EP1572516B1 - Fahrwerk mit neigungssystem für schienenfahrzeuge - Google Patents
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- EP1572516B1 EP1572516B1 EP03757794A EP03757794A EP1572516B1 EP 1572516 B1 EP1572516 B1 EP 1572516B1 EP 03757794 A EP03757794 A EP 03757794A EP 03757794 A EP03757794 A EP 03757794A EP 1572516 B1 EP1572516 B1 EP 1572516B1
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- 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
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Definitions
- the present invention relates to a chassis for rail vehicles.
- the invention is suitable for - but not limited to - the use in rail vehicles for passenger transport.
- the EP 0 621 165 B1 describes a drive for rail vehicles, in which a drive frame is supported by primary springs of the wheels or wheelsets and is supported directly on the secondary springs via a cradle of the car body or the car body of the rail vehicle.
- the cradle or the car body are connected to the drive frame via vertical and rolling dampening shock absorbers and at least one rolling movements cushioning roll support.
- This carries fixed levers, which are connected via articulated pendulum with the cradle or the car body.
- At least one of the pendulum consists of an actuator which can be acted on when dipping or lifting a transverse end of the cradle or the car body in the opposite direction.
- the disadvantage here is that even at a relatively low speed in the arc unfavorably high lateral acceleration occurs. To avoid this, the speed must be throttled in the arc to z. B. not to worsen the ride comfort for people traveling.
- a landing gear with a tilting device in which a the carriage body via secondary springs bearing spring carrier is suspended by obliquely inwardly extending pendulum hanging on a slope traverse. Stop elements make sure that the pendulum support the arrangement against transverse movements.
- the inclination traverse sits with two inclined contact surfaces on rollers mounted on the chassis frame so that they and with it the car body can be pivoted about an axis extending parallel to the vehicle longitudinal axis, so can be tilted.
- the pivoting movement is generated by an actuator which acts between the inclination traverse and the chassis frame. Disadvantage of this arrangement is that the actuator must provide the entire force for the inclination of the car body available and therefore must be designed correspondingly complex and large.
- the object of the invention is to eliminate the disadvantages of the prior art described and in particular to propose a chassis for rail vehicles, which allows higher speeds in curves in a simple manner. Furthermore, it is an object of the invention to increase the comfort in a simple manner and to allow a convertibility already existing chassis.
- An advantage of the solution according to the invention is that by tilting the car body in the bow the passenger experiences no greater lateral acceleration despite higher speed. This leads to improved comfort.
- the centrifugal force causes the inclination of the car body. There are therefore only small actuating forces required to adjust the inclination to the optimum level.
- Another advantage is that existing trolleys can be converted with little effort.
- the attachment points of the pendulum on the chassis frame are offset inwards, so that the longitudinal axes of the pendulum in inclined car body from bottom to top obliquely inwards.
- at least one active actuator between the chassis frame and the spring carrier or between the chassis frame and the cradle is arranged. It is at least partially, but preferably predominantly, oriented in the horizontal direction, wherein it supports the effect of centrifugal force and adjusts the inclination to an optimal level.
- the pendulums are arranged so that the longitudinal axes of the pendulum, especially in non-inclined car body, at least approximately at the level of Car center of gravity or above the car's center of gravity cut. This results in a particularly favorable tilt characteristic.
- At least one passive and / or active attenuator is arranged transversely to the direction of travel. More preferably, at least one attenuator between the chassis frame and the cradle is arranged in the attenuator is preferably a laterally acting, depending on the Wagenkastenquer Anthony dynamically adjustable damper.
- At least one pendulum is arranged on both sides of the longitudinal axis of the rail vehicle.
- the pendulums are preferably arranged symmetrically to the longitudinal axis of the rail vehicle.
- the at least one active actuator is an electric, hydraulic and / or pneumatic actuator.
- FIGS. 1 to 3 show a chassis of a rail vehicle in different views.
- the chassis includes a chassis frame 1, which is supported by primary springs of wheelsets.
- a spring support 2 is fixed by means of pendulum 3.
- the spring carrier 2 supports a cradle 4 with a mounted car body 5 via secondary coil springs 6.
- the centrifugal force causes a transverse displacement of the car body 5, the cradle 4 and the transverse stiffness of the secondary coil springs 6 and the spring support second
- the upper attachment point of the hanging pendulum 3 on the chassis frame 1, in contrast to vertically arranged pendulum is offset inwards. This leads to a tilt of the pendulum 3.
- One or more active actuators 7 support the effect of centrifugal force and adjust the inclination to an optimal level.
- These active actuators 7 are installed in a predominantly horizontal direction either between the chassis frame 1 and the spring carrier 2 or between the chassis frame 1 and the cradle 4.
- passive or active attenuators can be installed for comfort improvement.
- passive or active attenuators can be installed for comfort improvement.
- the dynamic component of the Wagenkastenquer Gay be damped.
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrwerk für Schienenfahrzeuge. Die Erfindung ist geeignet für - aber nicht beschränkt auf - den Einsatz in Schienenfahrzeugen für den Personenverkehr.
- Die
EP 0 621 165 B1 beschreibt 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. Die Wiege oder der Wagenkasten sind gegenüber dem Laufwerkrahmen über Vertikal- und Wankbewegungen dämpfende Stoßdämpfer und mindestens eine Wankbewegungen abfedernde Wankstütze verbunden. Diese trägt feste Hebel, die über gelenkig gelagerte Pendel mit der Wiege bzw. dem Wagenkasten verbunden sind. Mindestens eines der Pendel besteht dabei aus einem Stellglied, das beim Eintauchen oder Anheben eines Querendes der Wiege oder des Wagenkastens in Gegenrichtung beaufschlagbar ist. Nachteilig hierbei ist, dass bereits bei einer relativ geringen Geschwindigkeit im Bogen eine ungünstig hohe Querbeschleunigung auftritt. Um diese zu vermeiden, muss die Geschwindigkeit im Bogen gedrosselt werden, um z. B. den Fahrkomfort für mitfahrende Personen nicht zu verschlechtern. - Eine Reihe weiterer bekannter Schutzrechtsanmeldungen mögen in manchen Details der erfindungsgemäßen Lösung ähneln, weisen ihr gegenüber jedoch deutliche Nachteile auf. Beispiele hierfür sind folgende:
- Gemäß der
DE 2 145 738 ist die Neigetechnik über der Sekundärfeder angeordnet, weshalb in der Sekundärfederung bei Bogenfahrt die volle Querbeschleunigung abgefangen werden muss. Außerdem wird hier die Neigungsbewegung nicht durch die bei Bogenfahrt wirkende Fliehkraft unterstützt; - Gemäß der
EP 0 287 821 sind die Pendel parallel zur Sekundärfederung angeordnet, was zu einer vertikalen Entkopplung von Federbewegung und Neigung führt. Daher müssen die wie üblich seitlich angeordneten Luftfedern die volle Neigebewegung ausführen, was ein entsprechendes Volumen und damit einhergehenden Bauraumbedarf der Luftfedern sowie eine Druckausgleichseinrichtung erfordert; - Gemäß der
US 3 717 104 sind stehende Pendel vorgesehen, die eine prinzipiell instabile Anordnung darstellen, welche zusätzliche Feder- bzw. aktive Stellelemente erfordert. Außerdem findet hier bei Bogenfahrt keine Unterstützung der Neigebewegung durch die Fliehkraft statt, sondern die Aktuatoren müssen im Gegenteil gegen die Fliehkraft sowie zusätzlich die Zentrierfedern arbeiten. Außerdem führt der unter dem Fahrzeugboden liegende Wankpol zu i.a. von Fahrgästen als unangenehm empfundenen großen Querbewegungen in Höhe der Sitzreihen sowie zur Notwendigkeit eines stark eingeschränkten Lichtraumprofils des Wagenkastens. - Aus der
FR 2 092 207 A - Aufgabe der Erfindung ist es, die beschriebenen Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und insbesondere ein Fahrwerk für Schienenfahrzeuge vorzuschlagen, welches in einfacher Weise höhere Geschwindigkeiten in Kurven ermöglicht. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, in einfacher Weise den Komfort zu erhöhen und eine Umrüstbarkeit bereits vorhandener Fahrwerke zu ermöglichen.
- Diese Aufgabe wird durch ein Fahrwerk für Schienenfahrzeuge gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
- Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass durch das Neigen des Wagenkastens im Bogen der Fahrgast trotz höherer Geschwindigkeit keine größere Querbeschleunigung erfährt. Dies führt zu einem verbesserten Komfort. Bei der erfindungsgemäßen Lösung bewirkt die Fliehkraft die Neigung des Wagenkastens. Es sind daher nur geringe Stellkräfte erforderlich, um die Neigung auf das optimale Maß einzustellen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass bestehende Fahrwerke mit geringem Aufwand umgerüstet werden können.
- Bei dem erfindungsgemäßen Fahrwerk ist vorgesehen, dass die Befestigungspunkte der Pendel am Fahrwerkrahmen, anders als bei senkrecht angeordneten Pendeln, nach innen versetzt sind, sodass die Längsachsen der Pendel bei nicht geneigten Wagenkasten von unten nach oben schräg nach innen verlaufen. Weiterhin ist mindestens ein aktives Stellglied zwischen dem Fahrwerkrahmen und dem Federträger oder zwischen dem Fahrwerkrahmen und der Wiege angeordnet. Dabei ist es mindestens teilweise, vorzugsweise aber überwiegend, in horizontaler Richtung ausgerichtet, wobei es die Wirkung der Fliehkraft unterstützt und die Neigung auf ein optimales Maß einstellt.
- Vorzugsweise sind die Pendel so angeordnet sind, dass sich die Längsachsen der Pendel, insbesondere bei nicht geneigtem Wagenkasten, mindestens angenähert auf der Höhe des Wagenschwerpunktes oder oberhalb des Wagenschwerpunktes schneiden. Hierdurch ergibt sich eine besonders günstige Neigecharakteristik.
- Vorzugsweise ist weiterhin mindestens ein passives und/oder aktives Dämpfungsglied quer zur Fahrtrichtung angeordnet. Weiter vorzugsweise ist mindestens ein Dämpfungsglied zwischen dem Fahrwerkrahmen und der Wiege angeordnet bei dem Dämpfungsglied handelt es sich vorzugsweise um einen ein lateral wirkenden, in Abhängigkeit der Wagenkastenquergeschwindigkeit dynamisch einstellbaren Dämpfer.
- Bei besonders vorteilhaften, weil einfach aufgebauten und zuverlässig arbeitenden Varianten des erfindungsgemäßen Fahrwerks ist vorgesehen, dass mindestens je ein Pendel auf beiden Seiten der Längsachse des Schienenfahrzeugs angeordnet ist. Die Pendel sind dabei bevorzugt symmetrisch zur Längsachse des Schienenfahrzeugs angeordnet.
- Bei weiteren bevorzugten Varianten des erfindungsgemäßen Fahrwerks ist das mindestens eine aktive Stellglied ein elektrischer, hydraulischer und/oder pneumatischer Stellantrieb.
- Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen bzw. der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, welche auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt. Es zeigen (nicht maßstäblich)
- Figur 1
- eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrwerks eines Schienenfahrzeugs in Seitenansicht,
- Figur 2
- einen schematischen Schnitt A-A durch das Fahrwerk gemäß
Fig. 1 ; - Figur 3
- einen schematischen Schnitt B-B durch das Fahrwerk gemäß
Fig. 1 . - Die
Figuren 1 bis 3 zeigen ein Fahrwerk eines Schienenfahrzeugs in unterschiedlichen Ansichten. Das Fahrwerk umfasst einen Fahrwerkrahmen 1, der über Primärfedern von Radsätzen getragen wird. Am Fahrwerkrahmen 1 ist ein Federträger 2 mittels Pendel 3 befestigt. Der Federträger 2 stützt eine Wiege 4 mit einem aufgesetzten Wagenkasten 5 über sekundäre Schraubenfedern 6 ab. - Im Gleisbogen bewirkt die Fliehkraft eine Querverschiebung des Wagenkastens 5, der Wiege 4 und über die Quersteifigkeit der sekundären Schraubenfedern 6 auch des Federträgers 2.
- Eine Erhöhung der Fahrgeschwindigkeit in einem Bogen führt zu einer Erhöhung der auf einen Fahrgast wirkenden Querbeschleunigung. Diese sollte jedoch einen Grenzwert von z. B. 1,2 m/s2 nicht übersteigen. Damit dieser Grenzwert trotz Erhöhung der Fahrgeschwindigkeit nicht überschritten wird, muss der Wagenkasten so geneigt werden, dass eine Reduzierung der Querbeschleunigung unterhalb des Grenzwertes erfolgt.
- Zu diesem Zweck ist der obere Befestigungspunkt der hängenden Pendel 3 am Fahrwerkrahmen 1 im Gegensatz zu senkrecht angeordneten Pendeln nach innen versetzt. Dies führt zu einer Schräglage der Pendel 3. Dadurch kann das System des Federträgers 2, einschließlich der aufgesetzten Komponenten Wiege 4 und Wagenkasten 5, geneigt werden. Durch die Aufhängung an schrägen Pendeln 3 werden der Federträger 2 und gleichzeitig auch die Wiege 4 und der Wagenkasten 5 um ihre Längsachsen gedreht. Damit wirkt auf einen Fahrgast trotz höherer Bogengeschwindigkeit keine größere Querbeschleunigung.
- Ein oder mehrere aktive Stellglieder 7 unterstützen die Wirkung der Fliehkraft und stellen die Neigung auf ein optimales Maß ein. Diese aktiven Stellglieder 7 sind in überwiegend horizontaler Richtung entweder zwischen dem Fahrwerkrahmen 1 und dem Federträger 2 oder zwischen dem Fahrwerkrahmen 1 und der Wiege 4 eingebaut. In diesem Ausführungsbeispiel wird die optimale Neigung des Wagenkastens 5, die hauptsächlich aus der Querbeschleunigung des Wagenkastens 5 resultiert, durch zwei zwischen dem Fahrwerkrahmen 1 und dem Federnträger 2 lateral wirkende aktive Stellglieder 7 eingestellt, welche die entsprechende zusätzliche bzw. verringerte Neigung des Wagenkastens 5 gegenüber der aus der Querbeschleunigung resultierenden Neigung bewirken.
- Zusätzlich zu den aktiven Stellgliedern 7 können passive oder aktive Dämpfungsglieder zur Komfortverbesserung eingebaut werden. Beispielsweise durch Einsatz eines, zwischen dem Fahrwerkrahmen 1 und der Wiege 4 angeordneten, lateral wirkenden, in Abhängigkeit der Wagenkastenquergeschwindigkeit oder der Wagenkastenquerbeschleunigung dynamisch einstellbaren Dämpfers, kann zusätzlich zur Komforterhöhung die dynamische Komponente der Wagenkastenquerbewegung gedämpft werden.
Claims (6)
- Fahrwerk für Schienenfahrzeuge, insbesondere für den Personenverkehr, bei dem- ein Fahrwerkrahmen (1) über Primärfedern auf Rädern oder Radsätzen abgestützt ist, auf dem, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Wiege (4), ein Wagenkasten (5) abgestützt ist,- die Wiege (4) oder der Wagenkasten (5) gegenüber dem Fahrwerkrahmen (1) über Sekundärfedern (6) auf mindestens einem Federträger (2) abgestützt ist,- die Wiege (4) oder der Wagenkasten (5) mit dem Fahrwerkrahmen (1) über Vertikal- und/oder Wankbewegungen dämpfende Stoßdämpfer verbunden ist,- der Federträger (2) über Pendel (3) hängend am Fahrwerkrahmen (1) gelagert ist,- die Befestigungspunkte der Pendel (3) am Fahrwerkrahmen (1) im Gegensatz zu senkrecht angeordneten Pendeln nach innen versetzt sind, sodass die Längsachsen der Pendel (3) schräg verlaufen, unddadurch gekennzeichnet, dass- mindestens ein aktives Stellglied (7) mindestens teilweise, vorzugsweise überwiegend, in horizontaler Richtung zwischen dem Fahrwerkrahmen (1) und dem Federträger (2) oder zwischen dem Fahrwerkrahmen (1) und der Wiege 4 angeordnet ist, sodass das mindestens eine aktive Stellglied (7) die Wirkung der Fliehkraft unterstützt und die Neigung auf ein optimales Maß einstellt.
- Fahrwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pendel (3) so angeordnet sind, dass sich die Längsachsen der Pendel (3) mindestens angenähert auf der Höhe des Wagenschwerpunktes oder oberhalb des Wagenschwerpunktes schneiden.
- Fahrwerk nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein passives und/oder aktives Dämpfungsglied quer zur Fahrtrichtung angeordnet ist.
- Fahrwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Dämpfungsglied, vorzugsweise ein lateral wirkender, in Abhängigkeit der Wagenkastenquergeschwindigkeit dynamisch einstellbarer Dämpfer, zwischen dem Fahrwerkrahmen (1) und der Wiege (4) angeordnet ist.
- Fahrwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens je ein Pendel (3) auf beiden Seiten der Längsachse des Schienenfahrzeugs, insbesondere symmetrisch zur Längsachse des Schienenfahrzeugs, angeordnet ist.
- Fahrwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine aktive Stellglied (7) ein elektrischer, hydraulischer und/oder pneumatischer Stellantrieb ist.
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