CH659803A5

CH659803A5 - OVERLOCK DAMPING ARRANGEMENT FOR ROTARY RAIL RAIL VEHICLES.

Info

Publication number: CH659803A5
Application number: CH434482A
Authority: CH
Inventors: Horst Beschmann
Original assignee: Sig Schweiz Industrieges
Priority date: 1982-07-16
Filing date: 1982-07-16
Publication date: 1987-02-27
Also published as: DE3324574A1; NL8302491A; SE8303951D0; SE8303951L; NL189808C; NL189808B; SE460113B; DE3324574C2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schlingerdrämp-fungsanordnung für Drehgestell-Schienenfahrzeuge mit hydraulischer Schwingungsdämpfung und mechanischer Entkoppelung der Dämpfungswirkung für alle Bewegungskomponenten, ausser der Drehung um eine vertikale Achse. The present invention relates to an anti-roll arrangement for bogie rail vehicles with hydraulic vibration damping and mechanical decoupling of the damping effect for all movement components, except for rotation about a vertical axis.

Durch den Sinuslauf der starren Achsen im geraden Gleis und durch Unregelmässigkeiten in der Gleisgeometrie, werden oszillierende Drehbewegungen der Drehgestelle hervorgerufen, die als Schlingern bezeichnet werden. Um diese störenden Bewegungen zwischen Drehgestell und Kasten zu verkleinern, sind verschiedenen Anordnungen bekannt. Durch die Eigenschaft, rasche Bewegungen stark und langsame wenig zu dämpfen, sind hydraulische Dämpfer, insbesondere solche, die aus Zylinder und Kolben bestehen, besonders geeignet. Werden je seitlich horizontal in Längsrichtung solche Dämpfer zwischen Kasten und Drehgestell angebracht, so kann eine wirksame Schlingerdämpfung erzielt werden, wobei aber Längsbewegungen ebenfalls stark gedämpft werden, während alle übrigen Bewegungskomponenten nicht beeinflusst werden. Die verhinderte Längsbewegung wirkt sich jedoch bei schnellfahrenden Schienenfahrzeugen ungünstig auf das Laufverhalten aus. Es wurde daher eine Verbesserung geschaffen, bei welcher durch eine Verbindungswelle mit Hebel die Dämpfungswirkung bezüglich der Längsschwingungen ebenfalls entkoppelt wird. Dabei kann aber nur auf der einen Seite ein Dämpfer eingebaut werden, weil die Verbindungswelle sonst einen Freiheitsgrad zu viel aufweist und dadurch ihre Drehlage unbestimmt wird. The sinusoidal motion of the rigid axles in the straight track and irregularities in the track geometry cause oscillating rotary movements of the bogies, which are referred to as rolling. Various arrangements are known to reduce these interfering movements between the bogie and the box. Due to the property of damping rapid movements strongly and slowly little, hydraulic dampers, especially those consisting of cylinders and pistons, are particularly suitable. If such dampers are laterally mounted horizontally in the longitudinal direction between the box and the bogie, effective anti-roll damping can be achieved, but longitudinal movements are also strongly damped, while all other movement components are not influenced. However, the prevented longitudinal movement has an unfavorable effect on running behavior in the case of high-speed rail vehicles. An improvement was therefore created in which the damping effect with respect to the longitudinal vibrations is also decoupled by a connecting shaft with a lever. However, a damper can only be installed on one side, because otherwise the connecting shaft has one degree of freedom too much and therefore its rotational position is undetermined.

Es wäre auch denkbar, die hydraulischen Dämpfer durch hydraulische Leitungen so zu verbinden, dass die gewünschte Entkoppelung erreicht wird. Dabei zeigen sich aber zwei erhebliche Nachteile. Im rauhen Bahnbetrieb sind solche, in der Regel hydraulikölführende Leitungen dem Steinschlag, grossen Temperaturschwankungen und anderen Beanspruchungen ausgesetzt, die zu Betriebsstörungen Anlass geben können. Zudem ist es schwierig, das hydraulische System dauernd absolut luftfrei zu halten, was aber notwendig ist, da kleinste Lufteinschlüsse die Dämpferwirkung stark vermindern. Einzelne, in sich geschlossene hydraulische Dämpfer sind bezüglich dieser Einflüsse viel weniger empfindlich. It would also be conceivable to connect the hydraulic dampers through hydraulic lines in such a way that the desired decoupling is achieved. However, there are two significant disadvantages. In rough rail operations, such lines, which usually carry hydraulic oil, are exposed to stone chips, large temperature fluctuations and other stresses that can cause malfunctions. In addition, it is difficult to keep the hydraulic system completely free of air at all times, but this is necessary because the smallest air pockets greatly reduce the damper effect. Individual, self-contained hydraulic dampers are much less sensitive to these influences.

Die Aufgabe, die sich daher stellt, ist die Schaffung einer Schlingerdämpfungsanordnung für Schienenfahrzeuge, die auf geraden Strecken und bei grossen Kurvenradien hohe Geschwindigkeiten erreichen, in anderen Streckenabschnitten und in Stationsbereichen aber auch enge Kurven befahren müssen. The task that therefore arises is to create a roll damping arrangement for rail vehicles which reach high speeds on straight sections and with large curve radii, but also have to negotiate tight curves in other sections of the route and in station areas.

Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemässe Schlingerdämpfungsanordnung für Drehgestell-Schienenfahrzeuge gelöst, die sich durch den Wortlaut des Anspruchs 1 auszeichnet. This object is achieved by the anti-roll arrangement for bogie rail vehicles according to the invention, which is characterized by the wording of claim 1.

Die Erfindung wird anschliessend beispielsweise anhand einer Zeichnung erläutert. The invention is subsequently explained, for example, using a drawing.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Ausschnittes aus einem Drehgestell eines Schienenfahrzeuges und eines mit diesem verbundenen Wagenkastens mit Schlingerdämpfern, 1 is a perspective view of a section of a bogie of a rail vehicle and a car body connected to it with anti-roll dampers,

Fig. 2 eine perspektiv-schematische Darstellung des Ausschnittes nach Fig. 1 mit dessen Dämpfungsanordnung, 2 is a perspective schematic representation of the detail of FIG. 1 with its damping arrangement,

Fig. 3,4, 5 Varianten von Dämpfungsanordnungen in der Darstellung gemäss Fig. 2. 3, 4, 5 variants of damping arrangements in the illustration according to FIG. 2.

Die Hauptachsen x, y, z sowie der Abstand a der Dämpfungsaggregate von z sind in den Fig. 1 und 5 dargestellt und gelten analog für die anderen Figuren. The main axes x, y, z and the distance a of the damping units from z are shown in FIGS. 1 and 5 and apply analogously to the other figures.

Ein erstes Anwendungsbeispiel ist in den Fig. 1 und 2 dargestellt. Ein Drehgestellrahmen 1 eines Schienenfahrzeuges ist mit dem Fachmann bekannten Führungs-, Fede-rungs- und Dämpfungsmitteln versehen. Diese stützen den Rahmen 1 einerseits auf nicht dargestellte Radsätze. Andererseits tragen und führen analoge Mittel einen zugehörigen Wagenkasten 2. Der Drehgestellrahmen ist mit zwei Drehlagern 3 versehen, in welchen eine starre Verbindungswelle 4 gelagert ist. An dieser sind zwei äussere Hebel 5 und ein innerer Hebel 6 befestigt. Die äusseren Hebel 5 sind über kugelgelenkartige Verbindungen 7 mit Kolbenstangen 8 zweier Dämpferaggregate 9 verbunden. Diese sind ihrerseits über analoge kugelgelenkartige Verbindungen 10 mit dem Wagenkasten 2 verbunden. Mit analogen Verbindungen 11 ist der innere Hebel 6 durch die starre Verbindungsstange mit dem Wagenkasten 2 verbunden. A first application example is shown in FIGS. 1 and 2. A bogie frame 1 of a rail vehicle is provided with guide, suspension and damping means known to those skilled in the art. These support the frame 1 on the one hand on wheel sets, not shown. On the other hand, analog means carry and guide an associated car body 2. The bogie frame is provided with two pivot bearings 3, in which a rigid connecting shaft 4 is mounted. Two outer levers 5 and an inner lever 6 are attached to this. The outer levers 5 are connected to piston rods 8 of two damper units 9 via ball joint connections 7. These are in turn connected to the body 2 via analog ball joint-like connections 10. With analog connections 11, the inner lever 6 is connected to the car body 2 by the rigid connecting rod.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, kann sich der Drehgestellrahmen 1 bezüglich des Wagenkastens 2, soweit dies der Bewegungsbereich der Drehlager 3 und der Verbindungen 7, 10,11 erlaubt, in allen drei Hauptrichtungen x, y, z frei verschieben und um die Quer- und die Längsachse y und x des Drehgestellrahmens 1 frei drehen. Einzig die Drehung um die Hochachse z wird durch die Dämpfungsaggregate 9, insbesondere bei raschen Schwingungsbewegungen, wirksam As can be seen from Fig. 1, the bogie frame 1 with respect to the car body 2, as far as the range of movement of the pivot bearing 3 and the connections 7, 10, 11 allows, freely move in all three main directions x, y, z and around the cross - and turn the longitudinal axis y and x of the bogie frame 1 freely. Only the rotation about the vertical axis z is effective by the damping units 9, in particular in the case of rapid vibratory movements

2 2nd

5 5

10 10th

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3 3rd

ö59 803 ö59 803

gedämpft, wobei die Verbindungswelle 4 durch eine Verbindungsstange 12 immer eindeutig positioniert wird. Um die Wirkung der Dämpfungsaggregate zu erhöhen und um im mittleren Bereich des Drehgestells Bauraum für andere Teile zu erhalten, werden die Dämpfungsaggregate möglichst weit vor der mittigen Drehachse des Wagenkastens angeordnet. Damit ergibt sich aber ein grosser Arbeitshub des Dämpfers. damped, the connecting shaft 4 is always clearly positioned by a connecting rod 12. In order to increase the effect of the damping units and to provide space for other parts in the central area of the bogie, the damping units are arranged as far as possible in front of the central axis of rotation of the car body. This results in a large working stroke of the damper.

Da ein einzelner Dämpfer bei dieser Anordnung zu lang und daher zu wenig stabil wäre, werden zwei einander etwa gegenüberliegende Dämpfer verwendet. Um aber die Verbindungswelle zufolge ihres überzähligen Freiheitsgrades bei der unvermeidlichen kleinen Kraftdifferenz der beiden Dämpfer nicht dauernd gegen ihre eine Endstellung anschlagen zu lassen, wodurch die Entkoppelung der Längsbewegung unvollständig würde, wird die Verbindungswelle über einen weiteren Hebel und die starre Verbindungsstange in ihrer Mittelage gehalten. Since a single damper would be too long and therefore not stable enough with this arrangement, two mutually opposite dampers are used. However, to prevent the connecting shaft from constantly striking its one end position due to its excess degree of freedom due to the inevitable small force difference between the two dampers, which would make the decoupling of the longitudinal movement incomplete, the connecting shaft is held in its middle position by means of another lever and the rigid connecting rod.

Die Fig. 2 dient vor allem dem besseren Verständnis der stark vereinfacht dargestellten weiteren Anwendungsbeispiele gemäss den Fig. 3,4, 5, indem Varianten von Fig. 1 in der Schemadarstellung der folgenden Figuren erläutert werden. FIG. 2 is used above all for a better understanding of the further application examples shown in FIGS. 3, 4, 5, which are shown in a highly simplified manner, by explaining variants of FIG. 1 in the schematic representation of the following figures.

Bei der Variante gemäss Fig. 3 weisen die Hebel 5 und 6 in der Mittelstellung der Welle 4 nach oben. Zudem sind die Dämpfungsaggregate 9 in verschiedenen Richtungen, d.h. vor und hinter der Welle 4, angeordnet. In the variant according to FIG. 3, the levers 5 and 6 point upwards in the middle position of the shaft 4. In addition, the damping units 9 are in different directions, i.e. arranged in front of and behind the shaft 4.

Bei der Variante gemäss Fig. 4 ist der innere Hebel 6 nur virtuell vorhanden, da die Drehlager 3 sich aussen an den äusseren Hebeln 5 befinden. Eine weitere Variante zeigt Fig. 5. Hier sind die Verbindungswelle 4 parallel und die Dämpfungsaggregate 9 quer zur Fahrtrichtung x angebracht. Die Drehlager 3 sind am Wagenkasten 2 befestigt. In the variant according to FIG. 4, the inner lever 6 is only available virtually, since the pivot bearings 3 are located on the outside on the outer levers 5. Another variant is shown in FIG. 5. Here, the connecting shaft 4 is parallel and the damping units 9 are mounted transversely to the direction of travel x. The pivot bearings 3 are attached to the body 2.

Es sind noch eine Reihe weiterer Varianten und Kombinationen möglich, die alle auf dem Erfindungsgedanken beruhen. Insbesondere können die Verbindungswellen-Drehlager 3 innerhalb oder ausserhalb der äusseren Hebel 5 sowie am Drehgestellrahmen 1 oder am Wagenkasten 2 angeordnet sein. Die äusseren und die inneren Hebel 5, 6 können sich nach oben oder nach unten erstrecken. Die Dämpfungsaggregate 9 und die Verbindungsstange 12 können bezüglich der Verbindungswelle 4 in gleicher oder in unterschiedlicher Richtung liegen. Schliesslich kann die ganze Anordnung so vorgesehen werden, dass die Verbindungswelle 4 quer, längs oder diagonal zur Fahrtrichtung x liegt. A number of further variants and combinations are possible, all of which are based on the inventive concept. In particular, the connecting shaft pivot bearing 3 can be arranged inside or outside the outer lever 5 and on the bogie frame 1 or on the car body 2. The outer and inner levers 5, 6 can extend upwards or downwards. The damping units 9 and the connecting rod 12 can be in the same or in a different direction with respect to the connecting shaft 4. Finally, the whole arrangement can be provided in such a way that the connecting shaft 4 lies transversely, lengthways or diagonally to the direction of travel x.

Diese, auf ein und demselben Erfindungsgedanken beruhenden Variationsmöglichkeiten ergeben eine hervorragende Anpassungsfähigkeit an die verschiedensten Fahrzeugkonstruktionen. Die Dämpfungsaggregate können, bei seitlicher Anordnung, weit aussen angeordnet werden, was eine gute Dämpfungswirkung und Zugänglichkeit bringt und auch gestattet, gleitreibungs- und wartungsfreie Elastomer-Lager und -Gelenkverbindungen zu verwenden, ohne dass sich dabei die radiale Nachgiebigkeit nachteilig auswirkt. These possible variations, based on one and the same inventive concept, result in excellent adaptability to a wide variety of vehicle designs. The damping units can, if they are arranged on the side, be arranged far outside, which provides a good damping effect and accessibility, and also allows the use of sliding friction and maintenance-free elastomer bearings and articulated connections without the radial flexibility having an adverse effect.

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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

659 803 PATENTANSPRÜCHE659 803 PATENT CLAIMS

1. Schlingerdämpfungsanordnung für Drehgestell-Schienenfahrzeuge (1,2) mit hydraulischer Schwingungsdämpfung (9) und mechanischer Entkoppelung der Dämpfungswirkung für alle Bewegungskomponenten, ausser der Drehung um eine vertikale Achse (z), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Wagenkasten (2) als dem einen An-schluss-System und dem Drehgestellrahmen (1) als dem anderen Anschluss-System, mit von einer vertikalen Drehachse (z) als Hebelarm wirkendem Abstand (a), zwei etwa horizontale, bezüglich der Drehachse (z) Dämpfungsmomente erzeugende Dämpfer (9) angeordnet sind, wobei deren Anschlüsse (7,10) gelenkig einerends mit einem am einen Anschluss-System (2; 1) festen Element und andernends gelenkig über Schwenkhebel (5) und eine für diese Dämpfer (9) gemeinsame drehbar (3) gelagerte Welle (4) am anderen Anschluss-System (1; 2) befestigt sind, und dass zwischen den Dämpfern (9) eine im wesentlichen parallel zu diesen (9) wirkende, beiderends gelenkig (11) mit einem der beiden Systeme (1,12) verbundene starre Verbindungsstange (12) angeordnet ist, wobei die Verbindung mit dem einen System über ein hebelartig wirkendes Element (6) und die Welle (4) erfolgt. 1. anti-roll arrangement for bogie rail vehicles (1,2) with hydraulic vibration damping (9) and mechanical decoupling of the damping effect for all motion components, except for rotation about a vertical axis (z), characterized in that between the car body (2) than that a connection system and the bogie frame (1) as the other connection system, with a distance (a) acting as a lever arm from a vertical axis of rotation (z), two approximately horizontal dampers (9) generating damping moments with respect to the axis of rotation (z) ) are arranged, the connections (7, 10) of which are articulated at one end with an element fixed to a connection system (2; 1) and at the other articulated via swivel levers (5) and a rotatable (3) joint for these dampers (9) Shaft (4) are attached to the other connection system (1; 2), and that between the dampers (9) acts essentially parallel to these (9) and is articulated at both ends (11) with one of the two systems (1,12) connected rigid connecting rod (12) is arranged, the connection to the one system via a lever-like element (6) and the shaft (4).

2. Schlingerdämpfungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfer (9) und die Verbindungsstange (12) in der Fahrtrichtung (x) und die Verbindungswelle (4) quer dazu angeordnet sind (Fig. 2). 2. anti-roll arrangement according to claim 1, characterized in that the damper (9) and the connecting rod (12) in the direction of travel (x) and the connecting shaft (4) are arranged transversely thereto (Fig. 2).

3. Schlingerdämpfungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebel (5, 6) an der Verbindungswelle (4) in ihrer Mittellage vertikal nach unten gerichtet sind. 3. anti-roll arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the levers (5, 6) on the connecting shaft (4) are directed vertically downwards in their central position.

4. Schlingerdämpfungsanordnung nach einem der Ansprüche 1—3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungswelle (4) am Drehgestellrahmen (1) drehbar (3) gelagert ist. 4. anti-roll arrangement according to one of claims 1-3, characterized in that the connecting shaft (4) on the bogie frame (1) is rotatably (3).

5. Schlingerdämpfungsanordnung nach einem der Ansprüche 1—4, dadurch gekennzeichnet, dass alle Gelenkverbindungen und Lager elastisch verformbar und daher gleitreibungsfrei ausgeführt sind. 5. anti-roll arrangement according to one of claims 1-4, characterized in that all articulated connections and bearings are elastically deformable and are therefore free of sliding friction.

6. Schlingerdämpfungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 — 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Anzahl der Gelenkverbindungen kugelgelenkförmig oder um eine einzige Achse drehbar ausgebildet ist. 6. anti-roll arrangement according to one of claims 1-5, characterized in that at least a number of the articulated connections is designed in the shape of a ball joint or rotatable about a single axis.