DE69205826T2 - DEVICE FOR REGULATING THE LATERAL MOVEMENT OF WAGON BODIES. - Google Patents
DEVICE FOR REGULATING THE LATERAL MOVEMENT OF WAGON BODIES.Info
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Verwendung bei der Regelung einer relativen Verlagerung von miteinander verbundenen Körpern und betrifft insbesondere die Regelung der seitlichen Aufhängung einer Fahrzeugkarosserie auf ihrem Chassis.The invention relates to a device for use in controlling a relative displacement of interconnected bodies and, in particular, concerns the control of the lateral suspension of a vehicle body on its chassis.
Wenn sich ein Schienenfahrzeug um eine Spurkurve bewegt, bewirkt die Zentrifügalkraft eine seitliche Bewegung der Fahrzeugkarosserie auf dem Fahrzeugunterbau. Bisher wurden feststehende Stoßanschläge an dem Unterbau für einen Eingriff mit einem Karosserieteil bereitgestellt, um für einen Eingriff mit einem Karosserieteil zu sorgen, wenn sich die Karosserie seitlich zu einer jeweiligen Seite des Unterbaus bewegt. Derartige Stoßanschläge bestehen im allgemeinen aus einem nachgiebigen biegsamen Material, wie z.B. Gummi auf einem Metallaufbau. Eine anfängliche seitliche Bewegung des Körpers bzw. der Karosserie wird durch sekundäre Aufhängungselemente aufgefangen, doch sobald die Karosserie mit einem Stoßanschlag in Eingriff kommt, nimmt die dynamische Steifheit des Gummis mit fortschreitender Bewegung der Karosserie progressiv zu, bis schließlich nur eine geringe Biegsamkeit verbleibt. Normalerweise bewegt sich die Karosserie seitlich durch einen nominalen Luftspalt hindurch, bevor sie mit dem Gummi und anschließend mit dem Metall des Stoßanschlags in Eingriff kommt. Die zunehmende dynamische Steifheit des Gummis des Stoßanschlags überträgt zunehmend Vibrationen von dem Unterbau auf die Karosserie, was für die Passagiere unangenehm ist, wobei es der durch den Eingriff mit dem Metall übertragene Stoß ist, der von den Passagieren in der Fahrzeugkarosserie am unangenehmsten gespürt wird.As a rail vehicle moves around a track curve, centrifugal force causes lateral movement of the vehicle body on the vehicle chassis. Previously, fixed bump stops have been provided on the chassis for engagement with a body panel as the body moves laterally to either side of the chassis. Such bump stops are generally made of a compliant, flexible material such as rubber on a metal structure. Initial lateral movement of the body is accommodated by secondary suspension elements, but once the body engages a bump stop, the dynamic stiffness of the rubber increases progressively as the body moves, until eventually little flexibility remains. Typically, the body moves laterally through a nominal air gap before engaging the rubber and then the metal of the bump stop. The increasing dynamic stiffness of the rubber of the bump stop increasingly transmits vibrations from the undercarriage to the body, which is unpleasant for the passengers, and it is the shock transmitted by the engagement with the metal that is felt most unpleasantly by the passengers in the vehicle body.
Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zur Verwendung bei der Regelung einer relativen Verlagerung von miteinander verbundenen Körpern vorgeschlagen, wobei die Vorrichtung Betätigungsmittel für ein außerhalb der Betätigungsmittel angeordnetes bewegliches Widerlager, Mittel zum Halten der Betätigungsmittel an einem der Körper, wobei das Widerlager zwischen einer in Eingriff mit einem Teil des anderen Körpers stehenden Gebrauchslage, die erste Lage, und einer von dem Körperteil entfernten Nichtgebrauchslage, die zweite Lage, bewegbar ist, Mittel zum Speichern von Fluid und Bewegen von Fluid zu und von den Betätigungsmitteln und Mittel zum Überwachen einer relativen Verlagerung der Körper und Steuern der Fluidbewegung zu und von den Speichermitteln und den Betätigungsmitteln aufweist, um das Widerlager selektiv in die am Körperteil angreifende erste Lage zu bewegen und außerdem eine kontinuierliche Einstellung des Widerstandes gegen eine relative Verlagerung der Körper zu erhalten, wenn die letzteren durch den Angriff des Widerlagers wirksam verbunden sind.According to the invention, a device for use in controlling a relative displacement of interconnected bodies is proposed, the device comprising actuating means for a movable abutment arranged outside the actuating means, means for holding the actuating means on one of the bodies, the abutment being movable between a position of use in engagement with a part of the other body, the first position, and a non-use position remote from the body part, the second position, means for storing fluid and moving fluid to and from the actuating means and means for monitoring a relative displacement of the bodies and controlling the movement of fluid to and from the storage means and the actuating means in order to move the abutment to move selectively into the first position acting on the body part and, furthermore, to obtain a continuous adjustment of the resistance to a relative displacement of the bodies when the latter are effectively connected by the attack of the abutment.
Vorzugsweise sind die Betätigungsmittel eine Kolben- und Zylinderanordnung, wobei eine Kolbenstange dieser Anordnung an ihrem äußeren Ende das Widerlager trägt. Das Widerlager kann für eine reibungsarme Oberfläche sorgen und kann aus einem nachgiebigen biegsamen Material, wie z.B. Gummi, bestehen.Preferably, the actuating means is a piston and cylinder arrangement, a piston rod of said arrangement carrying the abutment at its outer end. The abutment may provide a low friction surface and may be made of a resilient, flexible material such as rubber.
Vorzugsweise umfassen die Speichermittel auch einen ersten Speicher, der die eine Seite des Kolbens mit Hydraulikfluid versorgt, und einen zweiten Speicher, der die andere Seite des Kolbens mit Hydraulikfluid versorgt.Preferably, the storage means also comprise a first storage means which supplies one side of the piston with hydraulic fluid and a second storage means which supplies the other side of the piston with hydraulic fluid.
Die Überwachungsmittel können ein Steuerventil sein, dessen Charakteristiken so ausgelegt sein können, daß eine Fluidbewegung innerhalb bestimmter Parameter begrenzt wird, wenn, nachdem das Widerlager mit dem Körperteil in Eingriff ist, eine weitere Relativbewegung auftritt.The monitoring means may be a control valve, the characteristics of which may be designed to limit fluid movement within certain parameters when, after the abutment has engaged the body part, further relative movement occurs.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Fahrzeug bereit, das miteinander verbundene Körper hat, von denen einer mindestens eine Rahmenanordnung mit Rädern aufweist und der andere an der Rahmenanordnung angebracht ist, sowie eine Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Absätze zur Verwendung beim Regeln der seitlichen Bewegung des anderen Körpers relativ zu der Rahmenanordnung.The present invention also provides a vehicle having interconnected bodies, one of which has at least one frame assembly with wheels and the other of which is attached to the frame assembly, and a device according to any of the preceding paragraphs for use in controlling the lateral movement of the other body relative to the frame assembly.
Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin ein Verfahren bereit zum Regeln der Relativbewegung von miteinander verbundenen Körpern, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Überwachen der relativen Verlagerung der Körper und Bewegen von Fluid zu und von Speichermitteln und Betätigungsmitteln, wobei letztere mit einem außerhalb von ihnen angeordneten Widerlager versehen sind, selektives Bewegen des Widerlagers mittels des Fluids relativ zu einem der Körper in Richtung zu und weg von einem mit ihm in Eingriff gelangenden Teil des anderen Körpers und Einstellen des quasi-statischen Widerstands gegen eine Bewegung des Widerlagers, wenn der Körperteil an ihm angreift.The present invention further provides a method for controlling the relative movement of interconnected bodies, the method comprising the steps of monitoring the relative displacement of the bodies and moving fluid to and from storage means and actuating means, the latter being provided with an abutment arranged externally therefrom, selectively moving the abutment by means of the fluid relative to one of the bodies towards and away from an engaging part of the other body, and adjusting the quasi-static resistance to movement of the abutment when the body part engages it.
Es wird nun ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung lediglich beispielhaft anhand der begleitenden Zeichnung beschrieben, wobei:An embodiment of the present invention will now be described, by way of example only, with reference to the accompanying drawings, in which:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Teils des Fahrzeugs mit der seitlichen Aufhängungsvorrichtung zwischen einem Fahrzeugkörper und einem Unterbau ist; undFig. 1 is a schematic view of a part of the vehicle with the lateral suspension device between a vehicle body and a substructure; and
Fig. 2 eine schematische Veranschaulichung der seitlichen Aufhängungsvorrichtung von Fig. 1 ist.Fig. 2 is a schematic illustration of the lateral suspension device of Fig. 1 .
In der Zeichnung hat ein Schienenfahrzeug eine die Passagiere tragende Karosserie 10, die in einem Unterbau befestigt ist, der einen Rahmen 12 und Radsätze 14 hat. Eine anfängliche seitliche Bewegung der Karosserie 10 relativ zu dem Unterbaurahmen 12, z.B. aufgrund der Einwirkung von Zentrifügalkräften, wenn sich das Fahrzeug um eine Spurkurve bewegt, wird durch eine Aufhängungsvorrichtung aus Schergummilagern 16 aufgefangen.In the drawing, a rail vehicle has a passenger-carrying body 10 mounted in a substructure having a frame 12 and wheel sets 14. Initial lateral movement of the body 10 relative to the substructure frame 12, e.g. due to the action of centrifugal forces as the vehicle moves around a track curve, is accommodated by a suspension arrangement of shear rubber bearings 16.
Um eine aufeinanderfolgende seitliche Bewegung der Karosserie 10 relativ zu dem Unterbaurahmen 12 aufzufangen, ist eine Stoßanschlag-Anordnung zu jedem Ende des Fahrzeugs hin vorgesehen, wobei jede Anordnung ein Widerlager 18 an einem äußeren Ende einer Kolbenstange 20 einer Anordnung aus einem Hydraulikkolben und einem Zylinder bereitstellt, bei der der Kolben 22 innerhalb eines Zylinders 24 bewegbar ist. Das Widerlager liegt in Form eines Bestandteils mit geringer Schersteifigkeit vor, das z.B. aus Gummi besteht, wobei jede Anordnung ein Paar der Widerlager 18 hat, die jeweils einem jeweiligen sich nach oben erstreckenden Teil 26 an dem Unterbaurahmen 12 wirksam zugeordnet sind, und jeweils an einem sich nach unten erstreckenden Teil der Fahrzeugkarosserie 10 angeordnet sind.To accommodate successive lateral movement of the body 10 relative to the subframe 12, a bump stop assembly is provided toward each end of the vehicle, each assembly providing an abutment 18 at an outer end of a piston rod 20 of a hydraulic piston and cylinder assembly in which the piston 22 is movable within a cylinder 24. The abutment is in the form of a low shear stiffness component, e.g. made of rubber, each assembly having a pair of the abutments 18 each operatively associated with a respective upwardly extending portion 26 on the subframe 12 and each disposed on a downwardly extending portion of the vehicle body 10.
Der sich auf der von der Kolbenstange 20 abgewandten Seite des Kolbens 22 befindende Innenraum jedes der Zylinder 24 steht mit einem jeweiligen Hydraulikfluid-Speichermittel 28 in Verbindung, während der andere Innenraum jedes der Zylinder 24 mit einem Speichermittel 30 in Verbindung steht. Der Zylinder 24 und die Speichermittel 28, 30 sind an der Fahrzeugkarosserie 10 in geeigneter Weise positioniert.The interior of each of the cylinders 24 located on the side of the piston 22 facing away from the piston rod 20 is connected to a respective hydraulic fluid storage means 28, while the other interior of each of the cylinders 24 is connected to a storage means 30. The cylinder 24 and the storage means 28, 30 are suitably positioned on the vehicle body 10.
Die Regelung der Bewegung der Hydraulikfluid-Zuführ zu und von dem Kreis, der durch den Zylinder 24 und die Speicheimittel 28 festgelegt ist, wird mittels einer Ventilsteuerungsvorrichtung 32 vorgenommen, die an der Fahrzeugkarosserie 10 befestigt ist und so ausgelegt ist, daß sie deren seitliche Bewegung überwacht. Die Steuerungsvorrichtung 32 ist mit den Speichermitteln 28 auf irgendeine geeignete Art wirksam verbunden. Das Speichermittel 30 verleiht dem Kolben 22 eine Hydraulikreaktion-Federkraft.The control of the movement of the hydraulic fluid supply to and from the circuit defined by the cylinder 24 and the reservoirs 28 is carried out by means of a valve control device 32 which is attached to the vehicle body 10 and designed is to monitor the lateral movement thereof. The control device 32 is operatively connected to the accumulator means 28 in any suitable manner. The accumulator means 30 imparts a hydraulic reaction spring force to the piston 22.
Wenn im Betrieb die Steuerungsvorrichtung 32 den Beginn einer seitlichen Bewegung der Fahrzeugkarosserie 10 unter der Einwirkung von Zentrifügalkräften überwacht, die auftreten, wenn sich das Fahrzeug zu einer Kurve in der Spur bewegt, bewirkt eine Bewegung zusätzlichen Hydraulikfluids in jeweils eines der Speichermittel 28 und des Zylinders 24 zu der von der Kolbenstange 20 abgewandten Seite des Kolbens 22, daß diese sich weiter aus dem Zylinder 24 heraus und somit das jeweilige Widerlager 18 zu dem jeweiligen Unterbauteil 26 hin bewegt. Das Widerlager 18 kommt mit dem Unterbauteil 26 sanft in Berührung. Das Widerlager 18 wird kontinuierlich zu dem Unterbauteil 26 gedrückt, um dessen seitliche Bewegung soweit wie möglich zu verringern. Die Verwendung des hydraulischen Speichermittels 28 sorgt für die notwendige Flexibilität, um eine nachfolgende hochfrequente seitliche Bewegung zwischen dem Unterbau 12 und der Karosserie 10 zu ermöglichen, ohne jedoch die dynamische Steifigkeit der Stoßanschlag-Anordnung signifikant zu erhöhen, da eine Rückkopplung zu der Steuerungsvorrichtung 32 es ermöglicht, daß diese die Bewegung des Hydraulikfluids zu und weg von dem Speichermittel 28 und dem Zylinder 24 regelt. Die Charakteristiken der Ventilsteuerungsvorrichtung 32 sind so ausgelegt, daß sie die Bewegung des Fluids in dem Kreis nur innerhalb bestimmter Parameter bewirkt, um die Bewegung und die angelegte Kraft des Widerlagers 18 und die Übertragung von Vibrationen von dem Unterbau zu der Fahrzeugkarosserie zu regulieren.In operation, when the control device 32 monitors the onset of lateral movement of the vehicle body 10 under the influence of centrifugal forces that occur when the vehicle moves to a curve in the lane, movement of additional hydraulic fluid in either of the storage means 28 and the cylinder 24 to the side of the piston 22 facing away from the piston rod 20 causes the piston 22 to move further out of the cylinder 24 and thus the respective abutment 18 to move toward the respective sub-component 26. The abutment 18 gently contacts the sub-component 26. The abutment 18 is continuously pressed toward the sub-component 26 to reduce its lateral movement as much as possible. The use of the hydraulic accumulator means 28 provides the necessary flexibility to allow subsequent high frequency lateral movement between the substructure 12 and the body 10, but without significantly increasing the dynamic stiffness of the bump stop assembly, since feedback to the control device 32 allows it to regulate the movement of the hydraulic fluid to and from the accumulator means 28 and the cylinder 24. The characteristics of the valve control device 32 are designed to cause the movement of the fluid in the circuit only within certain parameters to regulate the movement and applied force of the abutment 18 and the transmission of vibrations from the substructure to the vehicle body.
Man erkennt, daß die Stoßanschlag-Anordnung jedes Paares wirksam ist, wenn die Fahrzeugkarosserie ihre seitliche Bewegung in dieser Richtung beginnt, und daß eine Regelung der Stoßanschlag-Anordnungen nur bei Kurvenfahrt während der Reise des Fahrzeugs durchgeführt wird. Indem man vermeidet, daß die Stoßanschläge dynamisch steif werden, minimiert man die Übertragung von Vibrationen auf die Karosserie, und die Minimierung der Bewegung der Karosserie vor dem Eingriff mit dem Met all eines jeweiligen Stoßanschlags lindert auch die ungewollten Stöße zwischen der Karosserie und dem Unterbau, was zu einer viel sanfteren Fahrt der Passagiere führt.It will be appreciated that the bump stop assembly of each pair is effective when the vehicle body begins its lateral movement in that direction, and that control of the bump stop assemblies is only performed when cornering during vehicle travel. By preventing the bump stops from becoming dynamically stiff, the transmission of vibrations to the body is minimized, and minimizing the movement of the body prior to engagement with the metal of a respective bump stop also alleviates the unwanted shocks between the body and the undercarriage, resulting in a much smoother ride for passengers.
Die folgenden Abwandlungen können durchgeführt werden: Es können z.B. die Stoßanschlag- Anordnungen an dem Unterbaurahmen zum Eingriff mit den jeweiligen Teilen an der Karosserie bereitgestellt werden. Auch kann die Regelung der Bewegung des Hydraulikfluids in dem Kreis anderweitig als durch ein mechanisch gesteuertes Ventil bewerkstelligt werden, z.B. mittels eines Microcomputers und einer Beschleunigungsmessung oder anderer Vorhersageverfahren.The following modifications can be made: For example, the shock absorber arrangements on the subframe can be adapted to engage with the respective parts on the body Also, the control of the movement of the hydraulic fluid in the circuit can be accomplished by means other than a mechanically controlled valve, e.g. by means of a microcomputer and acceleration measurement or other predictive methods.
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| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: ABB DAIMLER-BENZ TRANSPORTATION (UK) LTD., DERBY, |
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| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |