EP0641702A1 - Hydraulische Drehstabilisierung für Schienenfahrzeuge - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
- B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
- B61F5/02—Arrangements permitting limited transverse relative movements between vehicle underframe or bolster and bogie; Connections between underframes and bogies
- B61F5/22—Guiding of the vehicle underframes with respect to the bogies
- B61F5/24—Means for damping or minimising the canting, skewing, pitching, or plunging movements of the underframes
Definitions
- the invention relates to hydraulic rotation stabilization with the features of the preamble of claim 1.
- Trolleys which are provided with a hydraulic rotation stabilization for a quiet and wheel / rail force-reduced running in the track are known.
- Rotary or roll damping elements are usually arranged directly between the bogie frame and the body. The task of these hydraulic dampers is to prevent the so-called shaft running of the wheel sets, which occurs at high driving speeds.
- a cradle is non-rotatably connected to the bogie frame.
- a friction pairing between the cradle and the body ensures that the chassis is stabilized, even at high speeds. Relative movements between the slide and the slide plate are only possible after the maximum torque has been overcome.
- the cradle is not directly connected to the chassis frame. Rather, the trailing arms (anti-rotation linkage) engage on a torsionally rigid shaft, which enables relative longitudinal movements to be opposed only by a small amount, relative rotations, on the other hand, by a very high resistance (rigidity).
- a roll damping arrangement for bogie rail vehicles is known from CH-A-659 803.
- dampers are arranged between the body and the bogie frame. These are fixed on the car body, on the bogie frame via swivel levers. The swivel levers are connected by a shaft. A rigid connecting rod is articulated in the middle of this shaft to apply forces to the car body.
- the invention has for its object to achieve the rotation stabilization with hydraulic damping elements on the chassis and to do without heavy additional parts the cradle or spring support and to ensure that no resulting longitudinal forces from the rotation stabilization are transmitted from the chassis to the car body (non-reactive transmission of the stabilizing moments around the vertical axis), as well as the longitudinal and pitching movements of the To decouple the bogie from the car body and to ensure reliability even with only two damping elements per chassis.
- a hydraulic torsional stabilization for rail vehicles for damping the rolling movement of undercarriages with one or more axles while simultaneously decoupling the forces and movements in the longitudinal direction of the vehicle characterized in that one or more sufficiently rigid torsion bars on the car body in the horizontal direction transversely to the longitudinal axis of the vehicle (y-axis) are rotatably mounted about the y-axis at at least two bearing points, at both ends of which the forces resulting from the rotary movement to be stabilized via levers which are or hang in the vertical direction (z-axis) and suitable joints of the undercarriage originate, be introduced via a hydraulic damping element or a link rod from the undercarriage frame into the torsion bar as a moment, whereby on each individual torsion bar at most one lever a link rod can be arranged as a connection to the undercarriage frame while the assembly of the levers with hydraulic damping elements can be carried out as a connection to the chassis frame with any number and arrangement
- one or more sufficiently rigid torsion bars are mounted on the chassis frame in the direction horizontally-transversely to the vehicle's longitudinal axis (y-axis) at at least two bearing points for rotation about the y-axis, at both ends of which in the vertical direction ( z-axis) standing or hanging levers and suitable joints, the forces resulting from the rotational movement of the running gear to be stabilized are introduced as a moment via a hydraulic damping element or a link rod from the car body into the torsion bar, whereby a link rod can be arranged on each individual torsion bar on at most one lever as a connection to the car body , while the levers can be equipped with hydraulic damping elements as a connection to the car body with any number and arrangement.
- one or more sufficiently rigid torsion bars on the chassis frame and on the body in the direction horizontally-transversely to the longitudinal axis of the vehicle (y-axis) are rotatably supported at least two bearing points about the y-axis.
- Fig. 1 shows an arrangement with a torsion bar (2), mounted on the car body at two bearing points (1) with two hanging levers (3) firmly connected to the pipe ends.
- the connection to the chassis frame (7a) is made on one side with a damping element (5) between two joints (4, 7).
- On the other side there is a link rod (6) in the same place, which at the same time takes over the positioning of the levers (3) and thus the rotation of the torsion rod (2).
- Fig. 2 shows an arrangement analogous to Fig. 1 with the difference that here a second damper (5) is arranged instead of the link rod.
- the positioning of the levers (3) and the rotation of the torsion bar (2) can be carried out here, among other things, by the torsional rigidity of the bearing points (1).
- Fig. 3 shows an arrangement analogous to Fig. 2 with the difference that here two damping elements (5) are arranged on each lever (3).
- the failure of a damping element leads to a symmetrical reduction of the total damping by 50%.
- Fig. 4 shows an arrangement analogous to Fig. 1 with the difference that here two damping elements (5) are arranged on a lever (3).
- the failure of a damping element leads to a symmetrical reduction of the total damping by 50%.
- Fig. 5 shows an arrangement analogous to Fig. 1 with the difference that here a damping element is arranged on one side of a lever (3) and a torsion bar (2). On the other hand is in the same place each a linkage rod (6) which at the same time takes over the positioning of the levers (3) and thus the rotation of the torsion bar (2).
- the failure of a damping element leads to a symmetrical reduction of the total damping by 50%.
- the failure of a torsion bar (2), a lever (3), a bearing (1), a link rod (6) or a joint (4, 7) leads to a symmetrical reduction of the total damping by 50%.
- FIG. 6 shows an arrangement analogous to FIG. 2 with the advantages of FIG. 5.
- Fig. 7 shows the arrangement of Fig. 6, but the torsion bars (2) are arranged on the outside. Advantages with this arrangement arise under appropriate kinematic conditions.
- Fig. 8 shows an arrangement like Fig. 1 with the difference that the torsion bar (2) is mounted on the chassis frame (7a) at two bearing points (7) with two fixed levers (3) connected to the pipe ends.
- the connection to the car body (1a) is carried out on one side with a damping element (5) between two joints (4, 1).
- On the other side there is a link rod (6) in the same place, which at the same time takes over the positioning of the levers (3) and thus the rotation of the torsion rods (2).
- Fig. 9 shows an arrangement analogous to Fig. 8 with the properties corresponding to Fig. 2 with the difference that here a second damper (5) is arranged instead of the link rod.
- the positioning of the levers (3) and the rotation of the torsion bars (2) can be carried out here, among other things, by the torsional rigidity of the bearing points (7).
- Fig. 10 shows an arrangement similar to Fig. 5 with the difference that here a torsion bar (2) on the car body (1a) via two bearing points (1) and a torsion bar (2) via two bearing points (7a) on the chassis frame (7) is stored.
- FIGS. 3 to 7 analogous to FIGS. 8, 9 and 10 and other different mounting configurations are conceivable.
Landscapes
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- Vehicle Body Suspensions (AREA)
Abstract
Hydraulische Drehstabilisierung für Schienenfahrzeuge zur Dämpfung der Schlingerbewegung von Fahrwerken mit einer oder mehreren Achsen bei gleichzeitiger Entkopplung der Kräfte und Bewegungen in Fahrzeuglängsrichtung, wobei 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. <IMAGE>
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.
- Eine Schlingerdämpfungsanordnung für Drehgestell-Schienenfahrzeuge ist aus der CH-A-659 803 bekannt. Hier sind zwischen dem Wagenkasten und dem Drehgestellrahmen seitlich Dämpfer angeordnet. Am Wagenkasten sind diese fest, am Drehgestellrahmen über Schwenkhebel angeordnet. Die Schwenkhebel sind über eine Welle verbunden. Zur Einleitung von Kräften auf den Wagenkasten ist an dieser Welle mittig eine starre Verbindungsstange angelenkt.
- 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 and 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 Figuren 3 bis 7 sind analog zu den Figuren 8, 9 und 10 und andere verschiedene Anbaukonfigurationen denkbar.
Claims (3)
- 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. - 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. - 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.
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