DE3711907A1 - Gleisbogenabhaengige wagenkastenneigungssteuerung fuer luftfeder-drehgestelle - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine gleisbogenabhänige Wagenkastenneigungssteuerung für Luftfeder-Drehgestelle wiegenloser Bauart, bei der ein Wagenkasten über Luftfeder­ bälge als Sekundärfederung und mit diesen in Reihe ge­ schalteten hydraulischen Vertikalzylindern gegen einen Drehgestellrahmen abgestützt ist und dabei untere Felgen der Luftfederbälge quer zur Fahrtrichtung über eine Wippe starr miteinander verbunden sind und die Mitnahme des Drehgestelles über ein Teil erfolgt, welches über einem Drehpunkt des Drehgestelles mit dem Wagenkasten senkrecht nach unten weisend verbunden ist, wobei das Teil die Wippe in einer Aussparung durchdringt und unterhalb der Wippe über elastische Mittel mit dem Drehgestellrahmen in Längsrichtung verbunden ist.

Es ist bei Luftfeder-Drehgestellen bekannt, zwischen den als Sekundärfederung fungierenden Luftfederbälgen und einem Drehgestellrahmen Hydraulikzylinder zur Steuerung der Wagenkastenneigung vorzusehen. Die Hydraulikzylinder sind dabei an ihrer Unterseite gelenkig mit den Drehgestellrahmen und an ihrer Oberseite gelenkig mit einer unteren Felge eines Luftfederbalges verbunden. Diese unteren Felgen sind quer zur Fahrtrichtung durch eine Wippe starr untereinander verbunden. Mit den Luftfederbälgen und deren unteren Felgen in Reihe geschaltet sind Hydraulikzylinder, welche gegen den Drehgestellrahmen abgestützt sind. Bei der Neigung des Wagenkastens wird ein Hydraulikzylinder verlängert, während sich der andere verkürzt. Einen Querversatz zwischen den Felgen der Luftfederbälge verhindert die Wippe. Zum Zwecke der Mitnahme des Drehgestellrahmens gegenüber einem Wagenkasten ist über einem Drehpunkt des Drehgestelles am Wagenkasten ein nach unten ragendes Teil befestigt, welches die Wippe in einer Aussparung durchdringt und welches in Längs- und Querrichtung von elastischen Mitteln in Form vom Gummipuffern umgeben ist. Diese sind mit dem Drehgestellrahmen fest verbunden. Die Steuerung der Neigungsbewegung und damit zwangsläufig verbunden die Lage des Wankpoles wird durch Pendel besorgt, welche über Konsolen einerseits in einem Querträger des Drehgestellrahmens und andererseits in der Wippe drehbar gelagert sind. Eine solche Einrichtung ist nicht geeignet die Höhe des Wankpoles über einer Schienenoberkante zu variieren, vielmehr liegt die Höhe des Wankpoles durch die Länge der Pendel und die Art der Pendelaufhängung unveränderlich fest (EP-Anmeldung 01 89 382).

Zur Entlastung einer hydraulischen Druckquelle und einer Steuereinheit einer hydropneumatischen Fahrzeugfederung von den durch eine Gewichtskraft eines Fahrzeuges hervorgerufenen statischen Drücken der Hydraulikzylinder ist es bekannt, den Hydraulikdruck aus dem Hydraulikzylinder einem Entlastungszylinder zuzuführen, in dem ein von einer Steuereinheit verschiebbarer Entlastungskolben vorgesehen ist. Dieser wird im entgegengesetzten Sinn von den Hydraulikdrücken aus den Hydraulikzylindern beaufschlagt, so daß der Entlastungskolben mit einem damit verbundenen Steuerkolben ohne Kraftaufwand verschiebbar ist. Andernfalls wäre zum Verschieben des Steuerkolbens stets die volle Kraft, resultierend aus dem statischen Druck der Hydraulikflüssigkeit zu überwinden (DE-OS 25 58 641).

Ausgehend von einer Wagenkastenneigungssteuerung nach dem Gattungsbegriff liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Höhe des Wankpoles unabhängig von der einmal gewählten Mechanik der Neigungssteuerung, den gewünschten Betriebsverhältnissen anpassen zu können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß symmetrisch zu einer Längsmittelebene des Drehgestelles in der Umgebung des Teils (Drehzapfen) zwei hydraulische Horizontalzylinder angeordnet sind, welche in der Längsmittelebene mit der Wippe und an ihrem anderen Ende mit Konsolen eines Querträgers des Drehgestellrahmens verbunden sind, daß die Horizontalzylinder ebenso wie die Vertikalzylinder über erste und zweite bzw. mittelbar mit dritten und vierten Hydraulikleitungen mit einer ersten Steuereinheit für die Horizontalzylinder bzw. einer zweiten Steuereinheit für die Vertikalzylinder verbunden sind, daß die dritten und vierten Hydraulikleitungen zunächst in einen Entlastungszylinder münden, dessen Entlastungskolben mit einem Steuerkolben auf einer gemeinsamen Kolbenstange angeordnet ist und dieser Steuerkolben von der zweiten Steuereinheit beaufschlagbar ist, daß sowohl die erste, wie auch die zweite Steuereinheit ihre Steuersignale von einem gemeinsamen Geber empfangen, welcher auf Querbeschleunigung reagiert, und daß die Steuereinheiten in Parallelschaltung mit einer hydraulischen Druckquelle verbunden sind.

Durch das gesteuerte Zusammenwirken von Horizontal- und Vertikalzylinder läßt sich die Höhe des Wankpoles in einem großeren Bereich variieren und den gewünschten Betriebsverhältnissen anpassen. Bei rein mechanischer Steuerung, beispielsweise durch Pendelaufhängung ist die Bewegung des Wankpoles starr an die einmal gewählte Mechanik gebunden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung lassen sich den Unteransprüchen 2 bis 4 entnehmen.

Ein Ausführungsbeispiel der Wagenkastenneigungssteuerung kann den Zeichnungen entnommen werden. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt I-I durch ein Luftfeder-Drehgestell mit Horizontal- und Vertikalzylindern,

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine durch die Horizontalzylinder quer verschiebbare Wippe,

Fig. 3 einen Wagenkasten mit Wagenkastenneigungssteuerung im ausgelenkten Zustand,

Fig. 4 einen hydraulischen Schaltplan der Wagenkasten­ neigungssteuerung.

Um das Druchfahren von Gleisbögen mit höheren Geschwindigkeiten ohne Einbuße an Komfort für den Reisenden zu ermöglichen macht man von der Möglichkeit der Wagenkastenneigung Gebrauch, so daß die Resultierende aus den Gewichts- und Fliehkräften senkrecht zu einem Wagenboden steht. Eine erfindungsgemäße Wagenkastenneigungssteuerung ist in Fig. 1 im Querschnitt dargestellt. Ein Wagenkasten 1 ist über Luftfederbälge 2 unter Zwischenschaltung von hydraulischen Vertikalzylindern 3 gegen einen Langträger 4 eines Drehgestellrahmens abgestützt. Für den Fall, daß die Vertikalzylinder 3 bei luftgefederten Drehgestellen von bereits ausgelieferten und im Betrieb befindlichen Wagen nachgerüstet werden ist es möglich, diese in vorhandene Zusatzluftbehälter 5 zu integrieren. Die Vertikalzylinder 3 sind an ihrem unteren Ende mit einem ersten Gelenk 6 im Zusatzluftbehälter 5 und an ihrem oberen Ende mit einem zweiten Gelenk 7 in einer unteren Felge 8 der Luftfederbälge 2 gelagert. Die Gelenke 6 und 7 erlauben Bewegungen in zwei Ebenen.

Um einen Querversatz der unteren Felgen 8 beider Fahrzeughälften zueinander zu vermeiden, sind diese durch eine Wippe 9 quer untereinander verbunden. Die Wippe 9 weist in ihrer Mitte eine Aussparung 10 auf, welche von einem Drehzapfen 11 durchdrungen wird. Dieser wird in Längsrichtung durch einen in Fahrtrichtung weisenden Einzellenker 12 gegen einen Querträger 13 des Drehgestellrahmens zur Übertragung der Zug- und Stoßkräfte abgestützt. In Querrichtung sind für den Drehzapfen 11 elastische Anschläge 14 vorgesehen.

Zur Wagenkastenneigung werden die hydraulischen Vertikalzylinder 3 betätigt. Um jedoch die Höhe des Wankpoles variabel gestalten zu können, sind zusätzlich hydraulische Horizontalzylinder 15 vorgesehen, welche mit der Wippe 9 zusammenwirken, wie dies in Fig. 2 näher dargestellt ist.

Die Horizontalzylinder 15 sind über Zapfen 16 mit der Wippe 9 verbunden, so daß diese quer zur Fahrtrichtung verschoben werden kann. Um bei einem Ausfall der Horizontalzylinder 15 den Wagenkasten 1 (Fig. 1) in Mittellage zu führen, sind zwischen den Horizontalzylindern 15 und Konsolen 17 des Querträgers 13 Rückstellfedern 18 vorgesehen.

Vor und hinter der Wippe 9 werden Notfedern 19 vorgesehen, auf die der Wagenkasten 1 (Fig. 1) aufsetzt, falls die in Fig. 1 dargstellten Luftfederbälge 2 ihren Dienst versagen. Zur Begrenzung der Querbewegung des Drehzapfens 11, welcher die Wippe 9 in der Aussparung 10 durchdringt sind die elastischen Anschläge 14 vorhanden.

Den Wagenkasten 1 im ausgelenkten Zustand stellt Fig. 3 dar. Die beiden Vertikalzylinder 3 sind aus- bzw. eingefahren. Gleichzeitig ist zu erkennen, daß die Wippe 9 durch die hier nicht dargestellten Horizontalzylinder 15 (Fig. 1 und 2) gegenüber dem Drehgestellrahmen aus ihrer Mittellage ausgelenkt ist. Das Zusammenwirken von Vertikal- und Horizontalzylindern 3 und 15 (Fig. 1 und 2) gestattet es, die Höhe des Wankpoles in einem größeren Bereich den Betriebserfordernissen anzupassen, was durch reine Mechanik nicht zu bewerkstelligen wäre.

Zur Steuerung der Höhe des Wankpoles bedarf es einer ersten und zweiten Steuereinheit deren Schaltung in Fig. 4 aufgezeigt ist. Die erste Steuereinheit 20 regelt allein die Kolbenbewegung der horizontalen Zylinder 15. Die erste Steuereinheit 20 ist zu diesem Zweck über eine erste und zweite Hydraulikleitung 21 und 22 mit den Horizontalzylindern 15 verbunden, welche nach Fig. 2 über Zapfen 16 mit der Wippe 9 verbunden sind, um diese quer zur Fahrtrichtung horizontal verschieben zu können. Die erste Steuereinheit 20 wird von einer hydraulischen Druckquelle 23 über eine Verbindungsleitung 36 mit Drucköl beaufschlagt.

Von der Bewegung der Horizontalzylinder 15 getrennt sind ,

zwei Vertikalzylinder 3 vorgesehen, welche von einer zweiten Steuereinheit 24 mittelbar geregelt werden. Um die Druckquelle 23 von den statischen Druckkräften aus der Gewichtsbelastung der Vertikalzylinder 3 zu entlasten, sind diese nicht direkt mit der Druckquelle 23 verbunden, sondern über dritte und vierte Hydraulikleitungen 25 und 26 zunächst mit einem Entlastungszylinder 27. In diesem Entlastungszylinder 27 ist frei verschiebbar ein Entlastungskolben 28 angeordnet, welcher über eine gemeinsame Kolbenstange 29 mit einem Steuerkolben 30 verbunden ist. Dieser Steuerkolben 30 wird durch die zweite Steuereinheit 24 über vierte und fünfte Hydraulikleitungen 31 und 32 geregelt.

Zur Erfassung der horizontalen Fliehkräfte bei Kurvenfahrt ist ein Geber 33 vorgesehen, welcher über erste und zweite Steuerleitungen 34 und 35 mit der ersten bzw. zweiten Steuereinheit 20 bzw. 24 zusammenwirkt.

Durch die separate Ansteuerung der Horizontal- und Vertikal­ zylinder kann die Höhe des Wankpoles nach einem vorgegebenen Programm in weiten Grenzen den Betriebserfordernissen angepaßt werden.

Es versteht sich, daß im praktischen Betrieb Leckverluste in der gesamten Hydraulikanlage auftreten, die durch einen hier nicht dargestellten Leckölausgleich kompensiert werden.

Um einen Vergleich der "Ist-Werte" der Kolbenbewegungen der Horizontal- und Vertikalzylinder mit den "Soll-Werten" verwirklichen zu können, sind in allen hydraulischen Zylindern je ein elektrischer Weggeber integriert, dessen Signale den Steuereinheiten 20 und 4 zur Auswertung zugeführt werden.

Claims (4)

1. Gleisbogenabhängige Wagenkastenneigungssteuerung für Luftfeder-Drehgestelle wiegenloser Bauart, bei der ein Wagenkasten über Luftfederbälge als Sekundärfederung und mit diesen in Reihe geschalteten hydraulischen Vertikalzylindern gegen einen Drehgestellrahmen abgestützt ist und dabei untere Felgen der Luftfederbälge quer zur Fahrtrichtung über eine Wippe starr miteinander verbunden sind und die Mitnahme des Drehgestelles über ein Teil erfolgt, welches über einem Drehpunkt des Drehgestelles mit dem Wagenkasten senkrecht nach unten weisend verbunden ist, wobei das Teil die Wippe in einer Aussparung durchdringt und unterhalb der Wippe über elastische Mittel mit dem Drehgestellrahmen in Längsrichtung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß symmetrisch zu einer Längsmittelebene des Drehgestelles in der Umgebung des Teils (Drehzapfen 11) zwei hydraulische Horizontalzylinder (15) angeordnet sind, welche in der Längsmittelebene mit der Wippe (9) und an ihrem anderen Ende mit Konsolen (17) eines Querträgers (13) des Drehgestellrahmens verbunden sind, daß die Horizontalzylinder (15) ebenso wie die Vertikalzylinder (3) über erste und zweite bzw. mittelbar mit dritten und vierten Hydraulikleitungen (21 und 22 bzw. 25 und 26) mit einer ersten Steuereinheit (20) für die Horizontalzylinder (15) bzw. einer zweiten Steuereinheit (24) für die Vertikalzylinder (3) verbunden sind, daß die dritten und vierten Hydraulikleitungen (25 und 26) zunächst in einen Entlastungszylinder (27) münden, dessen Entlastungskolben (28) mit einem Steuerkolben (30) auf einer gemeinsamen Kolbenstange (29) angeordnet ist und dieser Steuerkolben (30) von der zweiten Steuereinheit (24) beaufschlagbar ist, daß sowohl die erste, wie auch die zweite Steuereinheit (20, 24) ihre Steuersignale von einem gemeinsamen Geber (33) empfangen, welcher auf Querbeschleunigung reagiert, und daß die Steuereinheiten (20 und 24) in Parallelschaltung mit einer hydraulischen Druckquelle (23) verbunden sind.

2. Gleisbogenabhängige Wagenkastenneigungssteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Teil als ein Drehzapfen (11) ausgebildet ist, und daß das elastische Mittel ein Einzellenker (12) ist, der mittels elastischer Gummigelenke einerseits mit dem Drehzapfen (11) und andererseits mit einem Querträger (13) des Drehgestellrahmens horizontal in Längsmittelebene liegend verbunden ist, und daß der Drehzapfen (11) in Querrichtung von elastischen Anschlägen (14) umgeben ist.

3. Gleisbogenabhängige Wagenkastenneigungssteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den hydraulischen Horizontalzylindern (15) und den Konsolen (17) des Drehgestellrahmens Rückstellfedern (18), beispielsweise Schraubenfedern angeordnet sind.

4. Gleisbogenabhängige Wagenkastenneigungssteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Längsmittelebene vor und hinter der Wippe (9) zwischen dem Wagenkasten (1) und Querträgers (13) des Drehgestellrahmens Notfedern (19) vorgesehen sind.