DE4313129A1 - Laufwerk für Schienenfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Laufwerk für Schienenfahrzeuge, bei dem ein Laufwerkrahmen über Primärfedern von den Rädern bzw. Radsätzen getragen wird und auf dem über Sekundärfedern über eine Wiege der Wagenkasten oder der Wagenkasten des Schienenfahrzeugs direkt abgestützt ist und die Wiege oder der Wagenkasten weiter gegenüber dem Laufwerkrahmen über Ver­ tikal- und Wankbewegungen dämpfende Stoßdämpfer und minde­ stens eine Wankbewegungen abfedernde Wankstütze verbunden ist, die feste Hebel trägt, die über gelenkig gelagerte Pen­ del mit der Wiege bzw. dem Wagenkasten verbunden sind.

Ein solches Laufwerk ist beispielsweise aus der DE- OS 41 22 741 bekannt.

Insbesondere bei Kurvenfahrt ergeben sich durch die Flieh­ kraft Wankbewegungen der Wagenkästen, die in der Regel mit­ tels einer Wankstütze abgefedert werden. Bei diesen Wankbewe­ gungen neigt sich der Wagenkasten entsprechend der Fliehkraft auf dem Federsystem zur Kurvenaußenseite und vergrößert die Seitenbeschleunigung auf den Fahrgast. Diese subjektiv unan­ genehmen Seitenbeschleunigungen begrenzen die Fahrgeschwin­ digkeit, insbesondere auf kurvenreichen Strecken.

Durch die Praxis ist bereits bekannt, bei Kurvenfahrt den Wa­ genkasten entgegen der Fliehkraft zu neigen und dadurch die Seitenbeschleunigung zu reduzieren.

Bei einem dieser vorbekannten Neigungssysteme (Talgo-Pendu­ lar-System, ETR 42 (1993) H1-2, S. 39) wird durch eine hoch angeordnete Sekundärfeder ein pendeln des Wagenkastens mit einem hochliegenden Drehpol in der Form realisiert, daß sich der Wagenkasten ähnlich einem freien Pendel bewegt und somit die Fliehkraft auf den Fahrgast reduziert wird. Nachteilig bei diesem System ist, daß der Wagen im unteren Bereich (Sitzebene) in seiner Außenkontur eingeschränkt werden muß, was wiederum eine Verkleinerung des zur Verfügung stehenden Fahrgastraumes mit sich bringt.

Bei einem weiteren vorbekannten Neigungssystem (SIG-Neitec ETR 42 (1993) H1-2, S. 36, 37) wird eine Pendeleinrichtung zwischen einer Wiege des Laufwerks und dem Laufwerkrahmen an­ geordnet, wobei zwischen Wiege und Laufwerkrahmen, durch die Fliehkraft angeregt, ein Luftzylinder aktiviert wird, der zwischen Wiege und Laufwerkrahmen waagerecht in Querrichtung angeordnet ist und die Wiege bzw. den Wagenkasten mit einer Hubbewegung zum Bogeninneren hin neigt, wobei die Hubbewegung durch den instabil wirkenden Pneumatikzylinder bewirkt wird, der auf Querbewegungen zwischen Wiege und Laufwerkrahmen rea­ giert. Der Drehpol des Pendelsystems liegt hierbei etwa im Schwerpunkt des Wagenkastens. Nachteilig bei dieser Ausfüh­ rung ist, daß zur Aktivierung des Neigungssystems (Pendeleinrichtung) Querbewegungen zwischen Wiege und Lauf­ werkrahmen in nicht unerheblichem Maße erforderlich sind, um die Neigung zu bewerkstelligen. Hierdurch wird der nutzbare Querschnitt des Wagenkastens in erheblichem Maße verringert.

Es ist weiter durch die Praxis eine pendelnde Aufhängung des Wagenkastens wie vorstehend beschrieben, bekannt (ABB-Neitec X2000 ETR 42 (1993) H1-2, S. 31, 32), jedoch ist hierbei ein Arbeitszylinder in Querrichtung zwischen Laufwerkrahmen und Wiege angeordnet, wobei über eine querbeschleunigungsabhän­ gige Ansteuerungselektronik der Arbeitszylinder aktiv beauf­ schlagt wird. Der Arbeitszylinder bewirkt über das Pendelsy­ stem eine Neigung des Wagenkastens entgegen der Fliehkraft, wobei der erreichbare Neigungswinkel ca. 8° beträgt.

Der Drehpol dieses Systems liegt ebenfalls etwa im Schwer­ punkt des Wagenkastens. Der Nachteil dieses Systems liegt darin, daß durch den Drehpol in Schwerachse wieder Quer­ schnittsverminderungen des nutzbaren Wagenkastens entstehen.

Aus der Zeitschrift Ö & P Ölhydraulik und Pneumatik, Heft 36 (1992), Nr. 10 ist weiter bekannt, daß zur Wankwinkelkorrek­ tur zwischen Fahrbahn und Wagenkasten bei Fliehkraftüberschuß Arbeitszylinder zwischen dem Fahrwerk und dem Wagenkasten an­ geordnet wird, wobei in Längsrichtung des Wagenkastens mehr­ fach Arbeitszylinder hintereinander angeordnet sind, diese miteinander verbunden und so geschaltet sind, daß eine gleichmäßige Lastverteilung auf alle Fahrwerke erfolgt. Die Wankwinkel werden hierbei durch entsprechende elektronisch gesteuerte Beaufschlagung der Arbeitszylinder ausgeglichen und auf den mittleren Wankwinkel 0 korrigiert. Die Aufgabe dieser vorbekannten Vorrichtung ist daher auf eine Wank­ winkelkorrektur zur gleichmäßigen Belastung der Fahrwerke be­ schränkt.

Die Aufgabe vorliegender Erfindung liegt darin, zur Errei­ chung eines größtmöglichen Wagenquerschnitts eine Neigungs­ einrichtung zu finden, bei der beim Wanken des Wagenkastens bei Fliehkraftüberschuß möglichst der Drehpol in Ebene des Wankpols liegt, die für vorhandene Laufwerke nachrüstbar ist, die unter bestehende Wagenkästen einsetzbar ist und die sich durch einfache Bauelemente auszeichnet.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Laufwerk auf die Weise gelöst, daß mindestens einer der Pendel der Wank­ stütze aus einem Stellglied besteht, das beim Eintauchen oder Anheben eines Querendes der Wiege oder einer Seite des Wagen­ kastens in Gegenrichtung beaufschlagbar ist. Der Vorteil die­ ser Ausbildung liegt darin, daß der Drehpol etwa in Höhe der Sekundärfeder liegt und dadurch eine größtmögliche Ausnutzung des Umgrenzungsprofils ermöglicht wird.

Gemäß der Erfindung bestehen vorteilhaft beide Pendel aus Stellgliedern. Weiter sind vorteilhaft die Stellglieder ver­ riegelbar. Vorteilhaft ist weiter, daß die Stellglieder in ihrer Endlage verriegelbar sind. Gemäß der Erfindung ist min­ destens ein Stellglied auf beiden Seiten der Längsachse des Schienenfahrzeugs mit einem die erforderliche Hubbewegung der Stellglieder zum Ausgleich der Wankbewegung messenden Wegmeß­ gerät ausgerüstet. Vorteilhaft sind zwei Wankstützen symme­ trisch zur Querachse des Laufwerks mit aus Stellgliedern be­ stehenden Pendeln angeordnet. Gemäß der Erfindung ist weiter denkbar, daß das Stellglied aus einem Arbeitszylinder be­ steht. Als Alternative kann gemäß der Erfindung das Stell­ glied als mechanischer Linearantrieb ausgebildet sein. Durch vorstehend beschriebene Erfindung kann auf vorteilhafte Weise das Laufwerk für ein Schienenfahrzeug mit einer Neigungsein­ richtung ausgerüstet werden, die auch in vorhandene Laufwerk nachrüstbar ist. Die erfindungsgemäße Neigungseinrichtung kann weiter unter bestehende Wagenkästen eingesetzt werden und zeichnet sich durch einfache Bauelemente aus. Insbeson­ dere wird durch die erfindungsgemäße Neigungseinrichtung ein größtmöglicher nutzbarer Wagenquerschnitt erreicht.

Gemäß einem Alternativausführungsbeispiel der Erfindung bei einem Laufwerk für Schienenfahrzeuge, bei dem ein Laufwerk­ rahmen über primärfedern von den Rädern bzw. Radsätzen getra­ gen wird und auf dem über Sekundärfedern über eine Wiege der Wagenkasten oder der Wagenkasten des Schienenfahrzeugs direkt abgestützt ist und die Wiege oder der Wagenkasten weiter ge­ genüber dem Laufwerkrahmen über Vertikal- und Wankbewegungen dämpfende Stoßdämpfer und mindestens eine Wankbewegungen ab­ federnde Wankstütze verbunden ist, die feste Hebel trägt, die über gelenkig gelagerte Pendel mit der Wiege bzw. dem Wagen­ kasten verbunden sind, ist in eine Torsionswelle der Wank­ stütze ein Stellglied integriert, daß beim Eintauchen oder Anheben eines Querendes der Wiege oder einer Seite des Wagen­ kastens in Gegenrichtung beaufschlagbar ist.

Einzelheiten der Erfindung sind an Hand der Zeichnung in ei­ nem Ausführungsbeispiel erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 Den Querschnitt durch ein Laufwerk gemäß der Erfindung

Fig. 2 Einen Teil der Draufsicht auf das Laufwerk nach Fig. 1.

Fig. 3 Einen Teil eines Mittellängsschnittes durch das Laufwerk nach Fig. 1.

Das erfindungsgemäße Laufwerk besteht im wesentlichen aus dem von den zwei Radsätzen (1) über nicht dargestellte Primärfe­ dern getragenen Laufwerkrahmen (2), auf dem über pneumatische Sekundärfedern (3) eine den Wagenkasten (4) tragende Wiege (5) vertikal beweglich gelagert ist. Der Wagenka­ sten (4) lagert dabei über seitliche, oberhalb der Sekundär­ federn (3) auf der Wiege (5) befestigte Gleitstücke (6) auf dem Laufwerk und ist über einen zentrisch in der Wiege (5) angeordneten Drehzapfen (7) auf dem Laufwerk horizontal ge­ führt. Neben erforderlichen, für vorliegende Erfindung nicht relevanten Vertikal- und Schlingerdämpfern ist die Wiege (5) weiter gegenüber dem Laufwerkrahmen (2) über mindestens eine, im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Wankstützen abgefe­ dert. Jede dieser Wankstützen besteht aus einer horizontal in Laufwerkquerrichtung am Laufwerkrahmen (2) drehbar gelagerten Torsionswelle (8), die an ihren Längsenden drehfest Hebel (9) trägt, an deren freiem Ende etwa vertikal ein Pendel (10) ge­ lenkig gelagert ist. Dieses Pendel (10) ist mit seinem ande­ ren freien Ende ebenfalls gelenkig an der Wiege (5) befe­ stigt.

Bei Wankbewegungen des Wagenkastens (4) mit der Wiege (5) in Fahrzeugquerrichtung taucht die Wiege (5) mit ihrem einen Querende in die Sekundärfeder (3) ein und hebt sich mit ihrem anderen Querende um einen entsprechenden Betrag aus der dies­ seitigen Sekundärfeder (3) aus. Diese Wankbewegungen werden über die Pendel (10) und Hebel (9) in die Torsionswelle (8) übergeleitet und verdrehen die Torsionswelle (8). Durch die Federwirkung der Torsionswelle (8) werden die Wankbewegungen abgefedert. Bei dieser Wankbeanspruchung wirkt dabei die Tor­ sionswelle (8) über die Pendel (10) und Hebel (9) und liefert die für gute Laufeigenschaften notwendige Wanksteifigkeit. Das Fahrzeug wankt dabei um einen Wankpol, der sich aus den Systemparametern des Fahrzeugs wie primärer Federsteifigkeit, Steifigkeit der Wankstütze, Basis der Sekundärfeder und Schwerpunktlage bestimmt. Unter Fliehkraft wird dabei die Torsionswelle (8) der Wankstütze soweit gespannt, bis die er­ forderliche Gegenkraft erreicht ist, die das Kräftegleichge­ wicht herstellt. Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung des Laufwerks ist mindestens eines der Pendel (10) als Stellglied ausgebildet. Dieses Stellglied (Pendel (10)) überkompensiert durch Aus- bzw. Einfahren die Verformung der Torsions­ welle (8), so daß bei unveränderter Wanksteifigkeit und Wank- Pol das Fahrzeug in den Bogen hineingeneigt wird. Das Stell­ glied (Pendel (10)) arbeitet dabei nicht gegen das Eigenge­ wicht des Fahrzeugs sondern dreht lediglich den Wagenkasten um den Wagenpol. Dabei wird bogenaußen die Sekundärfeder (3) in vertikaler Richtung gestreckt und bogeninnen die entspre­ chende Sekundärfeder (3) gestaucht. Durch die Zweipunkt-Luft­ federsteuerung geschieht das mit nur geringem Widerstand der Sekundärfedern (3) (lediglich Strömungswiderstand der Luft). Die vertikale Federung erfolgt wie im normalen Zustand durch die gestauchte bzw. gestreckte Sekundärfeder (3). Die An­ steuerung der erforderlichen Neigung des Wagenkastens (4) er­ folgt dabei in Abhängigkeit des Fliehkraftüberschusses weg- oder kraftabhängig. Diese Ansteuerung der Stellglie­ der (Pendel (9)) ist jedoch nicht Gegenstand vorliegender Er­ findung.

Claims (9)

1. Laufwerk für Schienenfahrzeuge, bei dem ein Laufwerkrah­ men über Primärfedern von den Rädern bzw. Radsätzen ge­ tragen wird und auf dem über Sekundärfedern über eine Wiege der Wagenkasten oder der Wagenkasten des Schienen­ fahrzeugs direkt abgestützt ist und die Wiege oder der Wagenkasten weiter gegenüber dem Laufwerkrahmen über Vertikal- und Wankbewegungen dämpfende Stoßdämpfer und mindestens eine Wankbewegungen abfedernde Wankstütze verbunden ist, die feste Hebel trägt, die über gelenkig gelagerte Pendel mit der Wiege bzw. dem Wagenkasten ver­ bunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ei­ nes der Pendel (10) aus einem Stellglied besteht, das beim Eintauchen oder Anheben eines Querendes der Wiege (5) oder einer Seite des Wagenkastens (4) in Ge­ genrichtung beaufschlagbar ist.

2. Laufwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Pendel (10) aus Stellgliedern bestehen.

3. Laufwerk nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stellglieder (Pendel (10)) verriegel­ bar sind.

4. Laufwerk nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stellglieder (Pendel (10)) in Endlage verriegelbar sind.

5. Laufwerk nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens ein Stellglied (Pendel (10)) auf beiden Seiten der Längsachse des Schienenfahrzeugs mit einem die erforderliche Hubbewegung der Stellglie­ der (Pendel (10)) zum Ausgleich der Wankbewegung messen­ den Wegmeßgerät ausgerüstet ist.

6. Laufwerk nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwei Wankstützen (8 bis 10) symmetrisch zur Querachse des Laufwerks mit aus Stellgliedern bestehenden Pendeln (10) angeordnet sind.

7. Laufwerk nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Stellglied (Pendel (10)) aus einem Ar­ beitszylinder besteht.

8. Laufwerk nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Stellglied (Pendel (10)) als mechani­ scher Linearantrieb ausgebildet ist.

9. Laufwerk für Schienenfahrzeuge, bei dem ein Laufwerkrah­ men über Primärfedern von den Rädern bzw. Radsätzen ge­ tragen wird und auf dem über Sekundärfedern über eine Wiege der Wagenkasten oder der Wagenkasten des Schienen­ fahrzeugs direkt abgestützt ist und die Wiege oder der Wagenkasten weiter gegenüber dem Laufwerkrahmen über Vertikal- und Wankbewegungen dämpfende Stoßdämpfer und mindestens eine Wankbewegungen abfedernde Wankstütze verbunden ist, die feste Hebel trägt, die über gelenkig gelagerte Pendel mit der Wiege bzw. dem Wagenkasten ver­ bunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß in eine Tor­ sionswelle (8) der Wankstütze (8 bis 10) ein Stellglied integriert ist, daß beim Eintauchen oder Anheben eines Querendes der Wiege (5) oder einer Seite des Wagenka­ stens (4) in Gegenrichtung beaufschlagbar ist.