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Steuerungseinrichtung für die hydraulische Verstellung entgegengesetzt
verschiebbarer Achsen bei Lenkgestellanordnungen von Lokomotiven Die Erfindung bezieht
sich auf eine Lenkgestellanordnung mit einem Paar quer verschiebbarer Achsen. Insbesondere
ist an die zu einem Paar zusammengefaßten Kuppelachsen von Lokomotiven gedacht,
von denen die eine Achse beim Verschieben aus der Mitte nach der einen Seite zwangsläufig
die andere Achse nach der entgegengesetzten Seite verschiebt.
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Diese als Beugniotgestell bekannte Anordnung ist in der Weise ausgebildet,
daß die Seitenverschiebung der einen Achse die Verschiebung der anderen Achse durch
mechanische Mittel, nämlich mittels eines Biegehebels, hervorruft, der in einem
lotrechten Drehzapfen im Lokomotivrahmen gelagert ist. Der doppelarmige Biegehebel
ist hierbei in der Längsmitte des Fahrzeuges im Raum zwischen dem Achspaar untergebracht.
Infolgedessen lassen sich andere Einrichtungen z.13. ein Aschkasten in diesem kaum
nur schwer oder gar nicht unterbringen. Da das Beugmiotgestell zur Verminderung
der Stoßwirkung auf den Fahrzeugrahmen und auf das Gleis vorwiegend an den Lokomotivenden
vorgesehen wird, macht sich der Mangel besonders unangenehm bemerkbar.
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Es ist schon vorgeschlagen worden, die Querverschiebung der einen
Achse durch die andere, statt durch ein den Raum zwischen den Rahmen wangeii beanspruchendes
mechanisches Gestänge hydraulisch zu bewirken. Ein Vorschlag geht dahin, jeder Achse
einen doppelseitig wirkenden Verstellzylinder mit Kraftkolben zuzuordnen und die
auf der gleichen Fahrzeugseite liegenden Räume dieser Zylinder durch Flüssigkeitsleitungen
unmittelbar miteinander zu verbinden. Es entstehen dann zwei mit Druckflüssigkeit
gefüllte getrennte Systeme, von denen das eine bei der Querverschiebung einer Achse
eine gewisse Menge Flüssigkeit aus dem Zylinderraum des einen Verstellzylinders
in den
auf der gleichen Fahrzeugseite liegenden Zylinderraum des
anderen Verstellzylinders drückt. Dadurch wird die zweite Achse um den gleichen
Betrag nach der entgegengesetzten Seite verschoben. Der dem mechanischen Beugniothebel
entsprechende ideelle Drehpunkt bleibt dann wie bei diesem Hebel genau in der Fahrzeuglängsmitte.
Beide Achsen pendeln bei dieser Anordnung also um eine ideelle Mittellage.
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Dies geschieht jedoch nicht mehr, sobald Flüssigkeit von einem System
in das andere übertritt oder sobald Flüssigkeit nach außen verlorengeht. Beispielsweise
kann es vorkommen, daß nach langem Durchfahren von Kurven des gleichen Krümmungssinnes
die Achsen aus der ideellen Mittellage verschoben wurden. Diese Gefahr beseitigt
die Erfindung dadurch, daß eine Steuerungseinrichtung vorgesehen ist, die bei Unterschieden
der Verschiebewege der Achsen den Unterschied selbsttätig ausgleicht.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der
Erfindung durch Abb. i bis 4 dargestellt. Abb. i zeigt den Grundriß eines Lenkgestells
nach der Erfindung, Abb. 2 ist der Schnitt nach der Linie I-1 der Abb. i, während
Abb. 3 einen Teil des Querschnitts nach der Linie 111-11I der Abb. 2 darstellt.
Abb. 4 ist der Schnitt nach der Linie IV-IV der Abb. i. Abb. 5 zeigt eine Einzelheit
der Abb. 4 in größerem Maßstab und um 9o° nach links gedreht dargestellt.
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Die Achswellen 1, 2 des dargestellten Lenkgestelles sind seitenverschiebbar
in den Rahmenwangen 3 gelagert und tragen in ihrer Mitte Hülsen 4, 5, die auf ihnen
drehbar, aber nicht seitenverschiebbar sind, also die Seitenverschiebung der Achswellen
1, 2 mitmachen müssen. An jeder Hülse 4, 5 sitzt ein Zapfen 6, 7, um den über ein
Kugelgelenk ein lotrecht stehender doppelarmiger Hebel 8, 9 drehbar ist. Die Zapfen
6, 7 liegen waagerecht und sind voneinander abgewandt.
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Das untere Ende des Doppelhebels 8 bzw. 9 ist gelenkig mit einer Querverbindung
io der Rahmenwangen 3 verbunden. Das obere Ende des Doppelhebels 8, 9 steht mittels
eines Lenkers i i, 12 mit dem doppelt wirkenden Kraftkolben 13, 14 eines Verstellzylinders
15, 16 in Verbindung, der gleichfalls an der Rahmenverbindung io befestigt ist.
Der linke Raum 17 des Zylinders 15 ist mit dem linken Raum 18 des Zylinders 16 durch
eine Verbindungsleitung i9, der rechte Raum 2o des Zylinders 15 ist mit dem rechten
Raum 21 des Zylinders 16 durch eine Verbindungsleitung 22 unmittelbar verbunden,
so daß die in den Räumen 17, 18, i9 und 20, 21, 22 befindliche Flüssigkeit zwei
getrennte Systeme bildet.
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Beim Verschieben des Kolbens 13, z. B. nach rechts, wird im Zylinder
15 Flüssigkeit verdrängt und über die Leitung 22 in den Zylinderraum 21 gedrückt,
so daß dessen Kolben 14 sich um den gleichen Betrag nach links bewegt. Dabei verdrängt
dieser im Zylinderraum 18 die gleiche Flüssigkeitsmenge, die über die Leitung i9
in den Zylinderraum 17 gelangt, wodurch der durch die Verschiebung des Kolbens 13
nach rechts vergrößerte Zylinderraum wieder vollständig mit Flüssigkeit angefüllt
ist. Da die Seitenverschiebung der Achsen 1, 2 der Verschiebung der Kraftkolben
13, 14 verhältnisgleich ist, pendeln die Achsen 1, 2 um ihre ideelle Mittellage.
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Dem Verstellzylinder 15 bzW. 16 gegenüber ist am oberen Arm des Doppelhebels
8, 9 eine weitere Stange 23, 24 angelenkt, deren anderes Ende mit einem an der Rahmenverbindung
io gelagerten Winkelhebel 25, 26 gelenkig verbunden ist. Dessen freier Arm steht
wiederum gelenkig mit einer Stoßstange 27, 28 (s. besonders Abb. 4) in Verbindung,
deren anderes Ende an einem doppelarmigen Steuerhebel 29 angelenkt ist. Dieser erstreckt
sich über den ganzen Abstand der beiden quer verschiebbaren Achswellen 1, 2 und
liegt dicht neben einer Rahmenwange 3 ein Stück oberhalb der Achswellen i und 2.
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In der Mitte des Steuerhebels 29 (s. besonders Abb. 5) ist ein nach
unten gehender Lenker 3o angelenkt, dessen unteres Ende mit einem Steuerkolben 31
gelenkig verbunden ist. Der mit drei Steuerflächen 32, 33, 34 versehene Steuerkolben
31 befindet sich in einem Steuerzylinder 35, in den auf der einen Seite die Flüssigkeitsleitungen
i9, 22 über Zweigstücke 36, 37 und auf der anderen Seite eine Zuleitung 38 für frische
Druckflüssigkeit münden, während darüber und darunter je eine Abflußleitung 39,
40 ins Freie führt. In der dargestellten Mittellage, in der der Steuerzylinder 35
nicht wirkt, führt die Zweigleitung 36 in einen Ringraum 41 des Zylinders 35, der
zwischen der oberen Steuerfläche 34 und der mittleren Steuerfläche 33 liegt, während
die Zweigleitung 37 in den darunterliegenden Zwischenraum 42 mündet, der durch die
mittlere Steuerfläche 33 und die unterste Steperfläche 32 gebildet wird. Die mittlere
Steuerfläche 33 schließt hierbei die Zuleitung 38, und die Steuerflächen 32 und
34 sperren die Abflußleitungen 39 und 4o ab.
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Die Steuereinrichtung wirkt bei einer Seitenverschiebung einer Achse
1, 2 wie folgt: Es sei angenommen, daß die Achse i infolge der Gleiskrümmung nach
rechts verschoben wird. Dann wird über den Hebel 8 der Kraftkolben 13 des zugehörigen
Verstellzylinders 15 ebenfalls nach rechts verschoben. Die im rechten Zylinderraum
2o befindliche Flüssigkeitsmenge wird dabei aus ihm verdrängt und über die Flüssigkeitsleitung
22 in den Zylinderraum 21 des Verstellzylinders 16 der Achse 2 gedrückt. Geht man
davon aus, daß Flüssigkeitsverluste nicht entstehen und daß auch von der einen Seite
eines Kolbens 13 oder 14 keine Flüssigkeit nach der anderen Kolbenseite gelangen
kann, so ist der Kolben 14 und damit die Achse 2 um den gleichen Betrag nach links
verschoben worden, um den die Achse i und der Kolben 13 nach rechts verschoben wurden.
In entsprechender Weise wird aus dem linken Zylinderraum 18 des Verstellzylinders
16 die gleiche Flüssigkeitsmenge über die Flüssigkeitsleitung i9 in den vergrößerten
Zylinderraum 17 des Verstellzylinders
15 hineingesaugt. Die auf
einer Fahrzeugseite befindlichen Zylinderräume 2o und 21 der beiden Verstellzylinder
15 und 16 mit ihrer Verbindungsleitung 22 bilden somit das eine Flüssigkeitssystem,
während die linken Kammern 17 und 18 der Verstellzylinder 15 und 16 mit ihrer Verbindungsleitung
i9 das andere Flüssigkeits-9ystem bilden.
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Durch die geschilderte Wirkung der beiden Flüssigkeitssysteme 17,
18, i9 und 20, 21, 22 wird also der Kolben 14 des Verstellzylinders 16 um den gleichen
Betrag nach links verschoben, um den der Kolben 13 des Verstellzylinders 15 nach
rechts verschoben wurde, so daß die beiden Achsen i und 2 wie um einen gedachten
lotrechten Drehzapfen des mechanischen Beugniothebels um die in Abb.1 dargestellte
Mittelstelle hin und her pendeln können.
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Bei der Verschiebung des Kolbens 13 nach rechts wird über die Stange
23 und den Winkelhebel 25 sowie die Stoßstange 27 das linke Ende des Steuer-1lebelS
29 gesenkt. Durch die entgegengesetzte Verschiebung des Kolbens 14 ist über das
Gestänge 24, 26 und 28 das rechte Ende des Steuerhebels 29 um den gleichen Betrag
angehoben worden. Die Mitte 43 des Steuerhebels hat daher ihre vor der Verschiebung
vorhandene Lage behalten. Der Steuerhebel 29 hat sich lediglich schräg gestellt.
Da die Mitte 43 des Steuerhebels 29 ihre Lage beibehalten hat, hat ebenfalls der
Steuerkolben 31 seine gezeichnete Mittellage im Steuerzylinder 15 behalten. Tritt
jedoch der eingangs erwähnte Fall ein, daß beispielsweise Flüssigkeit um die Kolben
13, 14 herum aus den Zylinderräumen 20, 21 unmittelbar in die Nachbarräume 17, 18
überströmt oder daß aus einem Verstellzylinder 15, 16 Flüssigkeit verlorengeht,
so wird der Kolben 14 des Verstellzylinders 16 nicht mehr um den gleichen Betrag
nach links bewegt, um den der Kolben 13 des Verstellzylinders 15 nach rechts geschoben
wurde, sondern beispielsweise um einen größeren Betrag. Nun findet die Pendelbewegung
der beiden Achsen 1, 2 nicht mehr um die ideelle Mittellage statt. Durch den größeren
Weg des Kolbens 14 wurde die Achse 2 stärker aus der Mittellage nach links in Abb.
i herausgebracht. Die Stoßstange 28 ist mehr nach oben bewegt worden, so daß das
rechte Ende des Steuerhebels 29 gleichfalls mehr angehoben wurde, während sein linkes
Ende um das unverändert gebliebene Gelenk an der Stoßstange 27 schwenkte.
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Dadurch ist die Mitte 43 des Steuerhebels angehoben worden und hat
den Steuerkolben 31 nach oben (in Abb. 4 und 5) gehoben. Infolgedessen ist die Zufuhrleitung
38 mit dem Zwischenraum 42 in Verbindung getreten, so daß Flüssigkeit über die Zweigleitung
37 in die Verbindungsleitung i9 des Systems 17, 18, 19 gelangen kann. Es wird also
frisches Drucköl über den Zwischenraum 42 des Steuerzylinders 35 nach demjenigen
Flüssigkeitssystem, d. h. hier dem linken System 17, 18, 19, gegeben, nach dessen
Seite hin sich die Mittellage verschoben hat. Wenn Drucköl aus dem anderen System
nach außen verlorengegangen ist, findet dabei kein Flüssigkeitsaustritt aus ihm
über die Zweigleitung 36 und die Ausflußleitung 40 statt. Ein solcher Ölabfluß,
und zwar in demselben Maße, in dem ein Zufluß durch die Leitung 38 erfolgte, findet
durch die Abflußleitung 4o nur statt, wenn die Mittellage der Achsen i und 2 dadurch
gestört wurde, daß Flüssigkeit von einem Zylinderraum 20 zum anderen Zylinderraum
17 des gleichen Verstellzylinders 15 übergeströmt ist. Die Zufuhr des Drucköles
durch die Leitung 38 nach dem System, beim gewählten Beispiel dem System 17, 18,
19, und der gegebenenfalls eintretende Abfluß aus dem anderen System 20, 21, 22
über die Zweigleitung 36 und die Abflußleitung 40 findet so lange statt, bis die
ursprüngliche ideelle Mittellage wieder vollständig erreicht ist und der Steuerkolben
31 den Steuerzylinder 35 wieder absperrt. Das ist bei dem erläuterten Beispiel dadurch
eingetreten, daß infolge der Rückwärtsbewegung des Kolbens 14 nach rechts in Abb.
i die Stoßstange 28 sich wieder so weit gesenkt hat, daß die mittlere Steuerfläche
33 die Zufuhrleitung 38 und die obere Steuerfläche 34 die Abflußleitung 4o abschließen.
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Die entsprechend umgekehrten Verhältnisse treten ein, wenn der Kolben
14 zuwenig nach links bewegt wurde, so daß der ideelle Mittelpunkt M der Mittellage
nach rechts in Abb. i aus der Mitte heraus verschoben wurde. Dann erhält das rechte
Flüssigkeitssystem 20, 21, 22 frische Druckflüssigkeit. Das für den Kolben 14 Gesagte
gilt sinngemäß für den Kolben 13.
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Der Übertragungshebel 8, 9 bewirkt eine Vergrößerung des Verschiebeweges
der Achse 1, 2 und ergibt daher im Durchmesser kleine Verstellzylinder 15, 16. Das
hat den Vorteil, daß der Raumbedarf gering ist und die Undichtigkeitsverluste klein
gehalten werden können.
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Der Übertragungshebel 8, 9 ist aber für das Wesen der Erfindung nicht
notwendig. Man kann den Lenker 11, 12 des Kraftkolbens 13, 14 auch mit dem gegenüberliegenden
Achslager verbinden, wenn dieses gegenüber der Achswelle 1, 2 unverschiebbar ist.
Dann müssen jedoch größere Kraftzylinder bei sonst gleichen Verhältnissen in Kauf
genommen werden.
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Das Drucköl, das durch den Steuerzylinder 35 zugeführt wird, kann
in verschiedener Weise erzeugt werden, beispielsweise durch eine Pumpe, die durch
die Seitenbewegung der Achse angetrieben wird, oder durch eine Pumpe, die durch
die Drehbewegung der Achswelle ihren Antrieb erhält, oder auch durch eine Einrichtung,
bei der die Druckflüssigkeit unter Benutzung von Bremsdruckluft erzeugt wird. Da
es sich nur darum handelt, etwaige kleine Leckverluste zu ersetzen, kann die Förderleistung
der Pumpe sehr klein sein.