • the operational safety of the rail vehicle is increased in this embodiment.
  • FIG. 1 shows a basic sectional view through a rail vehicle which has a roll compensation device according to the present invention
  • FIG. 2A shows a first embodiment of the roll compensation device according to the invention based on a basic representation in a first operating state
  • FIG. 2B shows the roll compensation device shown in FIG. 2A in a second operating state
  • 2C shows the roll compensation device shown in FIG. 2A in a third operating state
  • 2D shows the roll compensation device shown in FIG. 2A in a fourth operating state
  • FIG. 3A shows a second embodiment of the roll compensation device according to the invention based on a basic representation in a first operating state
  • FIG. 3B shows the roll compensation device shown in FIG. 3A in a second operating state
  • Figure 4 shows a basic representation of a third embodiment of the roll compensation device
  • FIG. 5 shows two different characteristics.
  • a rail vehicle 10 is shown based on a basic representation.
  • the rail vehicle 10 has a chassis 12 which has a chassis frame 14 .
  • a wheel set 16 is mounted in the chassis frame 14 and has a left wheel 18 and a right wheel 20 in the example shown. With the wheelset 16, the rail vehicle 10 can roll on a rail track 22, which in the example shown includes a left rail 24 and a right rail 28.
  • the chassis 12 also includes a primary suspension 28, which is arranged between the chassis frame 14 and the wheelset 16. By means of the primary suspension 28, the chassis frame 14 is sprung relative to the wheelset 16.
  • the rail vehicle 10 is equipped with a car body 30, which is rotatably supported on the chassis frame 14 with support means 32 about a roll axis A running parallel to the longitudinal axis L of the rail vehicle 10.
  • the support means 32 can have a large number of elements, for example guides, joints and the like, which are not shown separately in Figure 1.
  • the rail vehicle 10 further includes a secondary suspension 34, with which the car body 30 is sprung relative to the chassis frame 14.
  • the rail vehicle 10 also has a roll compensation device 36, which in the example of the rail vehicle 10 shown is arranged between the car body 30 and the chassis frame 14.
  • the roll compensation device 36 acts hydraulically and for this purpose has a first hydraulic cylinder 38 and a second hydraulic cylinder 40, the number of the first hydraulic cylinder 38 and the second hydraulic cylinder 40 being in principle freely selectable.
  • the first hydraulic cylinder 38 is arranged on a first vehicle side 41 and the second hydraulic cylinder 40 on a second vehicle side 42. 1, it should be assumed that the main direction of travel of the rail vehicle 10 runs into the plane of the drawing, so that the first vehicle side 41 should be arranged to the left of the longitudinal axis L and the second vehicle side 42 to the right of the longitudinal axis L.
  • the longitudinal axis L runs centrally through the rail vehicle 10, with the main direction of travel being directed parallel to the longitudinal axis L.
  • the first hydraulic cylinder 38 and the second hydraulic cylinder 40 are spaced apart from one another and arranged within the secondary suspension 34 .
  • FIG. 2A A first exemplary embodiment of the roll compensation device 36x is shown in FIG. 2A based on a basic representation in a first operating state.
  • the already mentioned first hydraulic cylinder 38 and the also already mentioned second hydraulic cylinder 40 are clearly visible.
  • both the first hydraulic cylinder 38 and the second hydraulic cylinder 40 are arranged vertically in the rail vehicle 10, with a horizontal arrangement also being conceivable.
  • the first hydraulic cylinder 38 is equipped with a primary first pressure chamber 44 and a secondary first pressure chamber 44 2 .
  • the primary first pressure chamber 44 is separated from the secondary first pressure chamber 44 2 by means of a first piston 46 .
  • a first piston rod 48 is attached to the first piston 46, which in the exemplary embodiment shown passes through the secondary first pressure chamber 44 2 and, based on the representation selected in FIG. 2A, protrudes downwards from the first hydraulic cylinder 38.
  • At the free end of the first piston rod 48 there is a lower first fastening eye 49, with which the first hydraulic cylinder 38 is connected to the car body 30 or the chassis frame 14. The exact type of connection and the car body 30 are not shown in FIG. 2A.
  • first hydraulic cylinder 38 has a first displacement body 50 which passes through the primary first pressure chamber 44 2 .
  • the first displacement body 50 like the first piston rod 48, is fastened to the first piston 46, with the first displacement body 50 and the first piston rod 48 being fastened to the respective opposite pressure surfaces of the first piston 46.
  • an upper first fastening eye 51 is arranged on the first hydraulic cylinder 38, with which the first hydraulic cylinder 38 is connected to the car body 30 or the chassis frame 14.
  • the second hydraulic cylinder 40 is provided with a primary second pressure chamber 52 2 and a secondary second pressure chamber 52 2 .
  • the primary second pressure chamber 52 2 is also separated from the secondary second pressure chamber 52 2 by means of a second piston 54.
  • the second piston 54 is provided with a second piston rod 56, which passes through the secondary second pressure chamber 52 2 and to which a lower second fastening eyelet 57 is attached.
  • a second displacement body 58 is attached to the second piston 54 and passes through the primary second pressure chamber 52 2 .
  • the second displacement body 58 and the second piston rod 56 are attached to the opposite pressure surfaces of the second piston 54.
  • an upper second fastening eyelet 59 is arranged on the second hydraulic cylinder 40, with which the second hydraulic cylinder 40 is connected to the car body 30 or the chassis frame 14. In this case too, details of the connection are not shown.
  • the primary first pressure chamber 44 2 is connected to the secondary second pressure chamber 52 2 by means of a hydraulic first line 60, so that a hydraulic medium, for example a hydraulic oil, is conveyed back and forth between the primary first pressure chamber 44 2 and the secondary second pressure chamber 52 2 can .
  • the secondary first pressure chamber 44 2 and the primary second pressure chamber 52 2 are correspondingly connected using a hydraulic second line 62 .
  • the roll compensation device 36 2 includes roll compensation means 64, which interact with the first hydraulic cylinder 38 and the second hydraulic cylinder 40 in such a way that the roll compensation device 36 2 has a progressive characteristic. never counteracts the rolling movements of the car body 30 about the rolling axis A.
  • the roll compensation means 64 include a hydraulic accumulator 66, which in the exemplary embodiment shown has a first piston accumulator 68 and a second piston accumulator 70.
  • a first gas space 71 and a first fluid space 72 are arranged in the first piston accumulator 68 and are separated from one another by a first separating piston 73 .
  • a second gas space 74 and a second fluid space 75 are provided in the second piston accumulator 70, which are separated from a second separating piston 76.
  • the first fluid space 72 is connected to the hydraulic first line 60 and consequently to the primary first pressure space 44 and the secondary second pressure space 52 2 .
  • the second fluid space 75 is connected to the hydraulic second line 62 and consequently to the secondary first pressure space 44 2 and the primary second pressure space 52 2 .
  • the roll compensation device 36 2 has a monitoring unit 78 with which the functionality of the roll compensation device 36 2 can be monitored.
  • the monitoring unit 78 includes monitoring sensors 81, which have a first pressure sensor 79, which is arranged in the hydraulic first line 60, and a second pressure sensor 80, which is arranged in the hydraulic second line 62.
  • the roll compensation device 36 2 is equipped with a roll angle determination unit 82 with which the roll angle a of the roll movements of the car body 30 about the roll axis A can be determined.
  • the roll angle determination unit 82 comprises a first displacement sensor 84, which in this case interacts without contact with the first piston rod 48, and a second displacement sensor 86, which also interacts without contact with the second piston rod 56.
  • the rail vehicle has a control unit 88 with which the entire rail vehicle 10 or parts thereof can be controlled.
  • the monitoring unit 78 and the roll angle determination unit 82 generate corresponding signals, which they transmit to the control unit 88 using transmission means not shown here.
  • the functionality of the roll compensation device 36x of the rail vehicle 10 is described in more detail below.
  • the lower first fastening eye 49 and the lower second fastening eye 57 are fastened to the car body 30 and the upper first fastening eye 51 and the upper second fastening eye 59 are fastened to the chassis frame 14.
  • the first operating state shown in Figure 2A can, for example, show the rail vehicle 10 at a standstill in the unloaded state, so that the first piston 46 and the second piston 54 are in a starting position.
  • the weight force acting on the first hydraulic cylinder 38 and the second hydraulic cylinder 40 increases accordingly, as a result of which the roll compensation device 36x changes from the first operating state a second operating state shown in Figure 2B is transferred.
  • the first piston rod 48 and the second piston rod 56 are pulled downwards evenly.
  • the car body 30 lowers slightly, but does not rotate about the roll axis A.
  • the first piston 46 and the second piston 54 also move evenly within the first hydraulic cylinder 38 and . inside the second hydraulic cylinder 40 downwards.
  • the same also applies to the first displacement body 50 and the second displacement body 58.
  • FIGS. 2A to 3B a connecting line V between the first piston 46 and the second piston 54 is shown in FIGS. 2A to 3B. If one compares the course of the connecting line V in FIGS. 2A and 2B, it can be seen that it is shifted downwards in parallel during the transition from the first operating state to the second operating state.
  • the hydraulic medium which is located in the secondary first pressure chamber 44 2 , is conveyed by the first piston 46 out of the secondary first pressure chamber 44 2 and through the hydraulic first line into the primary second pressure chamber 52 2 . Accordingly, the hydraulic medium is conveyed from the secondary second pressure chamber 52 2 through the hydraulic second line 62 into the primary first pressure chamber 44 2 . Since the available volume in the primary first pressure chamber 44 2 and in the secondary second pressure chamber 52 2 is not changed in total, during the transition from the first operating state to the second operating state only the hydraulic medium is conveyed accordingly, without being in the hydraulic first A significant increase in pressure would be recorded in line 60. The same applies to the hydraulic second line 62. As a result, there is no compression of the gas in the first gas space 71 of the first piston accumulator 68 or in the second gas space 74 of the second piston accumulator 70. A restoring force F is therefore not generated.
  • the roll compensation device 36 2 is in a third state.
  • the car body 30 carries out a rolling movement about the rolling axis A.
  • the car body 30 is rotated clockwise with a roll angle a about the roll axis A, for example as a result of a left-directed curve, in which a right-directed centrifugal force acts on the car body 30.
  • a roll angle a is only shown in principle, without any claim to geometric correctness being made.
  • the first piston 46 is moved upwards and the second piston 54 is moved downwards, which can be seen from a comparison of the course of the connecting line V in FIGS. 2A and 2C.
  • the sum of the volumes of the primary first pressure chamber 44 and the secondary second pressure chamber 52 2 decreases, while the sum of the volumes of the secondary first pressure chamber 44 2 and the primary second pressure chamber 52 2 increases.
  • the result of this is that part of the hydraulic medium is pressed out of the hydraulic first line 60 into the first fluid space 72 and part of the hydraulic medium is sucked out of the second fluid space 75 into the hydraulic second line 62 .
  • the gas in the first gas space 71 is therefore compressed, whereby a restoring force F acts on the first separating piston 73, which follows a progressive characteristic curve, so that the restoring force F increases more and more as the roll angle a increases.
  • roll compensation device 36 2 provides an ever-increasing resistance to the roll movement as the roll angle a increases. From a certain roll angle a, the centrifugal force acting on the car body 30 is no longer large enough to further rotate the car body 30 about the roll axis A against the resistance provided by the roll compensation device 36 2 . Then there is a balance of forces or moments on the car body 30 and the car body 30 no longer rotates. If the centrifugal force decreases, the first separating piston 73 is pressed downwards due to the restoring force F generated by the gas in the first gas space 71 and the roll compensation device 36 2 is returned to the operating state shown in FIG. 2A or 2B. A fourth operating state is shown in FIG. 2D.
  • the car body 30 carries out a rolling movement which is directed counterclockwise about the rolling axis A.
  • the roll axis A runs in such a way that the second piston 54 is moved upwards, but the first piston 46 maintains its starting position shown in FIG. 2A.
  • the hydraulic medium Due to the upward movement of the second piston 54, the hydraulic medium is pressed out of the primary second pressure chamber 52 2 and conveyed into the second fluid chamber 75 of the second piston accumulator 70, so that the gas in the second gas chamber 74 is compressed and a restoring force F, which is also one follows a progressive characteristic curve.
  • the rolling movement is opposed by resistance, as already described with reference to FIG. 2C. Otherwise, the statements made in FIG. 2C apply accordingly to the fourth operating state.
  • FIG. 3A shows a second embodiment of the roll compensation device 36 2 according to the invention in a first operating state, which essentially corresponds to the operating state described in FIG. 2A.
  • the first displacement body 50 of the first hydraulic cylinder 38 passes through both the primary first pressure chamber 44 2 and the secondary second pressure chamber 44 2 .
  • the first displacement body 50 also passes through the first piston 46.
  • the first piston rod 48 has a first cavity 90 into which the first displacement body 50 projects at least in sections.
  • the second piston 54 has a second one Cavity 92 on.
  • the first displacement body 50 in the roll compensation device 36 2 according to the second embodiment is fixedly arranged in the first hydraulic cylinder 38 and does not follow the movement of the first piston 46.
  • the second displacement body 58 of the second hydraulic cylinder 40 is fixedly arranged in the first hydraulic cylinder 38 and does not follow the movement of the first piston 46.
  • FIG. 3B shows a second operating state of the roll compensation device 36 2 according to the second embodiment, which essentially corresponds to the third operating state of the roll compensation device 36 2 according to the first embodiment shown in FIG. 2C, where j
  • the car body 30 carries out a clockwise rolling movement.
  • the first hydraulic cylinder 38 of the roll compensation device 36 2 has a first free space 94 above the primary first pressure chamber 44 2 . Accordingly, the second hydraulic cylinder 40 is provided with a second free space 95 (see, for example, FIG. 2A). Depending on the position of the first piston 46, the first displacement body 50 dips more or less far into the first free space 94. The same applies to the second displacement body 58 with regard to the second free space 95. It should be noted that in the third operating state shown in FIG. 2C, the first displacement body 50 abuts against the upper end wall of the first hydraulic cylinder 38 and in the fourth operating state shown in FIG. 2D, the second displacement body 58 abuts against the upper end wall of the second hydraulic cylinder 40.
  • the first hydraulic cylinder 38 or the second hydraulic cylinder 40 are moved "on block” and the roll Movement is opposed by further mechanical resistance.
  • Such mechanical resistance is not provided in the roll compensation device 36 2 according to the second embodiment.
  • the first free space 94 and the second free space 95 can be saved there, which is why the first hydraulic cylinder 38 and the second hydraulic cylinder 40 of the roll compensation device 36 2 according to the second embodiment are based on the direction of displacement of the first piston 46 or of the second piston 54 is shorter than the first hydraulic cylinder 38 and the second hydraulic cylinder 40 of the roll compensation device 36 2 according to the first embodiment.
  • a third embodiment of a roll compensation device 363 is shown in FIG. 4 based on a basic representation.
  • the roll compensation device 36 3 according to the third embodiment comprises a first hydraulic group 96 and a second hydraulic group 97.
  • the first hydraulic group 96 and the second hydraulic group 97 each have a first hydraulic cylinder 38 and a second hydraulic cylinder 40, each of which is connected to a hydraulic accumulator 66.
  • the first hydraulic cylinder 38 , the second hydraulic cylinder 40 and the hydraulic accumulator 66 are constructed as described for the first embodiment and the second embodiment of the roll compensation device 36 2 , 36 2 . It is also possible to provide only one common hydraulic accumulator 66 for the first hydraulic group 96 and the second hydraulic group 97.
  • the first hydraulic group 96 is hydraulically connected to the second hydraulic group 97, with a blocking element 98, for example a throttle or a blocking valve, being provided, which is actuated by the monitoring unit 78 can ensure that the first hydraulic group can be hydraulically separated from the second hydraulic group. If the monitoring unit 78 (see, for example, FIG. 2A) registers a pressure drop in the first hydraulic group 96, which can result from a leak, the monitoring unit 78 can actuate the locking element 98, so that the first hydraulic group 96 is hydraulically separated from the second hydraulic group 97 is . The pressure loss in the first hydraulic group 96 is then not transferred to the second hydraulic group 97.
  • a blocking element 98 for example a throttle or a blocking valve
  • the first hydraulic cylinder 38 and the second hydraulic cylinder 40 of the second hydraulic group 97 can then continue to counteract the rolling movements of the car body 30.
  • the second hydraulic group 97 can be operated in such a way that the clearance is not left in the event of the expected rolling movements.
  • a torsion bar characteristic curve KLT and a piston accumulator characteristic curve KLK are shown in FIG.
  • the characteristic curves represent the relationship between the roll angle a and the restoring force F. It can be seen that the torsion bar characteristic curve KLT has a linear course. If the roll angle a increases by a certain amount, the restoring force F also increases in a constant ratio.
  • the piston accumulator characteristic curve KLK has a progressive course. Although the restoring force F also increases here with increasing roll angles a, this increase is smaller with smaller roll angles a than with larger roll angles a. In other words, the roll compensation device 36 equipped with a piston accumulator becomes harder as the roll angle a increases.
  • the roll angle a at the intersection of the torsion bar characteristic curve KLT and the piston accumulator curve Characteristic curve KLK should be the maximum permissible roll angle a. Due to the progressive course of the piston accumulator characteristic curve KLK, the restoring force F is lower when the roll angle a is below the maximum permissible roll angle a than when using torsion bars. The roll compensation is therefore softer and therefore more comfortable when using piston accumulators. However, if the maximum permissible roll angle a is exceeded, the restoring force F is higher when using piston accumulators than when using torsion bars. In this respect, the probability of the clearance being left is lower when using piston accumulators than when using torsion bars.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug (10) mit einem Fahrwerk (12), wobei das Schienenfahrzeug (10) einen auf dem Fahrwerkrahmen (14) mit Abstützmitteln (32) um eine parallel zur Längsachse (L) des Schienenfahrzeugs (10) verlaufenden Wankachse (A) drehbar abgestützten Wagenkasten (30), und eine hydraulisch wirkende Wankkompensationseinrichtung (36) umfasst, welche zumindest einen ersten Hydraulikzylinder (38), der auf einer ersten Fahrzeugseite (41) beabstandet von der Längsachse (L) angeordnet ist und zumindest einen zweiten Hydraulikzylinder (40) aufweist, der auf einer zweiten Fahrzeugseite (42) beabstandet von der Längsachse (L) angeordnet ist, wobei der erste Hydraulikzylinder (38) und der zweite Hydraulikzylinder (40) mit dem Wagenkasten (30) und dem Fahrwerkrahmen (14) oder mit dem Wagenkasten (30) und dem Radsatz (16) derart zusammenwirken, dass sie den Wankbewegungen des Wagenkastens (30) um die Wankachse (A) entgegenwirken. Ferner betrifft die Erfindung eine Wankkompensationseinrichtung (36) als solche.

Description

Schienenfahrzeug mit einem Fahrwerk und einer Wankkompensationseinrichtung sowie Wankkompensationseinrichtung insbesondere für ein Schienenfahrzeug
Die vorliegende Erfindung betri f ft ein Schienenfahrzeug mit einem Fahrwerk und einer Wankkompensationseinrichtung . Zudem betri f ft die vorliegende Erfindung eine Wankkompensationseinrichtung insbesondere für ein Schienenfahrzeug .
Schienenfahrzeuge weisen einen sogenannten Wagenkasten auf , in welchem sich die zu transportierenden Güter und/oder Passagiere während der Fahrt befinden . Bei Schienenfahrzeugen ist der Wagenkasten üblicherweise gegenüber den Radsätzen mit einer oder mehreren Federstufen federnd gelagert . Die bei einer Bogenfahrt auftretende , quer zur Fahrbewegung und damit quer zur Längsachse des Schienenfahrzeugs wirkende Zentri fugalbeschleunigung verursacht wegen des vergleichsweise hoch liegenden Schwerpunkts des Wagenkastens die Tendenz des Wagenkastens , sich gegenüber den Radeinheiten nach bogenaußen zu neigen, infolgedessen der Wagenkasten eine Wankbewegung um eine zur Längsachse parallel verlaufende Wankachse aus führt . Solche Wankbewegungen sind oberhalb bestimmter Grenzwerte zum einen dem Fahrkomfort abträglich . Zum anderen können oberhalb dieser Grenzwerte liegende Wankbewegungen dazu führen, dass der Wagenkasten den zulässigen Lichtraum verlässt , wodurch es zu Kollisionen mit in der Umgebung des Wagenkastens befindlichen Gegenständen wie Tunnelwänden oder Wagenkästen anderer Schienenfahrzeuge kommen könnte . Darüber hinaus stellen die Wankbewegungen eine Belastung für das Fahrwerk dar . Zudem kann es infolge zu starker Wankbewegungen zu einem Entgleisen des Schienenfahrzeugs kommen . Um zu starke Wankbewegungen zu verhindern, werden in der Regel Wankstützeinrichtungen eingesetzt . Deren Aufgabe ist es , der Wankbewegung des Wagenkastens einen Widerstand entgegenzusetzen, um sie zu mindern, während die Hub- und Tauchbewegungen des Wagenkastens gegenüber dem Fahrwerk nicht behindert werden sollen . Wankstützeinrichtungen weisen typischerweise einen sich senkrecht zur Längsachse des Schienenfahrzeugs erstreckende Torsionsstab auf , wie er beispielsweise aus der EP 1 075 407 Bl bekannt ist . Dieser Torsionsstab ist mit auf beiden Fahrzeugseiten drehfest angebrachten Hebeln versehen, die sich in Längsrichtung erstrecken . Diese Hebel sind wiederum mit Lenkern oder dergleichen verbunden, welche kinematisch parallel zu den Federeinrichtungen des Fahrzeugs angeordnet sind . Beim Einfedern der Federeinrichtungen des Fahrzeugs werden die auf dem Torsionsstab sitzenden Hebel über die mit ihnen verbundenen Lenker in eine Drehbewegung versetzt .
Kommt es bei einer Bogenfahrt zu einer Wankbewegung mit unterschiedlichen Federwegen der Federeinrichtungen auf den beiden Seiten des Schienenfahrzeugs , ergeben sich hieraus unterschiedliche Drehwinkel der auf dem Torsionsstab sitzenden Hebel . Der Torsionsstab wird demgemäß mit einem Torsionsmoment beaufschlagt , welches er j e nach seiner Torsionsstei figkeit bei einem bestimmten Torsionswinkel mit einem aus seiner elastischen Verformung resultierenden Gegenmoment ausgleicht und so einer weitere Wankbewegung entgegenwirkt . Die Torsionssteifigkeit kann mit dem Durchmesser und der Länge des Torsionsstabs beeinflusst werden . Zudem können die auf den Torsionsstab wirkenden Torsionsmomente und die vom Torsionsstab aufgebrachten Gegenmomente mit der Länge der an ihm befestigten Hebel beeinflusst werden . Der Torsionsstab wird einmal für ein bestimmtes Schienenfahrzeug ausgelegt . Anschließend lässt sich die Torsionsstei figkeit nur durch einen Austausch des Torsi- onsstabs ändern, was ein vergleichsweise aufwendiger Vorgang ist . In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass Schienenfahrzeuge desselben Typs häufig unterschiedlich ausgelegte Torsionsstäbe aufweisen, beispielsweise in Abhängigkeit der von Schienenfahrzeug bedienten Strecke , der Länge des Schienenfahrzeugs und/oder der Bestuhlung und Ausstattung des Wagenkastens .
Hintergrundinformationen zum technischen Gebiet , auf welchem die vorliegende Erfindung angesiedelt ist , sind aus der CN 114109930 A, der FR 2434739 Al , der US 3614931 Al , der EP 3330113 Al , der US 3871635 Al , der FR 2988332 Al und der GB 521741 A zu entnehmen .
Aufgabe einer Aus führungs form der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Schienenfahrzeug vorzuschlagen, mit welchem es mit einfachen und kostengünstigen Mitteln möglich ist , eine Abhil fe für die oben genannten Nachteile zu schaf fen . Insbesondere soll eine einfachere Anpassung des den Wankbewegungen des Wagenkastens um die Wankachse entgegenwirken Gegenmoments ermöglicht werden . Des Weiteren liegt einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde , eine entsprechende Wankkompensationseinrichtung zu schaf fen .
Diese Aufgabe wird mit den in den Ansprüchen 1 und 11 angegebenen Merkmalen gelöst . Vorteilhafte Aus führungs formen sind Gegenstand der Unteransprüche .
Eine Aus führungs form der Erfindung betri f ft ein Schienenfahrzeug mit einem Fahrwerk, wobei das Fahrwerk
- einen Fahrwerkrahmen, - einen im Fahrwerkrahmen gelagerten Radsatz , mit welchem das Schienenfahrzeug auf einem Schienenweg abrollen kann, und
- eine mit dem Radsatz und dem Fahrwerkrahmen zusammenwirkende Primärf ederung, aufweist und das Schienenfahrzeug
- einen auf dem Fahrwerkrahmen mit Abstützmitteln um eine parallel zur Längsachse des Schienenfahrzeugs verlaufenden Wankachse drehbar abgestützten Wagenkasten, und
- eine hydraulisch wirkende Wankkompensationseinrichtung umfasst , welche o zumindest einen ersten Hydraulikzylinder, der auf einer ersten Fahrzeugseite beabstandet von der Längsachse angeordnet ist und o mindestens einen zweiten Hydraulikzylinder aufweist , der auf einer zweiten Fahrzeugseite beabstandet von der Längsachse angeordnet ist , wobei o der erste Hydraulikzylinder und der zweite Hydraulikzylinder mit dem Wagenkasten und dem Fahrwerkrahmen oder mit dem Wagenkasten und dem Radsatz derart Zusammenwirken, dass sie den Wankbewegungen des Wagenkastens um die Wankachse entgegenwirken .
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann unter einer ersten Fahrzeugseite der Bereich verstanden werden, welcher in Fahrtrichtung gesehen beispielsweise links der mittig durch das Schienenfahrzeug verlaufenden Längsachse angeordnet ist . Entsprechend kann der zweite Fahrzeugbereich beispielsweise rechts von der Längsachse angeordnet sein . Der erste Hydraulikzylinder und der zweite Hydraulikzylinder sind bezogen auf die Ausrichtung des Schienenfahrzeugs im bestimmungsgemäßen Gebrauch hori zontal beabstandet voneinander angeordnet . Der erste Hydraulikzylinder und der zweite Hydraulikzylinder weisen keine feste Verbindung miteinander auf , sondern sind üblicherweise mittels flexibler Schläuche miteinander und/oder mit einem Reservoir für ein Hydraulikmedium verbunden . Die Schläuche können insbesondere aufgrund ihrer Flexibilität vergleichsweise einfach an die vorhandene Einbausituation angepasst werden . Ein Torsionsstab, wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist , lässt sich im Gegensatz dazu nicht oder nur in begrenztem Umfang an die Einbausituation anpassen . Infolgedessen erhöht die vorschlagsgemäße Wankkompensationseinrichtung eine erhöhte Gestaltungs freiheit im Fahrwerk des Schienenfahrzeugs . Zudem ist der Platzbedarf der vorschlagsgemäßen Wankkompensationseinrichtung im Vergleich zu einer herkömmlichen Wankstützeinrichtung geringer, was ebenfalls der Gestaltungs freiheit zugute kommt . Darüber hinaus wirken die Hydraulikzylinder vibrationsdämpfend, infolgedessen die Übertragung von Schallwellen, die vom Wagenkasten ausgehen, verringert wird . Insofern wird eine Schalldämpfung erreicht .
Nach Maßgabe einer weiteren Aus führungs form kann die Wankkompensationseinrichtung mit dem ersten Hydraulikzylinder und dem zweiten Hydraulikzylinder zusammenwirkende Wankkompensationsmittel aufweisen, wobei die Wankkompensationsmittel derart eingerichtet sind, dass die Wankkompensationseinrichtung mit einer progressiven Kennlinie den Wankbewegungen des Wagenkastens um die Wankachse entgegenwirkt .
Die Kennlinie beschreibt das Gegenmoment oder die Gegenkraft , im Folgenden als Rückstellkraft bezeichnet , welche die Wankkompensationseinrichtung in Abhängigkeit vom Wankwinkel , auch als Rollwinkel bezeichnet , den Wankbewegungen des Wagenkastens entgegensetzt . Torsionsstäbe haben eine lineare Kennlinie . Die Auslegung von Torsionsstäben erfolgt üblicherweise derart , dass bei einem bestimmten Wankwinkel ein bestimmtes Gegenmoment oder eine bestimmte Rückstellkraft aufgebracht werden muss . Dabei wird meistens der maximal zulässige Wankwinkel verwendet . Das auf zubringende Gegenmoment oder die auf zubringende Rückstellkraft muss dabei so groß sein, dass sich unter den zu erwartenden Fahrsituationen der maximal zulässige Wankwinkel nicht weiter vergrößert . Die Auslegung der vorschlagsgemäßen Wankkompensationseinrichtung wird ebenfalls auf den maximal zulässigen Wankwinkel bezogen, wo sie die vorgegebene Rückstellkraft oder das vorgegebene Gegenmoment aufbringen muss , damit sich der maximal zulässige Wankwinkel nicht weiter vergrößern kann . Da die vorschlagsgemäße Wankkompensationseinrichtung aber eine progressive Kennlinie aufweist , ist das Gegenmoment oder die Rückstellkraft bei unterhalb des maximal zulässigen Wankwinkel liegenden Wankwinkeln geringer, wodurch der Fahrkomfort steigt und die Belastung des Fahrwerks reduziert wird .
In einer weitergebildeten Aus führungs form können die Wankkompensationsmittel zumindest einen mit dem ersten Hydraulikzylinder und mit dem zweiten Hydraulikzylinder verbundenen Hydraulikspeicher aufweisen . Unter einem Hydraulikspeicher sollen unter anderem Membranspeicher, Blasenspeicher und Metallbalgspeicher verstanden werden . Im Hydraulikspeicher ist ein Gasraum vorhanden, in welchem das dort angeordnete Gas vom Hydraulikmedium komprimiert werden kann . Aufgrund der Komprimierung des Gases wird eine auf das Hydraulikmedium wirkende Rückstellkraft erzeugt , welche einer progressiven Kennlinie folgt . Alternativ kann anstelle des Gases auch eine Feder oder mehrere Federn komprimiert werden, allerdings muss diese bzw . müssen diese dann so gestaltet sein, dass sie eine progressive Kennlinie bereitstellt . Das Bereitstellen einer progressiven Kennlinie lässt sich mittels eines Hydraulikspeichers ver- gleichsweise einfach realisieren . Zudem kann der Hydraulikspeicher beabstandet von den Hydraulikzylindern angeordnet werden, insbesondere dort , wo genügend Bauraum vorhanden ist und/oder wo der Hydraulikspeicher gut zugänglich ist , beispielsweise für Wartungs- und Reparaturarbeiten . Will man das betref fende Schienenfahrzeug mit einer anderen, insbesondere progressiven Kennlinie betreiben, muss nur der Hydraulikspeicher ausgetauscht werden, was im Vergleich zum Austausch eines Torsionsstabs einfacher ist und schneller erledigt werden kann .
Bei einer weitergebildeten Aus führungs form können
- der erste Hydraulikzylinder zumindest einen ersten Druckraum und
- der zweite Hydraulikzylinder zumindest einen zweiten Druckraum aufweisen und
- der Hydraulikspeicher o einen ersten Kolbenspeicher, der mit dem ersten Druckraum verbunden ist , und o einen zweiten Kolbenspeicher aufweist , der mit dem zweiten Druckraum verbunden ist , umfassen .
Bei einem Kolbenspeicher ist in einem Zylinder das Gas mittels eines Kolbens vom Hydraulikmedium getrennt . Das Hydraulikmedium verschiebt bei Wankbewegungen den Kolben derart , dass das Gas komprimiert wird, wodurch das Gas die bereits erwähnte Rückstellkraft bereitstellt , welche einer progressiven Kennlinie folgt . Kolbenspeicher sind robust in der Anwendung und benötigen wenig Bauraum . Zudem können die Kennlinien relativ einfach dadurch geändert werden, dass die Kolbenspeicher ausgetauscht werden . Die übrige Wankkompensationseinrichtung kann dabei unverändert bleiben . Bei einer weiteren Aus führungs form können
- der erste Hydraulikzylinder einen primären ersten Druckraum und einen sekundären ersten Druckraum und
- der zweite Hydraulikzylinder eine primären zweiten Druckraum und einen sekundären zweiten Druckraum aufweisen und
- der erste Kolbenspeicher mit dem primären ersten Druckraum und dem sekundären zweiten Druckraum und
- der zweite Kolbenspeicher mit dem sekundären ersten Druckraum und dem primären zweiten Druckraum verbunden sein .
In dieser Aus führungs form sind die Hydraulikzylinder als doppelt wirkende Zylinder ausgeführt , bei denen beide Seiten des Kolbens mit dem Hydraulikmedium beaufschlagt sind . Folglich weist j eder der Hydraulikzylinder zwei Druckräume auf , wodurch der Kolben rein hydraulisch und ohne Zuhil fenahme von Zugoder Druckkräften im Hydraulikzylinder verschoben werden kann . In dieser Aus führungs form liegt eine Kreuzschaltung der Druckräume der beiden Hydraulikzylinder vor, wodurch erreicht wird, dass bei einer gleichmäßigen Belastung der beiden Hydraulikzylinder, also dann, wenn keine Wankbewegungen vorliegen, aber beispielsweise infolge einer weitgehend gleichmäßigen Beladung des Wagenkastens die Kolben in den Hydraulikzylindern verschoben werden, keine oder nur eine zu vernachlässigende Rückstellkraft erzeugt wird . Hierdurch wird erreicht , dass die Wankkompensationseinrichtung die Primärf ederung nicht oder nur in vernachlässigbarem Umfang beeinflusst .
Eine weitergebildete Aus führungs form kann sich dadurch auszeichnen, dass
- der erste Hydraulikzylinder einen ersten Kolben aufweist , der o mit einer ersten Kolbenstange , welche den sekundären ersten Druckraum durchläuft , und o einem ersten Verdrängungskörper verbunden ist , der den primären ersten Druckraum durchläuft oder umgekehrt , und/oder
- der zweite Hydraulikzylinder einen zweiten Kolben aufweist , der o mit einer zweiten Kolbenstange , welche den sekundären zweiten Druckraum durchläuft , und o einem zweiten Verdrängungskörper verbunden ist , der den primären zweiten Druckraum durchläuft oder umgekehrt .
Dabei bietet es sich an, die Verdrängungskörper so zu gestalten, dass ihre Form innerhalb der Druckräume derj enigen der Kolbenstangen entspricht . Insbesondere bietet es sich an, dass die Verdrängungskörper denselben Durchmesser wie die Kolbenstangen haben . Hierdurch wird erreicht , dass die mit den Hydraulikmedium beaufschlagten Druckflächen auf beiden Seiten der Kolben gleichgroß sind . Infolgedessen wirken die beiden Hydraulikzylinder bei einer gegebenen Belastung in beide Verschieberichtungen gleich . Insbesondere wird bei einer gleichmäßigen Belastung auf die beiden Hydraulikzylinder keine nennenswerte Rückstellkraft erzeugt . Ausgleichsmittel wie Drosseln oder dergleichen, die aufgrund von unterschiedlich großen Druckflächen hervorgerufene Rückstellkräfte ausgleichen, sind nicht erforderlich, wodurch die Anzahl der Bauteile der Wankkompensationseinrichtung gering gehalten werden kann . Dabei kann es sich anbieten, dass der erste Hydraulikzylinder einen ersten Freiraum aufweist , in welchen der erste Verdrängungskörper j e nach Stellung des ersten Kolbens mehr oder weniger weit eintaucht . Entsprechend kann der zweite Hydraulikzylinder einen zweiten Freiraum aufweisen, in welchen der zweite Ver- drängungskörper j e nach Stellung des zweiten Kolbens mehr oder weniger weit eintaucht . Schlägt der erste Verdrängungskörper an die Wandung des ersten Freiraums an, wird der Bewegung des ersten Kolbens ein mechanischer Widerstand entgegengesetzt und eine erste Endstellung des ersten Kolbens definiert . Entsprechendes gilt für den zweiten Kolben . Hierdurch kann der maximale Wankwinkel des Wagenkastens mechanisch begrenzt werden .
Nach Maßgabe einer weiteren Aus führungs form können
- der erste Verdrängungskörper sowohl den primären ersten Druckraum als auch den sekundären ersten Druckraum durchlaufen und
- die erste Kolbenstange einen ersten Hohlraum aufweisen, der den ersten Verdrängungskörper zumindest abschnittsweise umschließt und
- der zweite Verdrängungskörper sowohl den primären zweiten Druckraum als auch den sekundären zweiten Druckraum durchlaufen und
- die zweite Kolbenstange einen zweiten Hohlraum aufweisen, der den zweiten Verdrängungskörper zumindest abschnittsweise umschließt .
In dieser Aus führungs form verlaufen der erste Verdrängungskörper und der zweite Verdrängungskörper zumindest abschnittsweise im ersten Hohlkörper der ersten Kolbenstange bzw . im zweiten Hohlkörper der zweiten Kolbenstange . Hierdurch kann die Erstreckung der beiden Hydraulikzylinder bezüglich der Verschieberichtung ihrer Kolben verringert werden .
Bei einer weiteren Aus führungs form kann es sich anbieten, dass die Wankkompensationseinrichtung eine Überwachungseinheit mit Überwachungssensoren aufweist , mit welcher die Funktions fähigkeit der Wankkompensationseinrichtung überwacht werden kann . Die Überwachungssensoren können insbesondere als Drucksensoren ausgestaltet sein oder Drucksensoren umfassen . Wenn die Über- wachungseinheit feststellt , dass die Funktions fähigkeit der Wankkompensationseinrichtung nicht mehr gegeben ist , kann ein entsprechendes Hinweissignal beispielsweise an den Schienenfahrzeugführer ausgegeben werden, der dann entsprechende Gegenmaßnahmen einleiten kann . Zusätzlich oder alternativ kann das Hinweissignal an die Steuereinheit des Schienenfahrzeugs weitergeleitet werden, welche dann beispielsweise die maximale Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs verringert und/oder die Härte der Primärf ederung erhöht . Zudem kann das Hinweissignal dazu verwendet werden, in einem Betriebswerk die Reparatur der Wankkompensationseinrichtung vorzubereiten .
Nach Maßgabe einer weiteren Aus führungs form kann die Überwa- chungseinheit eine Wankwinkelbestimmungseinheit zum Bestimmen des Wankwinkels der Wankbewegungen des Wagenkastens um die Wankachse aufweisen . Der Wankwinkel kann beispielsweise aus der Stellung des ersten Kolbens und des zweiten Kolbens oder der ersten Kolbenstange und der zweiten Kolbenstange ermittelt werden . Hierzu können beispielsweise Näherungsschalter oder Wegsensoren eingesetzt werden . Der Wankwinkel kann fortlaufend ermittelt und auf gezeichnet werden . Hieraus lässt sich einerseits ermitteln, ob der Wankwinkel im vorgegebenen Bereich geblieben oder diesen verlassen hat . Andererseits lässt sich ermitteln, ob der Wankwinkel zum übrigen fahrdynamischen Zustand des Schienenfahrzeugs passt . Auf fälligkeiten, die auf Schäden des Schienenfahrzeugs , beispielsweise des Fahrwerks hindeuten, können zeitnah erkannt und entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet werden . Auch kann überprüft werden, ob die gewählte Auslegung der Wankkompensationseinrichtung und insbesondere die Wahl der progressiven Kennlinie geeignet ist oder ob diese angepasst werden sollte . In einer weitergebildeten Aus führungs form kann die Wankkompensationseinrichtung
- eine erste Hydraulikgruppe mit einem ersten Hydraulikzylinder und einem zweiten Hydraulikzylinder und
- eine zweite Hydraulikgruppe mit einem ersten Hydraulikzylinder und einem zweiten Hydraulikzylinder aufweisen, wobei
- die erste Hydraulikgruppe und die zweite Hydraulikgruppe hydraulisch miteinander verbunden sind, und
- die Wankkompensationseinrichtung ein von der Überwachungseinheit betätigbares Sperrorgan umfasst , mit welchem die erste Hydraulikgruppe und die zweite Hydraulikgruppe hydraulisch getrennt werden können .
In dieser Aus führungs form wird eine Redundanz geschaf fen für den Fall , dass eine Hydraulikgruppe beschädigt ist . Dann kann mittels des Sperrorgans die Verbindung zwischen den beiden Hydraulikgruppen gesperrt und die noch funktions fähige Hydraulikgruppe so betrieben werden, dass bei den zu erwartenden Wankbewegungen der Lichtraum nicht verlassen wird . Die Betriebssicherheit des Schienenfahrzeugs wird in dieser Aus führungs form erhöht .
Bei einer weitergebildeten Aus führungs form kann das Fahrwerk eine mit dem Fahrwerkrahmen und dem Wagenkasten zusammenwirkende Sekundärf ederung aufweisen . Während die Primärf ederung der Fahrsicherheit dient , dient die Sekundärf ederung dem Komfort . Entsprechend weisen Güterzüge häufig keine Sekundärf ederung auf . Mit der Sekundärf ederung kann der Wagenkasten so gefedert werden, dass für die Passagiere ein komfortables Reisen ermöglicht wird . Eine Ausbildung der Erfindung betri f ft eine Wankkompensationseinrichtung insbesondere für ein Schienenfahrzeug, umfassend
- einen ersten Hydraulikzylinder,
- einen zweiten Hydraulikzylinder, und
- mit dem ersten Hydraulikzylinder und dem zweiten Hydraulikzylinder zusammenwirkende Wankkompensationsmittel , wobei
- die Wankkompensationsmittel derart eingerichtet sind, dass die Wankkompensationseinrichtung mit einer progressiven Kennlinie den Wankbewegungen eines mit der Wankkompensationseinrichtung zusammenwirkenden Bauteils um seine Wankachse entgegenwirkt .
Die technischen Ef fekte und Vorteile , die sich mit der vorschlagsgemäßen Wankkompensationseinrichtung erreichen lassen, entsprechen denj enigen, die für das vorliegende Schienenfahrzeug erörtert worden sind . Zusammenfassend sei darauf hingewiesen, dass sich die Wankkompensationseinrichtung insbesondere aufgrund der flexiblen Schläuche und des geringeren Bauraumbedarfs einfacher an die j eweilige Einbausituation anpassen lässt als ein starrer Torsionsstab . Infolgedessen erhöht die vorschlagsgemäße Wankkompensationseinrichtung eine erhöhte Gestaltungs freiheit im Fahrwerk des Schienenfahrzeugs .
Gemäß einer weiteren Ausbildung weist die Wankkompensationsmittel zumindest einen mit dem ersten Hydraulikzylinder und mit dem zweiten Hydraulikzylinder verbundenen Hydraulikspeicher auf . Unter einem Hydraulikspeicher sollen unter anderem Membranspeicher, Blasenspeicher und Metallbalgspeicher verstanden werden . Im Hydraulikspeicher ist ein Gasraum vorhanden, in welchem das dort angeordnete Gas vom Hydraulikmedium komprimiert werden kann . Aufgrund der Komprimierung des Gases wird eine auf das Hydraulikmedium wirkende Rückstellkraft er- zeugt , welche einer progressiven Kennlinie folgt . Alternativ kann anstelle des Gases auch eine Feder oder mehrere Federn komprimiert werden, allerdings muss diese bzw . müssen diese dann so gestaltet sein, dass sie eine progressive Kennlinie bereitstellt . Das Bereitstellen einer progressiven Kennlinie lässt sich mittels eines Hydraulikspeichers vergleichsweise einfach realisieren . Zudem kann der Hydraulikspeicher beab- standet von den Hydraulikzylindern angeordnet werden, insbesondere dort , wo genügend Bauraum vorhanden ist und/oder wo der Hydraulikspeicher gut zugänglich ist , beispielsweise für Wartungs- und Reparaturarbeiten .
Eine weitergebildete Ausbildung gibt vor, dass
- der erste Hydraulikzylinder zumindest einen ersten Druckraum und
- der zweite Hydraulikzylinder zumindest einen zweiten Druckraum aufweist und
- der Hydraulikspeicher o einen ersten Kolbenspeicher, der mit dem ersten Druckraum verbunden ist , und o einen zweiten Kolbenspeicher aufweist , der mit dem zweiten Druckraum verbunden ist , umfasst .
Bei einem Kolbenspeicher ist in einem Zylinder das Gas mittels eines Kolbens vom Hydraulikmedium getrennt . Das Hydraulikmedium verschiebt bei Wankbewegungen den Kolben derart , dass das Gas komprimiert wird, wodurch das Gas die bereits erwähnte Rückstellkraft bereitstellt , welche einer progressiven Kennlinie folgt . Kolbenspeicher sind robust in der Anwendung und benötigen wenig Bauraum . Zudem können die Kennlinien relativ einfach dadurch geändert werden, dass die Kolbenspeicher ausgetauscht werden . Die übrige Wankkompensationseinrichtung kann dabei unverändert bleiben . Gemäß einer fortgebildeten Ausbildung können
- der erste Hydraulikzylinder einen primären ersten Druckraum und einen sekundären ersten Druckraum und
- der zweite Hydraulikzylinder eine primären zweiten Druckraum und einen sekundären zweiten Druckraum aufweisen und
- der erste Kolbenspeicher mit dem primären ersten Druckraum und dem sekundären zweiten Druckraum und
- der zweite Kolbenspeicher mit dem sekundären ersten Druckraum und dem primären zweiten Druckraum verbunden sind .
In dieser Aus führungs form sind die Hydraulikzylinder als doppelt wirkende Zylinder ausgeführt , bei denen beide Seiten des Kolbens mit dem Hydraulikmedium beaufschlagt sind . Folglich weist j eder der Hydraulikzylinder zwei Druckräume auf , wodurch der Kolben rein hydraulisch und ohne Zug- oder Druckkräfte im Hydraulikzylinder verschoben werden kann . In dieser Aus führungs form liegt eine Kreuzschaltung der Druckräume der beiden Hydraulikzylinder vor, wodurch erreicht wird, dass bei einer gleichmäßigen Belastung der beiden Hydraulikzylinder, also dann, wenn keine Wankbewegungen vorliegen, aber beispielsweise infolge einer weitgehend gleichmäßigen Beladung des Wagenkastens , die Kolben in den Hydraulikzylindern verschoben werden, keine oder nur eine zu vernachlässigende Rückstellkraft erzeugt wird . Hierdurch wird erreicht , dass die Wankkompensationseinrichtung die Primärf ederung nicht oder nur in vernachlässigbarem Umfang beeinflusst .
Bei einer weiteren Ausbildung der Wankkompensationseinrichtung weisen der erste Hydraulikzylinder einen ersten Kolben auf , der mit o einer ersten Kolbenstange , welche den sekundären ersten Druckraum durchläuft , und o einem ersten Verdrängungskörper verbunden ist , der den primären ersten Druckraum durchläuft oder umgekehrt , und
- der zweite Hydraulikzylinder einen zweiten Kolben auf , der mit o einer zweiten Kolbenstange , welche den sekundären zweiten Druckraum durchläuft , und o einem zweiten Verdrängungskörper verbunden ist , der den primären zweiten Druckraum durchläuft oder umgekehrt .
Dabei bietet es sich an, die Verdrängungskörper so zu gestalten, dass ihre Form innerhalb der Druckräume derj enigen der Kolbenstangen entspricht . Insbesondere bietet es sich an, dass die Verdrängungskörper denselben Durchmesser wie die Kolbenstangen haben . Hierdurch wird erreicht , dass die mit den Hydraulikmedium beaufschlagten Druckflächen auf beiden Seiten der Kolben gleichgroß sind . Infolgedessen wirken die beiden Hydraulikzylinder bei einer gegebenen Belastung in beide Verschieberichtungen gleich . Insbesondere wird bei einer gleichmäßigen Belastung auf die beiden Hydraulikzylinder keine Rückstellkraft erzeugt . Ausgleichsmittel wie Drosseln oder dergleichen, die aufgrund von unterschiedlich großen Druckflächen hervorgerufene Rückstellkräfte ausgleichen, sind nicht erforderlich, wodurch die Anzahl der Bauteile der Wankkompensationseinrichtung gering gehalten werden kann .
Eine weitere Ausbildung der Wankkompensationseinrichtung gibt vor, dass - der erste Verdrängungskörper sowohl den primären ersten Druckraum als auch den sekundären ersten Druckraum durchläuft und
- die erste Kolbenstange einen ersten Hohlraum aufweist , der den ersten Verdrängungskörper zumindest abschnittsweise umschließt und
- der zweite Verdrängungskörper sowohl den primären zweiten Druckraum als auch den sekundären zweiten Druckraum durchläuft und
- die zweite Kolbenstange einen zweiten Hohlraum aufweist , der den zweiten Verdrängungskörper zumindest abschnittsweise umschließt .
In dieser Aus führungs form verlaufen der erste Verdrängungskörper und der zweite Verdrängungskörper zumindest abschnittsweise im ersten Hohlkörper der ersten Kolbenstange bzw . im zweiten Hohlkörper der zweiten Kolbenstange . Hierdurch kann die Erstreckung der beiden Hydraulikzylinder bezüglich der Verschieberichtung ihrer Kolben verringert werden .
Bei einer fortentwickelten Ausbildung kann die Wankkompensationseinrichtung eine Überwachungseinheit mit Überwachungssenso- ren aufweisen, mit welcher die Funktions fähigkeit der Wankkompensationseinrichtung überwacht werden kann . Die Überwachungssensoren können insbesondere als Drucksensoren ausgestaltet sein oder Drucksensoren umfassen . Wenn die Überwachungseinheit feststellt , dass die Funktions fähigkeit der Wankkompensationseinrichtung nicht mehr gegeben ist , kann ein entsprechendes Hinweissignal beispielsweise an den Schienenfahrzeugführer ausgegeben werden, der dann entsprechende Gegenmaßnahmen einleiten kann . Zusätzlich oder alternativ kann das Hinweissignal an die Steuereinheit des Schienenfahrzeugs weitergeleitet werden, welche dann beispielsweise die maximale Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs verringert und/oder die Härte der Primärfederung erhöht . Zudem kann das Hinweissignal dazu verwendet werden, in einem Betriebswerk die Reparatur der Wankkompensationseinrichtung vorzubereiten .
Eine weitere Ausbildung zeichnet sich dadurch aus , dass die Überwachungseinheit eine Wankwinkelbestimmungseinheit zum Bestimmen des Wankwinkels der Wankbewegungen des Wagenkastens um die Wankachse aufweist . Der Wankwinkel kann beispielsweise aus der Stellung des ersten Kolbens und des zweiten Kolbens oder der ersten Kolbenstange und der zweiten Kolbenstange ermittelt werden . Hierzu können beispielsweise Näherungsschalter oder Wegsensoren eingesetzt werden . Der Wankwinkel kann fortlaufend ermittelt und auf gezeichnet werden . Hieraus lässt sich einerseits er-mitteln, ob der Wankwinkel im vorgegebenen Bereich geblieben oder diesen verlassen hat . Andererseits lässt sich ermitteln, ob der Wankwinkel zum übrigen fahrdynamischen Zustand des Schienenfahrzeugs passt . Auf fälligkeiten, die auf Schäden des Schienenfahrzeugs , beispielsweise des Fahrwerks hin-deuten, können zeitnah erkannt und entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet werden . Auch kann überprüft werden, ob die gewählte Auslegung der Wankkompensationseinrichtung und insbesondere die Wahl der progressiven Kennlinie geeignet ist oder ob diese angepasst werden sollte .
Eine fortgebildete Ausbildung der Wankkompensationseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet , dass sie
- eine erste Hydraulikgruppe mit einem ersten Hydraulikzylinder und einem zweiten Hydraulikzylinder, und
- eine zweite Hydraulikgruppe mit einem ersten Hydraulikzylinder und einem zweiten Hydraulikzylinder aufweist , wobei - die erste Hydraulikgruppe und die zweite Hydraulikgruppe hydraulisch miteinander verbunden sind, und
- die Wankkompensationseinrichtung ein von der Überwachungseinheit betätigbares Sperrorgan umfasst , mit welchem die erste Hydraulikgruppe und die zweite Hydraulikgruppe hydraulisch getrennt werden können .
In dieser Aus führungs form wird eine Redundanz geschaf fen für den Fall , dass eine Hydraulikgruppe beschädigt ist . Dann kann mittels des Sperrorgans die Verbindung zwischen den beiden Hydraulikgruppen gesperrt und die noch funktions fähige Hydraulikgruppe so betrieben werden, dass bei den zu erwartenden Wankbewegungen der Lichtraum nicht verlassen wird . Die Betriebssicherheit des Schienenfahrzeugs wird in dieser Aus führungs form erhöht .
Beispielhafte Aus führungs formen der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert . Es zeigen
Figur 1 eine prinzipielle Schnittdarstellung durch ein Schienenfahrzeug, welches eine Wankkompensationseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist ,
Figur 2A eine erste Aus führungs form der erfindungsgemäßen Wankkompensationseinrichtung anhand einer prinzipiellen Darstellung in einem ersten Betriebs zustand,
Figur 2B die in Figur 2A gezeigte Wankkompensationseinrichtung in einem zweiten Betriebs zustand,
Figur 2C die in Figur 2A gezeigte Wankkompensationseinrichtung in einem dritten Betriebs zustand, Figur 2D die in Figur 2A gezeigte Wankkompensationseinrichtung in einem vierten Betriebs zustand,
Figur 3A eine zweite Aus führungs form der erfindungsgemäßen Wankkompensationseinrichtung anhand einer prinzipiellen Darstellung in einem ersten Betriebs zustand,
Figur 3B die in Figur 3A gezeigte Wankkompensationseinrichtung in einem zweiten Betriebs zustand,
Figur 4 eine prinzipielle Darstellung einer dritten Aus führungs form der Wankkompensationseinrichtung, und
Figur 5 eine Darstellung von zwei verschiedenen Kennlinien .
In Figur 1 ist ein Schienenfahrzeug 10 anhand einer prinzipiellen Darstellung gezeigt . Das Schienenfahrzeug 10 weist ein Fahrwerk 12 auf , das über einen Fahrwerkrahmen 14 verfügt . Im Fahrwerkrahmen 14 ist ein Radsatz 16 gelagert , der im dargestellten Beispiel ein linkes Rad 18 und ein rechtes Rad 20 aufweist . Mit dem Radsatz 16 kann das Schienenfahrzeug 10 auf einem Schienenweg 22 abrollen, der im dargestellten Beispiel eine linke Schiene 24 und eine rechte Schiene 28 umfasst . Das Fahrwerk 12 umfasst zudem eine Primärf ederung 28 , welche zwischen dem Fahrwerkrahmen 14 und dem Radsatz 16 angeordnet ist . Mittels der Primärf ederung 28 ist der Fahrwerkrahmen 14 gegenüber dem Radsatz 16 gefedert .
Darüber hinaus ist das Schienenfahrzeug 10 mit einem Wagenkasten 30 ausgestattet , der mit Abstützmitteln 32 um eine parallel zur Längsachse L des Schienenfahrzeugs 10 verlaufende Wankachse A drehbar auf dem Fahrwerkrahmen 14 abgestützt ist . Die Abstützmittel 32 können eine Viel zahl von Elementen aufweisen, beispielsweise Führungen, Gelenke und dergleichen, welche aber in Figur 1 nicht gesondert dargestellt sind . Das Schienenfahrzeug 10 umfasst weiterhin eine Sekundärf ederung 34 , mit welcher der Wagenkasten 30 gegenüber dem Fahrwerkrahmen 14 gefedert ist .
Das Schienenfahrzeug 10 weist zudem eine Wankkompensationseinrichtung 36 auf , welche im dargestellten Beispiel des Schienenfahrzeugs 10 zwischen dem Wagenkasten 30 und dem Fahrwerkrahmen 14 angeordnet ist . Die Wankkompensationseinrichtung 36 wirkt hydraulisch und weist hierzu einen ersten Hydraulikzylinder 38 und einen zweiten Hydraulikzylinder 40 auf , wobei die Anzahl des ersten Hydraulikzylinders 38 und des zweiten Hydraulikzylinders 40 prinzipiell frei wählbar ist . Der erste Hydraulikzylinder 38 ist auf einer ersten Fahrzeugseite 41 und der zweite Hydraulikzylinder 40 auf einer zweiten Fahrzeugseite 42 angeordnet . Bezogen auf die in Figur 1 gewählte Darstellung soll angenommen werden, dass die Haupt fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs 10 in die Zeichnungsebene hinein verläuft , so dass die erste Fahrzeugseite 41 links der Längsachse L und die zweite Fahrzeugseite 42 rechts der Längsachse L angeordnet sein soll . Die Längsachse L verläuft dabei mittig durch das Schienenfahrzeug 10 , wobei die Haupt fahrtrichtung parallel zur Längsachse L gerichtet ist . Der erste Hydraulikzylinder 38 und der zweite Hydraulikzylinder 40 sind beabstandet voneinander und innerhalb der Sekundärf ederung 34 angeordnet .
In Figur 2A ist ein erstes Aus führungsbeispiel der Wankkompensationseinrichtung 36x anhand einer prinzipiellen Darstellung in einem ersten Betriebs zustand gezeigt . Gut erkennbar sind der bereits erwähnte erste Hydraulikzylinder 38 und der ebenfalls bereits erwähnte zweite Hydraulikzylinder 40 . Im darge- stellten ersten Aus führungsbeispiel sind sowohl der erste Hydraulikzylinder 38 als auch der zweite Hydraulikzylinder 40 vertikal im Schienenfahrzeug 10 angeordnet , wobei eine horizontale Anordnung ebenfalls denkbar ist .
Der erste Hydraulikzylinder 38 ist mit einem primären ersten Druckraum 44 und einem sekundären ersten Druckraum 442 ausgestattet . Der primäre erste Druckraum 44 ist mittels eines ersten Kolbens 46 vom sekundären ersten Druckraum 442 getrennt . Am ersten Kolben 46 ist eine erste Kolbenstange 48 befestigt , welche im dargestellten Aus führungsbeispiel den sekundären ersten Druckraum 442 durchläuft und bezogen auf die in Figur 2A gewählte Darstellung nach unten aus dem ersten Hydraulikzylinder 38 herausragt . Am freien Ende der ersten Kolbenstange 48 ist eine untere erste Bef estigungsöse 49 angeordnet , mit welcher der erste Hydraulikzylinder 38 mit dem Wagenkasten 30 oder dem Fahrwerkrahmen 14 verbunden ist . Die genaue Art der Verbindung sowie der Wagenkasten 30 sind in Figur 2A nicht dargestellt .
Zudem weist der erste Hydraulikzylinder 38 einen ersten Verdrängungskörper 50 auf , welcher den primären ersten Druckraum 442 durchläuft . Der erste Verdrängungskörper 50 ist wie auch die erste Kolbenstange 48 am ersten Kolben 46 befestigt , wobei der erste Verdrängungskörper 50 und die erste Kolbenstange 48 an den j eweils gegenüberliegenden Druckflächen des ersten Kolbens 46 befestigt sind .
Zudem ist am ersten Hydraulikzylinder 38 eine obere erste Be- f estigungsöse 51 angeordnet , mit welcher der erste Hydraulikzylinder 38 mit dem Wagenkasten 30 oder dem Fahrwerkrahmen 14 verbunden ist . Auch in diesem Fall sind Details der Verbindung nicht dargestellt . Entsprechend ist der zweite Hydraulikzylinder 40 mit einem primären zweiten Druckraum 522 und einem sekundären zweiten Druckraum 522 versehen . Auch beim zweiten Hydraulikzylinder 40 ist der primäre zweite Druckraum 522 mittels eines zweiten Kolbens 54 vom sekundären zweiten Druckraum 522 getrennt . Zudem ist der zweite Kolben 54 mit einer zweiten Kolbenstange 56 versehen, welche den sekundären zweiten Druckraum 522 durchläuft und an welcher eine untere zweite Bef estigungsöse 57 angebracht ist . Ein zweiter Verdrängungskörper 58 ist am zweiten Kolben 54 befestigt und durchläuft den primären zweiten Druckraum 522 . Auch hier sind der zweite Verdrängungskörper 58 und die zweite Kolbenstange 56 an den j eweils gegenüberliegenden Druckflächen des zweiten Kolbens 54 befestigt . Zudem ist am zweiten Hydraulikzylinder 40 eine obere zweite Bef estigungsöse 59 angeordnet , mit welcher der zweite Hydraulikzylinder 40 mit dem Wagenkasten 30 oder dem Fahrwerkrahmen 14 verbunden ist . Auch in diesem Fall sind Details der Verbindung nicht dargestellt .
Der primäre erste Druckraum 442 ist mittels einer hydraulischen ersten Leitung 60 mit dem sekundären zweiten Druckraum 522 verbunden, so dass ein Hydraulikmedium, beispielsweise ein Hydrauliköl , zwischen dem primären ersten Druckraum 442 und dem sekundären zweiten Druckraum 522 hin und her befördert werden kann . Der sekundäre erste Druckraum 442 und der primäre zweite Druckraum 522 sind unter Verwendung einer hydraulischen zweiten Leitung 62 entsprechend verbunden .
Die Wankkompensationseinrichtung 362 umfasst Wankkompensationsmittel 64 , welche mit dem ersten Hydraulikzylinder 38 und dem zweiten Hydraulikzylinder 40 derart Zusammenwirken, dass die Wankkompensationseinrichtung 362 mit einer progressiven Kennli- nie den Wankbewegungen des Wagenkastens 30 um die Wankachse A entgegenwirkt . Hierzu umfassen die Wankkompensationsmittel 64 einen Hydraulikspeicher 66 , der im dargestellten Aus führungsbeispiel einen ersten Kolbenspeicher 68 und einen zweiten Kolbenspeicher 70 aufweist . Im ersten Kolbenspeicher 68 ist ein erster Gasraum 71 und ein erster Fluidraum 72 angeordnet , die von einem ersten Trennkolben 73 voneinander getrennt sind . Entsprechend ist im zweiten Kolbenspeicher 70 ein zweiter Gasraum 74 und ein zweiter Fluidraum 75 vorgesehen, die von einem zweiten Trennkolben 76 getrennt sind . Der erste Fluidraum 72 ist mit der hydraulischen ersten Leitung 60 und folglich mit dem primären ersten Druckraum 44 und dem sekundären zweiten Druckraum 522 verbunden . Analog hierzu ist der zweite Fluidraum 75 mit der hydraulischen zweiten Leitung 62 und folglich mit dem sekundären ersten Druckraum 442 und dem primären zweiten Druckraum 522 verbunden .
Die Wankkompensationseinrichtung 362 verfügt über eine Überwa- chungseinheit 78 , mit welcher die Funktions fähigkeit der Wankkompensationseinrichtung 362 überwacht werden kann . Im dargestellten Aus führungsbeispiel umfasst die Überwachungseinheit 78 Überwachungssensoren 81 , die einen ersten Drucksensor 79 , der in der hydraulischen ersten Leitung 60 angeordnet ist , und einen zweiten Drucksensor 80 , der in der hydraulischen zweiten Leitung 62 angeordnet ist , aufweisen . Zudem ist die Wankkompensationseinrichtung 362 mit einer Wankwinkelbestimmungseinheit 82 ausgerüstet , mit welcher der Wankwinkel a der Wankbewegungen des Wagenkastens 30 um die Wankachse A bestimmt werden kann . Im dargestellten Aus führungsbeispiel umfasst die Wankwinkelbestimmungseinheit 82 einen ersten Wegsensor 84 , der mit der ersten Kolbenstange 48 in diesem Fall berührungslos zusammenwirkt , und einen zweiten Wegsensor 86 , der ebenfalls berührungslos mit der zweiten Kolbenstange 56 zusammenwirkt . Zudem weist das Schienenfahrzeug eine Steuereinheit 88 auf , mit welcher das gesamte Schienenfahrzeug 10 oder Teile hiervon gesteuert werden können . Die Überwachungseinheit 78 und die Wankwinkelbestimmungseinheit 82 erzeugen entsprechende Signale , welche diese unter Verwendung hier nicht dargestellter Übertragungsmittel an die Steuereinheit 88 übermitteln .
Im Folgenden wird die Funktionsweise der Wankkompensationseinrichtung 36x des Schienenfahrzeugs 10 näher beschrieben . Wie erwähnt , sind die untere erste Bef estigungsöse 49 und die untere zweite Bef estigungsöse 57 mit dem Wagenkasten 30 und die obere erste Bef estigungsöse 51 und die obere zweite Befesti- gungsöse 59 mit dem Fahrwerkrahmen 14 befestigt . Der in Figur 2A dargestellte erste Betriebs zustand kann beispielsweise das Schienenfahrzeug 10 bei Stillstand im entladenen Zustand zeigen, so dass sich der erste Kolben 46 und der zweite Kolben 54 in einer Ausgangsstellung befinden . Wird das Schienenfahrzeug 10 beladen, beispielsweise dadurch, dass Passagiere in den Wagenkasten 30 einsteigen und sich darin zumindest annäherungsweise gleichmäßig verteilen, steigt die auf den ersten Hydraulikzylinder 38 und den zweiten Hydraulikzylinder 40 wirkende Gewichtskraft entsprechend an, wodurch die Wankkompensationseinrichtung 36x vom ersten Betriebs zustand in einen in Figur 2B gezeigten zweiten Betriebs zustand überführt wird . Infolgedessen werden die erste Kolbenstange 48 und die zweite Kolbenstange 56 gleichmäßig nach unten gezogen . Der Wagenkasten 30 senkt sich etwas ab, dreht sich aber nicht um die Wankachse A. Infolgedessen bewegen sich auch der erste Kolben 46 und der zweite Kolben 54 gleichmäßig innerhalb des ersten Hydraulikzylinders 38 bzw . innerhalb des zweiten Hydraulikzylinders 40 nach unten . Selbiges gilt auch für den ersten Verdrängungskörper 50 und den zweiten Verdrängungskörper 58 . Zur Verdeutlichung dieser Bewegung des ersten Kolbens 46 und des zweiten Kolbens 54 sind in den Figuren 2A bis 3B j eweils eine Verbindungslinie V zwischen dem ersten Kolben 46 und dem zweiten Kolben 54 dargestellt . Vergleicht man den Verlauf der Verbindungslinie V in den Figuren 2A und 2B, so stellt man fest , dass diese beim Übergang vom ersten Betriebs zustand in den zweiten Betriebs zustand parallel nach unten verschoben wird .
Dabei wird das Hydraulikmedium, welches sich im sekundären ersten Druckraum 442 befindet , vom ersten Kolben 46 aus dem sekundären ersten Druckraum 442 hinaus und durch die hydraulische erste Leitung in den primären zweiten Druckraum 522 befördert . Entsprechend wird das Hydraulikmedium aus dem sekundären zweiten Druckraum 522 durch die hydraulische zweite Leitung 62 in den primären ersten Druckraum 442 befördert . Da das zur Verfügung stehende Volumen im primären ersten Druckraum 442 und im sekundären zweiten Druckraum 522 in der Summe nicht geändert wird, wird beim Übergang vom ersten Betriebs zustand in den zweiten Betriebs zustand nur das Hydraulikmedium entsprechend befördert , ohne dass in der hydraulischen ersten Leitung 60 ein nennenswerter Druckanstieg zu verzeichnen wäre . Entsprechendes gilt für die hydraulische zweite Leitung 62 . Infolgedessen kommt es zu keiner Komprimierung des Gases im ersten Gasraum 71 des ersten Kolbenspeichers 68 oder im zweiten Gasraum 74 des zweiten Kolbenspeichers 70 . Eine Rückstellkraft F wird daher nicht erzeugt .
In Figur 2C befindet sich die Wankkompensationseinrichtung 362 in einem dritten Zustand . Hierbei führt der Wagenkasten 30 eine Wankbewegung um die Wankachse A aus . Hierbei wird der Wagenkasten 30 im Uhrzeigersinn mit einem Wankwinkel a um die Wankachse A gedreht , beispielsweise infolge einer links gerichteten Bogenfahrt , bei welcher eine nach rechts gerichtete Zentri fugalkraft auf den Wagenkasten 30 wirkt . In Figur 2C ist der Wankwinkel a nur prinzipiell dargestellt , ohne dass ein Anspruch auf geometrische Korrektheit erhoben wird . Infolge der Wankbewegung wird der erste Kolben 46 nach oben und der zweite Kolben 54 nach unten bewegt , was aus einem Vergleich des Verlaufes der Verbindungslinie V in Figur 2A und Figur 2C hervorgeht . Infolgedessen verkleinert sich die Summe des Volumens des primären ersten Druckraums 44 und des sekundären zweiten Druckraums 522 , während sich die Summe des Volumens des sekundären ersten Druckraums 442 und des primären zweiten Druckraums 522 vergrößert . Dies hat zur Folge , dass ein Teil des Hydraulikmediums aus der hydraulischen ersten Leitung 60 in den ersten Fluidraum 72 hinein gedrückt und einen Teil des Hydraulikmediums aus dem zweiten Fluidraum 75 in die hydraulische zweite Leitung 62 gesaugt wird . Das Gas im ersten Gasraum 71 wird daher komprimiert , wodurch eine Rückstellkraft F auf den ersten Trennkolben 73 wirkt , welche einer progressiven Kennlinie folgt , so dass mit steigendem Wankwinkel a die Rückstellkraft F immer stärker steigt . Mit anderen Worten stellt Wankkompensationseinrichtung 362 der Wankbewegung mit zunehmendem Wankwinkel a einen immer stärker werdenden Widerstand entgegen . Ab einem bestimmten Wankwinkel a ist die auf den Wagenkasten 30 wirkende Zentri fugalkraft nicht mehr groß genug, um den Wagenkasten 30 weiter gegen den von der Wankkompensationseinrichtung 362 entgegengesetzten Widerstand um die Wankachse A zu drehen . Dann herrscht am Wagenkasten 30 ein Kräfte- oder Momentengleichgewicht und der Wagenkasten 30 dreht sich nicht mehr . Lässt die Zentri fugalkraft nach, wird der erste Trennkolben 73 aufgrund der vom Gas im ersten Gasraum 71 erzeugten Rückstellkraft F nach unten gedrückt und die Wankkompensationseinrichtung 362 wird wieder zurück in den in Figur 2A oder 2B gezeigten Betriebs zustand überführt . In Figur 2D ist ein vierter Betriebs zustand gezeigt . In diesem Fall führt der Wagenkasten 30 eine Wankbewegung aus , die gegen den Uhrzeigersinn um die Wankachse A gerichtet ist . Dabei verläuft die Wankachse A allerdings derart , dass der zweite Kolben 54 nach oben bewegt wird, der erste Kolben 46 aber seine in Figur 2A dargestellte Ausgangsstellung beibehält . Aufgrund der Bewegung des zweiten Kolbens 54 nach oben wird das Hydraulikmedium aus dem primären zweiten Druckraum 522 gedrückt und in den zweiten Fluidraum 75 des zweiten Kolbenspeichers 70 gefördert , so dass das Gas im zweiten Gasraum 74 komprimiert wird und eine Rückstellkraft F, die ebenfalls einer progressiven Kennlinie folgt , erzeugt . Infolgedessen wird der Wankbewegung, wie bereits in Bezug auf Figur 2C beschrieben, ein Widerstand entgegengesetzt . Im Übrigen gelten die zu Figur 2C gemachten Aus führungen für den vierten Betriebs zustand entsprechend .
In Figur 3A ist eine zweite Aus führungs form der erfindungsgemäßen Wankkompensationseinrichtung 362 in einem ersten Betriebs zustand gezeigt , der im Wesentlichen dem in Figur 2A beschriebenen Betriebs zustand entspricht . Insofern wird auf die diesbezüglichen Aus führungen zu Figur 2A verwiesen . Zudem wird im Folgenden nur auf die wesentlichen Unterschiede zwischen der Wankkompensationseinrichtung 362 gemäß der ersten Aus führungs form und der Wankkompensationseinrichtung 362 der zweiten Aus führungs form eingegangen . In diesem Fall durchläuft der erste Verdrängungskörper 50 des ersten Hydraulikzylinders 38 sowohl den primären ersten Druckraum 442 als auch den sekundären zweiten Druckraum 442 . Zudem durchläuft der erste Verdrängungskörper 50 auch den ersten Kolben 46 . Die erste Kolbenstange 48 weist einen ersten Hohlraum 90 auf , in welchen der erste Verdrängungskörper 50 zumindest abschnittsweise hineinragt . Entsprechend weist der zweite Kolben 54 einen zweiten Hohlraum 92 auf . Im Gegensatz zum ersten Verdrängungskörper 50 der Wankkompensationseinrichtung 362 nach der ersten Aus führungs form ist der erste Verdrängungskörper 50 bei der Wankkompensationseinrichtung 362 nach der zweiten Aus führungs form fest im ersten Hydraulikzylinder 38 angeordnet und folgt der Bewegung des ersten Kolbens 46 nicht . Entsprechendes gilt für den zweiten Verdrängungskörper 58 des zweiten Hydraulikzylinders 40 . Dies wird insbesondere aus der Figur 3B deutlich, welche einen zweiten Betriebs zustand der Wankkompensationseinrichtung 362 nach der zweiten Aus führungs form zeigt , welcher im Wesentlichen dem in Figur 2C gezeigten dritten Betriebs zustand der Wankkompensationseinrichtung 362 nach dem ersten Aus führungsbeispiel entspricht , wobei j edoch in Figur 3B der Wagenkasten 30 eine im Uhrzeigersinn gerichtete Wankbewegung aus führt .
Der erste Hydraulikzylinder 38 der Wankkompensationseinrichtung 362 gemäß der ersten Aus führungs form weist oberhalb des primären ersten Druckraums 442 einen ersten Freiraum 94 auf . Entsprechend ist der zweite Hydraulikzylinder 40 mit einem zweiten Freiraum 95 versehen ( siehe beispielsweise Figur 2A) . Je nach Stellung des ersten Kolbens 46 taucht der erste Verdrängungskörper 50 mehr oder weniger weit in den ersten Freiraum 94 ein . Entsprechendes gilt für den zweiten Verdrängungskörper 58 bezüglich des zweiten Freiraums 95 . Anzumerken ist , dass im in Figur 2C gezeigten dritten Betriebs zustand der erste Verdrängungskörper 50 an die obere Stirnwandung des ersten Hydraulikzylinders 38 und im in Figur 2D gezeigten vierten Betriebs zustand der zweite Verdrängungskörper 58 an die obere Stirnwand des zweiten Hydraulikzylinders 40 anschlagen . Hierdurch wird auf mechanische Weise eine Endposition des ersten Kolbens 46 und des zweiten Kolbens 54 festgelegt . In dieser Endposition werden der erste Hydraulikzylinder 38 oder der zweite Hydraulikzylinder 40 „auf Block" gefahren und der Wank- bewegung ein weiterer mechanischer Widerstand entgegengesetzt . Ein derartiger mechanischer Widerstand wird bei der Wankkompensationseinrichtung 362 gemäß der zweiten Aus führungs form nicht bereitgestellt . Allerdings lassen sich dort der erste Freiraum 94 und der zweite Freiraum 95 einsparen, weshalb der erste Hydraulikzylinder 38 und der zweite Hydraulikzylinder 40 der Wankkompensationseinrichtung 362 nach der zweiten Aus führungs form bezogen auf die Verschieberichtung des ersten Kolbens 46 bzw . des zweiten Kolbens 54 kürzer bauen als der erste Hydraulikzylinder 38 und der zweite Hydraulikzylinder 40 der Wankkompensationseinrichtung 362 nach der ersten Aus führungsform .
In Figur 4 ist eine dritte Aus führungs form einer Wankkompensationseinrichtung 363 anhand einer prinzipiellen Darstellung gezeigt . Die Wankkompensationseinrichtung 363 nach der dritten Aus führungs form umfasst eine erste Hydraulikgruppe 96 und eine zweite Hydraulikgruppe 97 . Dabei weisen die erste Hydraulikgruppe 96 und die zweite Hydraulikgruppe 97 j eweils einen ersten Hydraulikzylinder 38 und einen zweiten Hydraulikzylinder 40 auf , welche mit j eweils einem Hydraulikspeicher 66 verbunden sind . Der erste Hydraulikzylinder 38 , der zweite Hydraulikzylinder 40 und der Hydraulikspeicher 66 sind dabei so aufgebaut , wie für die erste Aus führungs form und die zweite Ausführungs form der Wankkompensationseinrichtung 362 , 362 beschrieben . Es ist auch möglich, nur einen gemeinsamen Hydraulikspeicher 66 für die erste Hydraulikgruppe 96 und die zweite Hydraulikgruppe 97 vorzusehen .
Die erste Hydraulikgruppe 96 ist hydraulisch mit der zweiten Hydraulikgruppe 97 verbunden, wobei ein Sperrorgan 98 , beispielsweise eine Drossel oder ein Sperrventil , vorgesehen ist , welches von der Überwachungseinheit 78 so betätigt werden kann, dass die erste Hydraulikgruppe von der zweiten Hydraulikgruppe hydraulisch getrennt werden kann . Wenn die Überwa- chungseinheit 78 ( siehe beispielsweise Figur 2A) einen Druckabfall in der ersten Hydraulikgruppe 96 registriert , der von einer Leckage herrühren kann, kann die Überwachungseinheit 78 das Sperrorgan 98 betätigen, so dass die erste Hydraulikgruppe 96 hydraulisch von der zweiten Hydraulikgruppe 97 getrennt ist . Der Druckverlust in der ersten Hydraulikgruppe 96 überträgt sich dann nicht auf die zweite Hydraulikgruppe 97 . Der erste Hydraulikzylinder 38 und der zweite Hydraulikzylinder 40 der zweiten Hydraulikgruppe 97 können dann weiterhin den Wankbewegungen des Wagenkastens 30 entgegenwirken . Die zweite Hydraulikgruppe 97 kann dabei so betrieben werden, dass bei den zu erwartenden Wankbewegungen der Lichtraum nicht verlassen wird .
In Figur 5 sind eine Torsionsstab-Kennlinie KLT und eine Kolbenspeicher-Kennlinie KLK dargestellt . Die Kennlinien stellen den Zusammenhang zwischen dem Wankwinkel a und der Rückstellkraft F dar . Man erkennt , dass die Torsionsstab-Kennlinie KLT einen linearen Verlauf aufweist . Steigt der Wankwinkel a um einen bestimmten Betrag an, so steigt auch die Rückstellkraft F in einem gleichbleibenden Verhältnis an . Die Kolbenspeicher- Kennlinie KLK hingegen weist einen progressiven Verlauf auf . Zwar steigt die Rückstellkraft F auch hier bei steigenden Wankwinkeln a an, allerdings ist dieser Anstieg bei kleineren Wankwinkeln a geringer als bei größeren Wankwinkeln a . Mit anderen Worten wird die mit einem Kolbenspeicher ausgerüstete Wankkompensationseinrichtung 36 mit zunehmendem Wankwinkel a härter .
Es soll angenommen werden, dass der Wankwinkel a am Schnittpunkt der Torsionsstab-Kennlinie KLT und der Kolbenspeicher- Kennlinie KLK der maximal zulässige Wankwinkel a sein soll . Aufgrund des progressiven Verlaufs der Kolbenspeicher- Kennlinie KLK ist die Rückstellkraft F bei unter dem maximal zulässigen Wankwinkel a liegenden Wankwinkeln a geringer als bei der Verwendung von Torsionsstäben . Die Wankkompensation ist bei der Verwendung von Kolbenspeichern daher weicher und daher komfortabler . Wird j edoch der maximal zulässige Wankwinkel a überschritten, ist die Rückstellkraft F bei der Verwendung von Kolbenspeichern höher als bei der Verwendung von Tor- sionsstäben . Insofern ist die Wahrscheinlichkeit , dass der Lichtraum verlassen wird, bei der Verwendung von Kolbenspeichern geringer als bei der Verwendung von Torsionsstäben .
Bezugs zeichenliste
10 Schienenfahrzeug
12 Fahrwerk
14 Fahrwerkrahmen
16 Radsatz
18 linkes Rad
20 rechtes Rad
22 Schienenweg
24 linke Schiene
26 rechte Schiene
28 Primärf ederung
30 Wagenkasten
32 Abstützmittel
34 Sekundärf ederung
36 Wankkompensationseinrichtung
36x - 363 Wankkompensationseinrichtung
38 erster Hydraulikzylinder
40 zweiter Hydraulikzylinder
41 erste Fahrzeugseite
42 zweite Fahrzeugseite
44 erster Druckraum
441 primärer erster Druckraum
442 sekundärer erster Druckraum
46 erster Kolben
48 erste Kolbenstange
49 untere erste Bef estigungsöse
50 erster Verdrängungskörper
51 obere erste Bef estigungsöse zweiter Druckraum primärer zweiter Druckraum sekundärer zweiter Druckraum zweiter Kolben zweite Kolbenstange untere zweite Bef estigungsöse zweiter Verdrängungskörper obere zweite Bef estigungsöse hydraulische erste Leitung hydraulische zweite Leitung Wankkompensationsmittel Hydraulikspeicher erster Kolbenspeicher zweiter Kolbenspeicher erster Gasraum erster Fluidraum erster Trennkolben zweiter Gasraum zweiter Fluidraum zweiter Trennkolben Überwachungseinheit erster Drucksensor zweiter Drucksensor Überwachungssensor Wankwinkelbestimmungseinheit erster Wegsensor zweiter Wegsensor Steuereinheit erster Hohlraum 92 zweiter Hohlraum
94 erster Freiraum
95 zweiter Freiraum
96 erste Hydraulikgruppe 97 zweite Hydraulikgruppe
98 Sperrorgan
A Wankachse
F Rückstellkraft KLK Kolbenspeicher-Kennlinie
KLT Torsionsstab-Kennlinie
L Längsachse
V Verbindungslinie a Wankwinkel

Claims

Patentansprüche
1. Schienenfahrzeug (10) mit einem Fahrwerk (12) , wobei das Fahrwerk (12)
- einen Fahrwerkrahmen (14) ,
- einen im Fahrwerkrahmen (14) gelagerten Radsatz (16) , mit welchem das Schienenfahrzeug (10) auf einem Schienenweg (22) abrollen kann, und
- eine mit dem Radsatz (16) und dem Fahrwerkrahmen (14) zusammenwirkende Primärf ederung (28) , aufweist und das Schienenfahrzeug (10)
- einen auf dem Fahrwerkrahmen (14) mit Abstützmitteln (32) um eine parallel zur Längsachse (L) des Schienenfahrzeugs (10) verlaufenden Wankachse (A) drehbar abgestützten Wagenkasten (30) , und
- eine hydraulisch wirkende Wankkompensationseinrichtung (36) umfasst, welche o zumindest einen ersten Hydraulikzylinder (38) , der auf einer ersten Fahrzeugseite (41) beabstandet von der Längsachse (L) angeordnet ist und o zumindest einen zweiten Hydraulikzylinder (40) aufweist, der auf einer zweiten Fahrzeugseite (42) beabstandet von der Längsachse (L) angeordnet ist, wobei o der erste Hydraulikzylinder (38) und der zweite Hydraulikzylinder (40) mit dem Wagenkasten (30) und dem Fahrwerkrahmen (14) oder mit dem Wagenkasten (30) und dem Radsatz (16) derart Zusammenwirken, dass sie den Wankbewegungen des Wagenkastens (30) um die Wankachse (A) entgegenwirken, und o die Wankkompensationseinrichtung (36) eine Überwa- chungseinheit (78) mit Überwachungssensoren (81) aufweist, mit welcher die Funktionsfähigkeit der Wankkompensationseinrichtung (36) überwacht werden kann . Schienenfahrzeug (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wankkompensationseinrichtung (36) mit dem ersten Hydraulikzylinder (38) und dem zweiten Hydraulikzylinder (40) zusammenwirkende Wankkompensationsmittel (64) aufweist, wobei die Wankkompensationsmittel (64) derart eingerichtet sind, dass die Wankkompensationseinrichtung (36) mit einer progressiven Kennlinie den Wankbewegungen des Wagenkastens (30) um die Wankachse (A) entgegenwirkt. Schienenfahrzeug (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wankkompensationsmittel (64) zumindest einen mit dem ersten Hydraulikzylinder (38) und mit dem zweiten Hydraulikzylinder (40) verbundenen Hydraulikspeicher (66) aufweisen. Schienenfahrzeug (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
- der erste Hydraulikzylinder (38) zumindest einen ersten Druckraum (44) und
- der zweite Hydraulikzylinder (40) zumindest einen zweiten Druckraum (52) aufweist und
- der Hydraulikspeicher (66) o einen ersten Kolbenspeicher (68) , der mit dem ersten Druckraum (44) verbunden ist, und o einen zweiten Kolbenspeicher (70) aufweist, der mit dem zweiten Druckraum (52) verbunden ist, umfasst. Schienenfahrzeug (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass
- der erste Hydraulikzylinder (38) einen primären ersten Druckraum (442) und einen sekundären ersten Druckraum (442) und
- der zweite Hydraulikzylinder (40) eine primären zweiten Druckraum (522) und einen sekundären zweiten Druckraum (522) aufweisen und
- der erste Kolbenspeicher (68) mit dem primären ersten Druckraum (442) und dem sekundären zweiten Druckraum (522) und
- der zweite Kolbenspeicher (70) mit dem sekundären ersten Druckraum (442) und dem primären zweiten Druckraum (522) verbunden sind. Schienenfahrzeug (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass
- der erste Hydraulikzylinder (38) einen ersten Kolben (46) aufweist, der mit o einer ersten Kolbenstange (48) , welche den sekundären ersten Druckraum (442) durchläuft, und o einem ersten Verdrängungskörper (50) verbunden ist, der den primären ersten Druckraum (442) durchläuft oder umgekehrt, und
- der zweite Hydraulikzylinder (40) einen zweiten Kolben (54) aufweist, der mit o einer zweiten Kolbenstange (56) , welche den sekundären zweiten Druckraum (522) durchläuft, und o einem zweiten Verdrängungskörper (58) verbunden ist, der den primären zweiten Druckraum (522) durchläuft oder umgekehrt. Schienenfahrzeug (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass - der erste Verdrängungskörper (50) sowohl den primären ersten Druckraum (442) als auch den sekundären ersten Druckraum (442) durchläuft und
- die erste Kolbenstange einen ersten Hohlraum (90) aufweist, der den ersten Verdrängungskörper (50) zumindest abschnittsweise umschließt und
- der zweite Verdrängungskörper (58) sowohl den primären zweiten Druckraum (522) als auch den sekundären zweiten Druckraum (522) durchläuft und
- die zweite Kolbenstange (56) einen zweiten Hohlraum (92) aufweist, der den zweiten Verdrängungskörper (58) zumindest abschnittsweise umschließt. Schienenfahrzeug (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinheit (78) eine Wankwinkelbestimmungseinheit (82) zum Bestimmen des Wankwinkels der Wankbewegungen des Wagenkastens (30) um die Wankachse (A) aufweist. Schienenfahrzeug (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wankkompensationseinrichtung (36)
- eine erste Hydraulikgruppe (96) mit einem ersten Hydraulikzylinder (38) und einem zweiten Hydraulikzylinder (40) , und
- eine zweite Hydraulikgruppe (97) mit einem ersten Hydraulikzylinder (38) und einem zweiten Hydraulikzylinder (40) aufweist, wobei
- die erste Hydraulikgruppe (96) und die zweite Hydraulikgruppe (97) hydraulisch miteinander verbunden sind, und
- die Wankkompensationseinrichtung (36) ein von der Überwachungseinheit (78) betätigbares Sperrorgan (98) um- fasst, mit welchem die erste Hydraulikgruppe (96) und die zweite Hydraulikgruppe (97) hydraulisch getrennt werden können. Schienenfahrzeug (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrwerk (12) eine mit dem Fahrwerkrahmen (14) und dem Wagenkasten (30) zusammenwirkende Sekundärf ederung (34) aufweist. Wankkompensationseinrichtung (36) insbesondere für ein Schienenfahrzeug (10) , umfassend
- einen ersten Hydraulikzylinder (38) ,
- einen zweiten Hydraulikzylinder (40) , und
- mit dem ersten Hydraulikzylinder (38) und dem zweiten Hydraulikzylinder (40) zusammenwirkende Wankkompensationsmittel (64) , wobei
- die Wankkompensationsmittel (64) derart eingerichtet sind, dass die Wankkompensationseinrichtung (36) mit einer progressiven Kennlinie den Wankbewegungen eines mit der Wankkompensationseinrichtung (36) zusammenwirkenden Bauteils um seine Wankachse (A) entgegenwirkt. Wankkompensationseinrichtung (36) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Wankkompensationsmittel (64) zumindest einen mit dem ersten Hydraulikzylinder (38) und mit dem zweiten Hydraulikzylinder (40) verbundenen Hydraulikspeicher (66) aufweisen. Wankkompensationseinrichtung (36) nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass
- der erste Hydraulikzylinder (38) zumindest einen ersten
Druckraum (44) und - der zweite Hydraulikzylinder (40) zumindest einen zweiten Druckraum (52) aufweist und
- der Hydraulikspeicher (66) o einen ersten Kolbenspeicher (68) , der mit dem ersten Druckraum (44) verbunden ist, und o einen zweiten Kolbenspeicher (70) aufweist, der mit dem zweiten Druckraum (52) verbunden ist, umfasst. Wankkompensationseinrichtung (36) nach einem der Ansprüche
11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass
- der erste Hydraulikzylinder (38) einen primären ersten Druckraum (442) und einen sekundären ersten Druckraum (442) und
- der zweite Hydraulikzylinder (40) eine primären zweiten Druckraum (522) und einen sekundären zweiten Druckraum (522) aufweisen und
- der erste Kolbenspeicher (68) mit dem primären ersten Druckraum (442) und dem sekundären zweiten Druckraum (522) und
- der zweite Kolbenspeicher (70) mit dem sekundären ersten Druckraum (442) und dem primären zweiten Druckraum (522) verbunden sind.
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