DE3324574C2 - - Google Patents
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- DE3324574C2 DE3324574C2 DE19833324574 DE3324574A DE3324574C2 DE 3324574 C2 DE3324574 C2 DE 3324574C2 DE 19833324574 DE19833324574 DE 19833324574 DE 3324574 A DE3324574 A DE 3324574A DE 3324574 C2 DE3324574 C2 DE 3324574C2
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- 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
- B61F5/245—Means for damping or minimising the canting, skewing, pitching, or plunging movements of the underframes by active damping, i.e. with means to vary the damping characteristics in accordance with track or vehicle induced reactions, especially in high speed mode
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- Axle Suspensions And Sidecars For Cycles (AREA)
- Vehicle Body Suspensions (AREA)
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schlingerdämpfungsanordnung
für Drehgestell-Schienenfahrzeuge
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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 verschiedene 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. So können die raschen,
kleinen Drehschwingungen aus dem Sinuslauf stark
gedämpft werden, während die langsamen, großen
Ausdrehbewegungen bei Kurvenfahrt praktisch unbeeinflußt
bleiben.
Werden je seitlich horizontal in Längsrichtung
solche Dämpfer zwischen Drehgestell und Kasten
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 Verbindungsachse mit Hebel die
Dämpfungswirkung bezüglich der Längsschwingungen
ebenfalls entkoppelt wird. Eine derartige Anordnung
wird in der Deutschen Patentschrift 20 42 458 gezeigt,
dort jedoch mit dem Nachteil,
daß die Verbindungswelle einen Freiheitsgrad zuviel
aufweist und dadurch in ihrer Drehlage unbestimmt
ist. Durch unsymmetrisches Verhalten der
beiden Dämpfer bei einer unvermeidlichen, kleinen
Kraftdifferenz, oder durch einseitig äußere Störeinflüsse
kann das System allmählich gegen eine
ihrer beiden Endlagen laufen. Hierdurch wird die
Entkopplung in Längsrichtung wiederum unwirksam, denn
alle auftretenden Vibrationen werden ungedämpft vom
Endanschlag der Verbindungswelle übernommen.
Eine weitere Ausführungsform für eine Schlingerdämpfungsanordnung
mit mechanischer Entkoppelung
der Dämpfungswirkung für alle Bewegungskomponenten,
außer der Drehung um eine vertikale Achse besteht
darin, anstelle von zwei außenliegenden hydraulischen
Dämpfern nur auf einer Seite einen hydraulischen
Dämpfer zu verwenden und auf der anderen
Seite statt dessen die Verbindungswelle über einen
Hebel und eine starre Verbindungsstange mit dem
Wagenkasten zu verbinden. Ausgehend von der Voraussetzung,
daß einerseits das Gesamtsystem für
die Dämpfung der raschen, kleinen Drehschwingungen
auf kleinste Auslenkwinkel des Drehgestells anzusprechen
hat, und andererseits sämtliche Gelenkpunkte
des Systems zweckmäßigerweise wartungsfrei
auszuführen sind, kommt dem Verhalten der
Gelenkpunkte im Hinblick auf elastische Verformung
und allfällig auftretender Spiele größte Bedeutung
zu. Hierbei hat es sich infolge der erforderlichen
kleinen Ansprechwinkel des Systems als besser erwiesen,
bei einer außenliegenden Anordnung mit nur
einem hydraulischen Dämpfer und einer starren Verbindungsstange
die Gelenkpunkte anstelle mit den
an sich bekannten wartungsfreien Gummilagern mit
den ebenfalls bekannten, jedoch verschleißbehafteten
Stahl-Gelenklagern zu versehen.
Da bei dieser außenliegenden Anordnung ein einzelner
Dämpfer einen derart langen Hub benötigen würde, bestünde
eine weitere Ausführungsform darin, je einen
hydraulischen Dämpfer und eine starre Verbindungsstange
innenliegend, auf einer kleineren Basis über
je einen Hebel an der Verbindungswelle anzuordnen.
Diese Ausbildung der Schlingerdämpfungsanordnung
genügt jedoch den Anforderungen bezüglich kleiner
Ansprechwinkel vergleichsweise am wenigstens, so
daß sich als die zweckmäßigste Ausführungsform
einer Schlingerdämpfungsanordnung für Drehgestell-Schienenfahrzeuge
die Verwendung von je einem
außenliegenden hydraulischen Dämpfer, dessen
Gelenkpunkte mit an sich bekannten wartungsfreien
Gummilagern versehen sind, sowie einer ebenfalls an
ihren Gelenkpunkten mit an sich bekannten wartungsfreien
Gummilagern versehenen, starren Verbindungsstange
als besonders vorteilhaft darstellt.
Es wäre auch denkbar, die hydraulischen Dämpfer
anstelle mechanischer Bauteile mit hydraulischen
Leitungen so zu verbinden, daß die gewünschte
Entkoppelung erreicht wird. Im rauhen Bahnbetrieb
sind jedoch solche, in der Regel hydraulikölführenden
Leitungen dem Steinschlag großen Temperaturschwankungen
und anderen äußeren Einflüssen
ausgesetzt, die zu Betriebsstörungen Anlaß geben
könnten. Zudem wäre es erforderlich, das hydraulische
Leitungssystem andauernd absolut luftfrei
zu halten, weil kleinste Lufteinschlüsse die Dämpfungswirkung
stark vermindern würden.
Bei einzelnen, in sich geschlossenen hydraulischen
Dämpfern kommen vorgenannte Faktoren weitaus weniger
in Betracht, denn sie sind bezüglich dieser Einflüsse
weitgehendst unempfindlich.
Die Aufgabe, die sich daher stellt, ist die Schaffung
einer gattungsgemäßen Schlingerdämpfungsanordnung für Drehgestell-Schienenfahrzeuge,
welche auf geradem Gleis korrekt
und ohne nachteilige Nebenwirkungen die aus dem
Schlingern herrührenden Drehschwingungen wirksam
dämpft und bei Kurvenfahrt keine unerwünschte Drehhemmung
erzeugt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß
gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs
1. Vorteilhafte Weiterbildungen
des Erfindungsgegenstands sind den
Unteransprüchen zu entnehmen.
Ausführungsbeispiele der
Erfindung werden anschließend anhand
einer Zeichnung für ein zweiachsiges Drehgestell
erläutert. Sinngemäß erheben die dargelegten Ausführungsformen
jedoch auch den Anspruch der Verwendbarkeit
bei drei- oder mehrachsigen Drehgestellen sowie
bei Einachslaufwerken.
Es zeigen
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Ausschnittes
aus einem Drehgestell eines Schienenfahrzeuges
und eines mit diesem verbundenen
Wagenkastens mit Schlingerdämpfern,
Fig. 2 eine perspektiv-schematische Darstellung des
Ausschnittes nach Fig. 1 mit dessen Dämpfungsanordnung,
Fig. 3, 4, 5 Varianten von Dämpfungsanordnungen in der
Darstellung gemäß 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.
Ein erstes Anwendungsbeispiel ist in den Fig. 1 und 2
dargestellt. Ein Drehgestellrahmen 1 eines Drehgestell-Schienenfahrzeuges
ist mit dem Fachmann bekannten
Führungs-, Federungs- und Dämpfungsmitteln versehen.
Diese stützen den Rahmen 1 einerseits auf nicht dargestellte
Radsätze. Andererseits tragen und führen
ebenfalls bekannte Mittel einen zugehörigen Wagenkasten
2. Der Drehgestellrahmen ist mit zwei Drehlagern
3 versehen, in welchen eine starre Verbindungsachse
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 eine
starre Verbindungsstange 12 mit dem Wagenkasten
2 verbunden.
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 und 11 erlaubt, in allen
drei Hauptrichtungen x, y, z frei verschieben und
um die Quer- und die Längsachse y bzw. x des Drehgestellrahmens
1 frei drehen. Einzig die Drehung
um die Hochachse z wird durch die Dämpfungsaggregate
9, insbesondere bei raschen Schwingungsbewegungen,
wirksam gedämpft, wobei die Verbindungsachse
4 durch die 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.
Da ein einzelner außenliegender Dämpfer bei dieser
Anordnung einen derart langen Hub benötigen würde,
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 eine ihrer beiden Endstellungen
anschlagen zu lassen, wodurch die Entkoppelung
der Längsbewegung unwirksam würde, wird die
Verbindungswelle über einen weiteren Hebel und
die starre Verbindungsstange in ihrer Mittellage
gehalten.
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.
Bei der Variante gemäß Fig. 3 weisen die Hebel
5 und 6 in der Mittelstellung der Achse 4 nach
oben. Zudem sind die Dämpfungsaggregate 9 in
verschiedenen Richtungen, d. h. vor und hinter
der Achse 4, angeordnet.
Bei der Variante gemäß Fig. 4 ist der innere
Hebel 6 nur virtuell vorhanden, denn die Drehlager 3 befinden
sich außen an den äußeren Hebeln 5.
Eine weitere Variante zeigt Fig. 5. Hier sind
die Verbindungsachse 4 parallel und die Dämpfungsaggregate
9 quer zur Fahrtrichtung x angebracht.
Die Drehlager 3 sind am Wagenkasten
2 befestigt.
Es sind noch eine Reihe weiterer Varianten und Kombinationen
möglich, die alle auf dem Erfindungsgedanken beruhen.
Insbesondere können die Verbindungsachsen-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 bzw.
6 können sich nach oben oder nach unten erstrecken.
Die Dämpfungsaggregate 9 und die Verbindungsstange 12
können bezüglich der Verbindungsachse 4 in gleicher
oder in unterschiedlicher Richtung liegen. Schließlich
kann die ganze Anordnung so vorgesehen werden, daß die
Verbindungsachse 4 quer, längs oder diagonal zur Fahrtrichtung
x liegt.
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.
Der Vorteil der beschriebenen Erfindung
besteht darin, daß die Verbindungsachse
über einen Hebel und eine starre Verbindungsstange
in ihrer Mittellage positioniert ist und ein
Anlaufen gegen einer der Endlagen nicht möglich ist.
Diese eindeutige Positionierung wirkt sich gleichermaßen
darin aus, daß auch die angeordneten hydraulischen
Dämpfer bezüglich ihrem in beiden Richtungen
benötigten Arbeitshub eine gemeinsame, definierte
Mittelstellung aufweisen.
Claims (5)
1. Schlingerdämpfungsanordnung für Drehgestell-Schienenfahrzeuge
mit hydraulischer Schwingungsdämpfung
und mechanischer Entkoppelung der Dämpfungswirkung
für alle Bewegungskomponenten außer der Drehung um
eine vertikale Achse (z), wobei zwischen dem Wagenkasten
(2) als dem einen Anschluß-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 (Aggregat 9) angeordnet
sind und deren Anschlüsse (Verbindung 7 und 10) gelenkig einerends
mit einem an dem einen Anschluß-System festen
Element und andernends gelenkig über Schwenkhebel (5)
und eine für diese Dämpfer (Aggregat 9) gemeinsame drehbar (Lager 3)
gelagerte Achse (4) an dem anderen Anschluß-System
befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen
den Dämpfern (Aggregat 9) eine etwa parallel zu diesen
wirkende, beiderends gelenkig (11) mit einem
der beiden Systeme (1 bzw. 2) verbundene starre Verbindungsstange
(12) angeordnet ist, wobei die Verbindung mit
dem einen System über einen Hebel
(6) und die Achse (4) erfolgt.
2. Schlingerdämpfungsanordnung nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Dämpfer (Aggregat 9) und die Verbindungsstange (12)
in der Fahrtrichtung (x) und die Verbindungsachse (4)
quer dazu angeordnet sind (Fig. 2).
3. Schlingerdämpfungsanordnung nach
Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Hebel (5 und 6) an der Verbindungsachse
(4) in ihrer Mittellage vertikal nach unten gerichtet
sind.
4. Schlingerdämpfungsanordnung nach
einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß alle
Gelenkverbindungen und Lager elastisch verformbar und
daher gleitreibungsfrei ausgeführt sind.
5. Schlingerdämpfungsanordnung nach
einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens
einige der Gelenkverbindungen kugelgelenkförmig
oder um eine einzige Achse drehbar ausgebildet sind.
Applications Claiming Priority (1)
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CH434482A CH659803A5 (de) | 1982-07-16 | 1982-07-16 | Schlingerdaempfungsanordnung fuer drehgestell-schienenfahrzeuge. |
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-
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