DE4329299A1

DE4329299A1 - Hydraulische Drehstabilisierung für Schienenfahrzeuge

Info

Publication number: DE4329299A1
Application number: DE19934329299
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dr Ing Hachmann; Hans-Peter Lang; Wolfgang-Dieter Dipl I Richter; Uwe Dipl Ing Schueller
Original assignee: AEG Schienenfahrzeuge Nahverkehr und Wagen GmbH
Current assignee: Alstom Transportation Germany GmbH
Priority date: 1993-08-31
Filing date: 1993-08-31
Publication date: 1995-03-02
Anticipated expiration: 2013-09-01
Also published as: DE4329299C2; EP0641702A1

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Drehstabilisierung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Fahrwerke, die für einen ruhigen und rad- /schienekraftreduzierten Lauf im Gleis eine hydraulische Drehstabilisierung erhalten sind bekannt. Üblicherweise werden Dreh- oder Schlingerdämpfelemente direkt zwischen dem Drehgestellrahmen und Wagenkasten angeordnet. Aufgabe dieser hydraulischen Dämpfer ist es, den bei hohen Fahrgeschwindigkeiten einsetzenden sogenannten Wellenlauf der Radsätze zu unterbinden.

Höchstgeschwindigkeit, Radprofil, Spurweite und Spurmaß bestimmen im wesentlichen die Auslegung der Dämpfelemente. Aus Gründen der betrieblichen Sicherheit ist es unter Umständen notwendig, daß die Höchstgeschwindigkeit auch bei Ausfall eines Dämpfelements sicher gefahren werden kann. Da jedoch die stark asymmetrische Drehdämpfung (bei zwei Drehdämpfern ist ein Dämpfer vollständig ausgefallen, entsprechend ergibt sich 50% Restdämpfung) die Stabilität des Fahrwerks drastisch abnimmt, ist es beim konventionellen Drehdämpferanbau erforderlich vier einzelne Dämpfelemente je Fahrwerk vorzusehen.

Da die hydraulischen Dämpfer üblicherweise direkt zwischen Wagenkasten und Fahrwerk angeordnet sind, werden neben den Drehbewegungen auch Längsbewegungen zwischen Fahrwerk und Wagenkasten gedämpft und damit vom Fahrwerk auf den Wagenkasten übertragen. Bei harter Dämpfereinstellung wird die Längsfederung zwischen diesen Fahrzeugbaugruppen kurzgeschlossen.

Gleichermaßen üblich ist der Einbau einer mechanischen Drehhemmung. Bei dieser Lösung ist eine Wiege verdrehfest mit dem Drehgestellrahmen verbunden. Über eine Reibpaarung zwischen Wiege und Wagenkasten wird eine Stabilisierung des Fahrwerks auch bei hohen Fahrgeschwindigkeiten gewährleistet. Relativbewegungen zwischen Gleitstück und Gleitplatte sind erst nach Überwindung des maximalen Drehhemmomentes möglich. Um die Längsbewegungen des Drehgestells vom Wagenkasten zu entkoppeln, ist die Wiege nicht direkt mit dem Fahrwerkrahmen verbunden. Die Längslenker (Drehhemmungsgestänge) greifen vielmehr auf einer verdrehsteifen Welle an, die ermöglicht, das relativen Längsbewegungen nur ein geringer, relativen Verdrehungen hingegen ein sehr hoher Widerstand (Steifigkeit) entgegengesetzt wird.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Drehstabilisierung mit hydraulischen Dämpfelementen am Fahrwerk zu erreichen und dabei auf schwere Zusatzanbauteile die Wiege oder Federträger zu verzichten und sicherzustellen, daß keine resultierenden Längskräfte aus der Drehstabilisierung vom Fahrwerk auf den Wagenkasten übertragen werden (rückwirkungsfreie Übertragung der Stabilisierungsmomente um die vertikale Achse), sowie die Längs- und Nickbewegungen des Drehgestells vom Wagenkasten zu entkoppeln und die Ausfallsicherheit auch bei nur zwei Dämpfelementen je Fahrwerk zu gewährleisten.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1 oder 2 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind im Unteranspruch umfaßt.

Erfindungsgemäß ist nach einer ersten Ausführung eine hydraulische Drehstabilisierung für Schienenfahrzeuge zur Dämpfung der Schlingerbewegung von Fahrwerken mit einer oder mehreren Achsen bei gleichzeitiger Entkopplung der Kräfte und Bewegungen in Fahrzeuglängsrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß je Fahrwerk ein oder mehrere genügend steife Torsionsstange am Wagenkasten in Richtung horizontal quer zur Fahrzeuglängsachse (y-Achse) an mindestens zwei Lagerstellen um die y-Achse drehbar gelagert sind, an deren beiden Enden über in vertikaler Richtung (z- Achse) stehende oder hängende Hebel und geeignete Gelenke die Kräfte, die aus der zu stabilisierenden Drehbewegung der Fahrwerke herrühren, über ein hydraulisches Dämpfelement oder einer Anlenkstange von Fahrwerksrahmen in die Torsionsstange als Moment eingeleitet werden, wobei an jeder einzelnen Torsionsstange an höchstens einem Hebel eine Anlenkstange als Verbindung zum Fahrwerksrahmen angeordnet werden kann, während die Bestückung der Hebel mit hydraulischen Dämpfelementen als Verbindung zum Fahrwerksrahmen mit beliebigen Stückzahlen und Anordnungen ausgeführt werden kann.

Nach einer zweiten Ausführung der Erfindung sind je Fahrwerk eine oder mehrere genügend steife Torsionsstangen am Fahrwerksrahmen in Richtung horizontal-quer zur Fahrzeuglängsachse (y-Achse) an mindestens zwei Lagerstellen um die y-Achse drehbar gelagert, an deren beiden Enden über in vertikaler Richtung (z-Achse) stehende oder hängende Hebel und geeignete Gelenke die Kräfte, die aus der zu stabilisierenden Drehbewegung der Fahrwerke herrühren, über ein hydraulisches Dämpfelement oder einer Anlenkstange vom Wagenkasten in die Torsionsstange als Moment eingeleitet werden, wobei an jeder einzelnen Torsionsstange an höchstens einem Hebel eine Anlenkstange als Verbindung zum Wagenkasten angeordnet werden kann, während die Bestückung der Hebel mit hydraulischen Dämpfelementen als Verbindung zum Wagenkasten mit beliebigen Stückzahlen und Anordnungen ausgeführt werden kann.

Vorteilhafterweise sind bei den vorgenannten Ausführungen je ein Fahrwerk ein oder mehrere genügend steife Torsionsstangen am Fahrwerksrahmen und am Wagenkasten in Richtung horizontal-quer zur Fahrzeuglängsachse (y-Achse) an mindestens zwei Lagerstellen um die y-Achse drehbar gelagert.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Anordnung mit einer Torsionsstange und einem Dämpfelement;

Fig. 2 eine Anordnung gemäß Fig. 1 mit einem zweiten Dämpfer;

Fig. 3 eine Anordnung gemäß Fig. 2 mit zusätzlichen Dämpfelementen;

Fig. 4 eine Anordnung gemäß Fig. 1 mit zwei Dämpfelementen an einem Hebel;

Fig. 5 eine Anordnung gemäß Fig. 1 mit Dämpfelementen an der Torsionsstange und dem Hebel;

Fig. 6 eine Anordnung gemäß Fig. 2 mit den zusätzlichen Elementen gemäß Fig. 5;

Fig. 7 eine Anordnung gemäß Fig. 6 mit einer alternativen Anordnung der Torsionstangen;

Fig. 8 eine Anordnung gemäß Fig. 1 mit einer alternativen Lagerung der Torsionsstangen;

Fig. 9 eine Anordnung gemäß Fig. 8 mit den Elementen gemäß Fig. 2;

Fig. 10 eine Anordnung gemäß Fig. 5 mit einer alternativen Lagerung einer Torsionsstange.

Fig. 1 zeigt eine Anordnung mit einer Torsionsstange (2), gelagert am Wagenkasten an zwei Lagerpunkten (1) mit zwei an den Rohrenden fest verbundenen, hängenden Hebeln (3). Die Verbindung zum Fahrwerksrahmen (7a) ist einseitig mit einem Dämpfelement (5) zwischen zwei Gelenken (4, 7) ausgeführt. Auf der anderen Seite befindet sich an gleicher Stelle eine Anlenkstange (6), die gleichzeitig die Positionierung der Hebel (3) und damit die Drehung der Torsionsstange (2) übernimmt.

Fig. 2 zeigt eine Anordnung analog zu Fig. 1 mit dem Unterschied, daß hier statt der Anlenkstange ein zweiter Dämpfer (5) angeordnet ist. Die Positionierung der Hebel (3) und die Drehung der Torsionsstange (2) kann hier unter anderem von der Drehsteifigkeit der Lagerpunkte (1) übernommen werden.

Fig. 3 zeigt eine Anordnung analog zu Fig. 2 mit dem Unterschied, daß hier an jedem Hebel (3) je zwei Dämpfelemente (5) angeordnet sind. Der Ausfall eines Dämpfelements führt zu einer symmetrischen Reduzierung der Gesamtdämpfung um 50%.

Fig. 4 zeigt eine Anordnung analog zu Fig. 1 mit dem Unterschied, daß hier an einem Hebel (3) je zwei Dämpfelemente (5) angeordnet sind. Der Ausfall eines Dämpfelements führt zu einer symmetrischen Reduzierung der Gesamtdämpfung um 50%.

Fig. 5 zeigt eine Anordnung analog zu Fig. 1 mit dem Unterschied, daß hier einseitig an je einem Hebel (3) und einer Torsionsstange (2) ein Dämpfelement angeordnet ist. Auf der anderen Seite befindet sich an gleicher Stelle je eine Anlenkstange (6), die gleichzeitig die Positionierung der Hebel (3) und damit die Drehung der Torsionsstange (2) übernimmt. Der Ausfall eines Dämpfelements führt zu einer symmetrischen Reduzierung der Gesamtdämpfung um 50%. Der Ausfall einer Torsionsstange (2), eines Hebels (3), einer Lagerung (1), einer Anlenkstange (6) oder eines Gelenkes (4, 7) führt zu einer symmetrischen Reduzierung der Gesamtdämpfung um 50%.

Fig. 6 zeigt eine Anordnung analog zu Fig. 2 mit den Vorteilen von Fig. 5.

Fig. 7 zeigt die Anordnung von Fig. 6, die Torsionsstangen (2) sind jedoch außen angeordnet. Vorteile bei dieser Anordnung ergeben sich unter entsprechenden kinematischen Bedingungen.

Fig. 8 zeigt eine Anordnung wie Fig. 1 mit dem Unterschied, daß die Torsionsstange (2) am Fahrwerksrahmen (7a) an zwei Lagerpunkten (7) mit zwei an den Rohrenden fest verbundenen, stehenden Hebeln (3) gelagert ist. Die Verbindung zum Wagenkasten (1a) ist einseitig mit einem Dämpfelement (5) zwischen zwei Gelenken (4, 1) ausgeführt. Auf der anderen Seite befindet sich an gleicher Stelle eine Anlenkstange (6), die gleichzeitig die Positionierung der Hebel (3) und damit die Drehung der Torsionsstangen (2) übernimmt.

Fig. 9 zeigt eine Anordnung analog zu Fig. 8 mit den Eigenschaften entsprechend Fig. 2 mit dem Unterschied, daß hier statt der Anlenkstange ein zweiter Dämpfer (5) angeordnet ist. Die Positionierung der Hebel (3) und die Drehung der Torsionsstangen (2) kann hier unter anderem von der Drehsteifigkeit der Lagerpunkte (7) übernommen werden.

Fig. 10 zeigt eine Anordnung analog zu Fig. 5 mit dem Unterschied, daß hier eine Torsionsstange (2) am Wagenkasten (1a) über zwei Lagerpunkte (1) und eine Torsionsstange (2) über zwei Lagerpunkte (7a) am Fahrwerksrahmen (7) gelagert ist.

Entsprechend den Fig. 3 bis 7 sind analog zu den Fig. 8, 9 und 10 und andere verschiedene Anbaukonfigurationen denkbar.

Claims

1. Hydraulische Drehstabilisierung für Schienenfahrzeuge zur Dämpfung der Schlingerbewegung von Fahrwerken mit einer oder mehreren Achsen bei gleichzeitiger Entkopplung der Kräfte und Bewegungen in Fahrzeuglängsrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß je Fahrwerk ein oder mehrere genügend steife Torsionsstangen (2) am Wagenkasten (1a) in Richtung horizontal-quer zur Fahrzeuglängsachse (y-Achse) an mindestens zwei Lagerstellen (1) um die y-Achse drehbar gelagert sind, an deren beiden Enden über in vertikaler Richtung (z-Achse) stehende oder hängende Hebel (3) und geeignete Gelenke (4, 7) die Kräfte, die aus der zu stabilisierenden Drehbewegung der Fahrwerke herrühren, über ein hydraulisches Dämpfelement (5) oder einer Anlenkstange (6) von Fahrwerksrahmen (7a) in die Torsionsstange (2) als Moment eingeleitet werden, wobei an jeder einzelnen Torsionsstange (2) an höchstens einem Hebel (3) eine Anlenkstange (6) als Verbindung zum Fahrwerksrahmen (7a) angeordnet werden kann, während die Bestückung der Hebel (3) mit hydraulischen Dämpfelementen (5) als Verbindung zum Fahrwerksrahmen (7a) mit beliebigen Stückzahlen und Anordnungen ausgeführt werden kann.

2. Hydraulische Drehstabilisierung für Schienenfahrzeuge zur Dämpfung der Schlingerbewegung dadurch gekennzeichnet, daß je Fahrwerk ein oder mehrere genügend steife Torsionsstangen (2) am Fahrwerksrahmen (7a) in Richtung horizontal-quer zur Fahrzeuglängsachse (y-Achse) an mindestens zwei Lagerstellen (7) um die y-Achse drehbar gelagert sind, an deren beiden Enden über in vertikaler Richtung (z-Achse) stehende oder hängende Hebel (3) und geeignete Gelenke (4, 1) die Kräfte, die aus der zu stabilisierenden Drehbewegung der Fahrwerke herrühren, über ein hydraulisches Dämpfelement (5) oder einer Anlenkstange (6) vom Wagenkasten (1a) in die Torsionsstange (2) als Moment eingeleitet werden, wobei an jeder einzelnen Torsionsstange (2) an höchstens einem Hebel (3) eine Anlenkstange (6) als Verbindung zum Wagenkasten (1a) angeordnet werden kann, während die Bestückung der Hebel (3) mit hydraulischen Dämpfelementen (5) als Verbindung zum Wagenkasten (1a) mit beliebigen Stückzahlen und Anordnungen ausgeführt werden kann.

3. Hydraulische Drehstabilisierung für Schienenfahrzeuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß je ein Fahrwerk ein oder mehrere genügend steife Torsionsstangen (2) am Fahrwerksrahmen (7a) und am Wagenkasten (1a) in Richtung horizontal-quer zur Fahrzeuglängsachse (y-Achse) an mindestens zwei Lagerstellen (7) um die y-Achse drehbar gelagert sind.