EP4223611A1 - Fluidic coupling device and chassis - Google Patents

Fluidic coupling device and chassis Download PDF

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Publication number
EP4223611A1
EP4223611A1 EP23153272.2A EP23153272A EP4223611A1 EP 4223611 A1 EP4223611 A1 EP 4223611A1 EP 23153272 A EP23153272 A EP 23153272A EP 4223611 A1 EP4223611 A1 EP 4223611A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fluid
fluid chamber
coupling device
fluid line
line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23153272.2A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Johann Kothgasser
Jochen Ringswirth
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Mobility Austria GmbH
Original Assignee
Siemens Mobility Austria GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Mobility Austria GmbH filed Critical Siemens Mobility Austria GmbH
Publication of EP4223611A1 publication Critical patent/EP4223611A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • B61F5/38—Arrangements or devices for adjusting or allowing self- adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves, e.g. sliding axles, swinging axles
    • B61F5/386—Arrangements or devices for adjusting or allowing self- adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves, e.g. sliding axles, swinging axles fluid actuated
    • 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
    • B61F5/26—Mounting or securing axle-boxes in vehicle or bogie underframes
    • 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
    • B61F5/38—Arrangements or devices for adjusting or allowing self- adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves, e.g. sliding axles, swinging axles

Definitions

  • the invention relates to a fluidic coupling device for coupling components, in particular for a chassis for a rail vehicle, with a variable-size first fluid chamber, a variable-size second fluid chamber and a first fluid line, which connects the first fluid chamber to the second fluid chamber, the first fluid chamber and the second fluid chamber can be supplied with fluid to adjust the coupling stiffness of the coupling device.
  • a possible area of application for coupling devices with adjustable coupling stiffnesses are, for example, wheel or wheel set guide devices of running gears of rail vehicles.
  • wheel or wheel set guide devices wheel sets or individual wheels of running gear are coupled to a supporting structure (e.g. a running gear frame).
  • a supporting structure e.g. a running gear frame.
  • hydraulic bushings can be used in wheel or wheel set guidance devices, which set or vary wheel or wheel set guidance rigidities as required.
  • low wheel or wheel set rigidity is often sought in curved tracks, and high wheel or wheel set rigidity on straight track sections to increase running stability.
  • WO 2014/154315 A1 in which a fluidic bearing with a core and a sheath encasing the core is disclosed.
  • Two fluid chambers are arranged between the core and the shell, which are connected to one another by a fluid channel.
  • an equalization chamber arranged, from which fluid can be introduced into the two fluid chambers.
  • the compensation chamber is fluidically coupled to the two fluid chambers via a plurality of fluid lines, one fluid line having a valve and a throttle.
  • the WO 2017/157740 A1 a coupling device used for wheel or wheelset control.
  • An actuator unit and an elastic bearing are shown, which are arranged functionally in parallel with one another and via which a wheel or wheel set is coupled to a chassis frame.
  • the elastic bearing can be designed as a hydraulic bearing.
  • the invention is based on the object of specifying a fluidic coupling device which has been developed further compared to the prior art and which is structurally particularly simple and robust with regard to reducing the effects of temperature influences.
  • a fluidic coupling device in which a third fluid chamber is connected to the first fluid line via a second fluid line, the second fluid line being the only fluid line for conveying fluid into the third fluid chamber and out of the third fluid chamber is arranged and has a smaller cross section than the first fluid line at least in a capillary section.
  • the capillary section causes fluid to flow out of the third fluid chamber in the direction of the first fluid chamber or the second fluid chamber when the temperature of a fluid that can be filled into the coupling device is below a temperature limit value (e.g. a temperature value of the fluid during a filling process of the coupling device).
  • a temperature limit value e.g. a temperature value of the fluid during a filling process of the coupling device.
  • a solution for the second fluid line that is easy to manufacture is obtained, for example, if the at least one capillary section is designed as a cylindrical capillary flow channel.
  • the at least one capillary section is designed as an orifice with a slit or gap.
  • the inflow or outflow of the fluid into or out of the third fluid chamber is also influenced by a gravitational force on the fluid.
  • gravity can, for example, make it easier for the fluid to flow out of the third fluid chamber or make it more difficult for the fluid to flow into the third fluid chamber.
  • a preferred solution is obtained if a control body with a through-channel aligned parallel or approximately parallel to the first fluid line and an access opening connected to the through-channel is movably arranged in the first fluid line, with the first fluid chamber and the second fluid chamber being in a first control state unloaded by coupling forces A fluidic connection between the second fluid line and the through-channel is formed via the access opening.
  • the unloaded first control state e.g. in a neutral state in which the coupling device is not loaded and in which in the first fluid chamber or in the second fluid chamber a constant resting fluid pressure prevails
  • the fluid between the third fluid chamber on the one hand and the first fluid chamber and the second fluid chamber on the other hand flow.
  • a flow of fluid between the third fluid chamber on the one hand and the first fluid chamber or the second fluid chamber on the other hand can be prevented in a loaded state of the coupling device if, in a second control state of the first fluid chamber and the second fluid chamber loaded by coupling forces, the fluidic connection between the second Fluid line and the passage channel is blocked by an offset between the second fluid line and the access opening.
  • a favorable configuration is achieved when the third fluid chamber has an opening to an outside of the coupling device, which is closed by means of a gas-tight and liquid-tight closure.
  • the third fluid chamber allows the third fluid chamber to be completely encapsulated by the coupling device, thereby achieving a high level of strength of the coupling device and protecting the first fluid chamber, the second fluid chamber, the third fluid chamber, the first fluid line and the second fluid line. Furthermore, due to the gas-tight seal of the third fluid chamber, the third fluid chamber can be filled with nitrogen above a fluid level of a liquid, whereby oxidation processes in the coupling device can be avoided and a defined form can be set in the coupling device.
  • a transport safety screw is introduced into a coupling element body, which has a passage opening which is designed as a line part of the second fluid line when the transport safety screw is in a tightened first securing state.
  • the first security state is an installation or an assembly of the coupling device (eg in a chassis) and a flow of fluid between the third fluid chamber on the one hand and the first fluid chamber or the second fluid chamber on the other hand is possible.
  • a flow between the third fluid chamber on the one hand and the first fluid chamber or the second fluid chamber on the other hand is prevented (e.g. during transport of the coupling device) if the second fluid line is interrupted by the transport locking screw in a loosened second securing state of the transport locking screw, with the transport locking screw in the second securing state protrudes beyond a boundary surface of the coupling element body.
  • a compact coupling device is obtained when the fluidic coupling device has a core and a shell at least partially encasing the core, in which the first fluid chamber, the second fluid chamber, the third fluid chamber, the first fluid line and the second fluid line are arranged.
  • a bush-bolt connection with variable stiffness can be realized when the first fluid chamber and the second fluid chamber are arranged in a bush and the first fluid line, the second fluid line and the third fluid chamber are arranged in a bolt, the bolt being inserted into the bush .
  • a promising field of application for the coupling device according to the invention is opened up with a chassis for a rail vehicle with at least one fluidic coupling device according to the invention.
  • the at least one fluidic coupling device is a wheel guide device or a first wheel set guide device with a wheel guide bush or wheel set guide bush and a wheel guide pin or wheel set guide pin.
  • the wheel or the first wheel set guidance device has variable wheel or wheel set guidance rigidity.
  • a mechanically strong (ie high-frequency) excited state of the coupling device for example when the running gear is traveling straight ahead at high speed
  • the wheel or wheel set guidance rigidity is high, as a result of which high running stability of the running gear is achieved.
  • a mechanically weak (ie low-frequency) excited state of the coupling device for example when the chassis is cornering at low speed
  • the wheel or wheel set guidance stiffness is low, which reduces wheel and rail wear. Temperature influences on the wheel or wheel set guidance stiffness properties of the chassis are reduced due to the use of the coupling device according to the invention.
  • FIG. 1 shows an oblique view of an exemplary first embodiment variant of a fluidic coupling device according to the invention.
  • the coupling device is for coupling components of a running gear of a rail vehicle, as exemplified in 6 is shown formed.
  • a first wheel set 1 of the running gear is coupled to a running gear frame 3 of the running gear via a first swing arm 2 of the running gear by means of the coupling device.
  • the coupling device is thus designed as the first wheelset guide device of the running gear.
  • the coupling device is designed as a socket-bolt connection.
  • a socket 4 which is connected to the chassis frame 3, an in 2 shown variable-size first fluid chamber 5 and a non-visible second fluid chamber variable-size arranged.
  • a third fluid chamber 7, which is encapsulated by the bushing 4, as well as a first fluid line 10 and a second fluid line 11 are arranged in a bolt 8 inserted into the bushing 4, which acts as a coupling element body 9.
  • the bolt 8 acts as the core of the coupling device, the bushing 4 as the core encasing sheath of the coupling device.
  • the first fluid chamber 5, the second fluid chamber, the third fluid chamber 7, the first fluid line 10 and the second fluid line 11 are arranged.
  • the first fluid line 10 connects the first fluid chamber 5 to the second fluid chamber, the first fluid chamber 5 and the second fluid chamber being used to adjust the coupling rigidity of the coupling device with a fluid 12, as exemplified in 4 and figure 5 is shown, can be supplied.
  • the fluid 12 is glycol for the exemplary first embodiment variant of the coupling device according to the invention.
  • the third fluid chamber 7 is connected to the first fluid line 10 via the second fluid line 11, the second fluid line 11 being the only fluid line for the promotion of Fluid 12 from the first fluid chamber 5 or the second fluid chamber via the first fluid line 10 into the third fluid chamber 7 and from the third fluid chamber 7 via the first fluid line 10 into the first fluid chamber 5 or the second fluid chamber and in a capillary section 13 has a smaller cross section than the first fluid line 10 .
  • the second fluid line 11 is aligned at right angles to the first fluid line 10 .
  • the capillary section 13 is designed as an aperture with a slit or gap.
  • first fluid line 10 there is a tubular control body 14 with a through channel 15 aligned parallel to the first fluid line 10, as is shown by way of example in 4 and figure 5 is visible, and an access opening 16 connected to the through-channel 15 is displaceable, ie movably arranged.
  • the control body 14 borders on walls of the first fluid line 10 .
  • a fluidic connection between the second fluid line 11 and the through-channel 15 is formed via the access opening 16 .
  • This first control state is not in 1 , but as an example in 4 shown.
  • In 1 discloses a second control state of the first fluid chamber 5 and the second fluid chamber that is loaded by coupling forces, in which the fluidic connection between the second fluid line 11 and the through-channel 15 is blocked by an offset between the second fluid line 11 and the access opening 16.
  • the third fluid chamber 7 has an opening 17 to an outside of the coupling device, which is closed by means of a gas-tight and liquid-tight closure 18 .
  • the third fluid chamber 7 is thus hermetically sealed. No liquid or gas can inadvertently enter the third fluid chamber 7 or get out of it. Due to the closure 18, which can be detached and removed, it is possible to fill the third fluid chamber 7 with nitrogen, for example, without this being able to escape.
  • the third fluid chamber 7 can continue to be filled with fluid 12 via the opening 17 .
  • a transport safety screw 19 is introduced into the bolt 8 or into the coupling element body 9 , the longitudinal axis of which is aligned at right angles to the second fluid line 11 and which has a passage opening 20 .
  • the passage opening 20 functions as a line part of the second fluid line 11, so that fluid 12 can flow through the transport locking screw 19 in the first locking state.
  • a screw head of the transport securing screw 19 terminates flush with a boundary surface 21 of the coupling element body 9 in the first securing state.
  • a second safety state in which the transport safety screw 19 is released and the second fluid line 11 is interrupted by the transport safety screw 19 .
  • a first fluid line 10 is arranged in a bolt 8 or a coupling element body 9 . This is connected to a first fluid chamber 5 which is arranged in a bushing 4 .
  • the bolt 8 is inserted into the socket 4 or is adjacent to the socket 4 .
  • the second fluid chamber (not visible) is opposite the first fluid chamber 5 in the bushing 4 arranged.
  • the first fluid line 10 is also connected to the second fluid chamber.
  • a third fluid chamber 7 and a second fluid line 11 are arranged, which in 2 are not visible.
  • the second fluid line 11 is connected to the third fluid chamber 7 and to the first fluid line 10 .
  • the socket 4 is equipped with an in 2 Coated elastomeric layer, not shown, through which loads of the coupling device can be transferred to the first fluid chamber 5 and the second fluid chamber. Loading and unloading processes of the elastomer layer in the area of the first fluid chamber 5 and/or the second fluid chamber cause a change in size of the first fluid chamber 5 or the second fluid chamber.
  • This exemplary second embodiment variant corresponds structurally to that exemplary first embodiment variant of a coupling device according to the invention, which is shown in 1 and 2 is shown. It will therefore in 3 the same reference numerals as in 1 used.
  • the coupling device has a first fluid chamber 5, as shown by way of example in 2 is shown, a second fluid chamber (not visible), a third fluid chamber 7 , a first fluid line 10 and a second fluid line 11 .
  • the first fluid line 10 connects the first fluid chamber 5 and the second fluid chamber.
  • the third fluid chamber 7 is connected to the first fluid line 10 via the second fluid line 11 .
  • the transport securing screw 19 is inserted into a bolt-shaped coupling element body 9 of the coupling device.
  • the transport safety screw 19 is arranged in the area of the second fluid line 11 or protrudes through it.
  • the second fluid line 11 is interrupted by the transport safety screw 19 (there is an offset between a passage opening 20 of the transport safety screw 19 and the second fluid line 11), the transport safety screw 19 being loosened and protruding beyond a boundary surface 21 of the coupling element body 9 .
  • FIG. 4 shows a schematic outline of an exemplary third embodiment variant of a fluidic coupling device according to the invention.
  • a coupling element body 9 In a coupling element body 9, a first fluid chamber 5, a second fluid chamber 6, a third fluid chamber 7, a first fluid line 10 and a second fluid line 11 are arranged.
  • the first fluid line 10 is horizontal and the second fluid line 11 is vertically aligned.
  • the first fluid line 10 connects the first fluid chamber 5 and the second fluid chamber 6 .
  • the third fluid chamber 7 is coupled to the first fluid line 10 via the second fluid line 11 .
  • the second fluid line 11 is arranged in the coupling device as the only fluid line for conveying a fluid 12 into the third fluid chamber 7 and out of the third fluid chamber 7 .
  • the fluid 12 is glycol for the exemplary third embodiment variant of the coupling device according to the invention.
  • a first elastomer stop 22 is connected to the first fluid chamber 5 and a second stop to the second fluid chamber 6 Elastomer stop 23.
  • a capillary section 13 extends over the entire line length of the second fluid line 11 , the second fluid line 11 or the capillary section 13 being designed as a cylindrical capillary flow channel and having a smaller cross section than the first fluid line 10 .
  • a radius r i.e. a cross-sectional size of the capillary portion 13 is determined from a surface tension ⁇ of the fluid 12 introduced into the capillary portion 13, a contact angle ⁇ between the capillary portion 13 and the fluid 12, a density ⁇ of the fluid 12, the gravitational acceleration g and a length l of the capillary section 13 is formed.
  • a tubular control body 14 with a through-channel 15 aligned parallel to the first fluid line 10 and an access opening 16 connected to the through-channel 15 is arranged in the first fluid line 10 and extends through the first fluid line 10 and is displaceable, i.e. movably arranged.
  • the control body 14 borders on a wall of the first fluid line 10 and has a flange-like first end section 24 and a flange-like second end section 25 which limit movements of the control body 14 in the first fluid line 10 .
  • the control body 14 projects into the first fluid chamber 5 and into the second fluid chamber 6 , the first end section 24 being arranged in the first fluid chamber 5 and the second end section 25 being arranged in the second fluid chamber 6 .
  • Fluid 12 can flow between the first fluid chamber 5 and the second fluid chamber 6 through the passage channel 15 .
  • FIG. 4 shows a first control state of the first fluid chamber 5 and the second fluid chamber 6 that is unloaded by coupling forces.
  • a fluidic connection between the second fluid line 11 and the through-channel 15 is formed via the access opening 16, i.e. via the access opening 16 connected to the through-channel 15 a continuous line is formed between the first fluid chamber 5 and the second fluid chamber 6 on the one hand and the third fluid chamber 7 on the other hand.
  • Fluid 12 can flow between through-channel 15 and second fluid line 11 .
  • the second fluid line 11 is designed as a capillary section 13, as a result of which fluid 12 can rise vertically from the passage channel 15 into the second fluid line 11 and from there into the third fluid chamber 7.
  • control body 14 with the passage channel 15 and the access opening 16 is a favorable solution. According to the invention, however, it is also conceivable for the control body 14 to be dispensed with or for the control body 14 to have no through-channel 15 and no access opening 16, with a narrow spacing between the first fluid line 10 and the control body 14 for fluid transport between the first fluid chamber 5 and the second fluid chamber 6 on the one hand and the second fluid line 11 or the third fluid chamber 7 on the other hand.
  • figure 5 discloses a schematic outline of an exemplary fourth embodiment variant of a fluidic coupling device according to the invention.
  • This exemplary fourth embodiment variant corresponds structurally to that exemplary third embodiment variant of a fluidic coupling device according to the invention, which is shown in 4 is shown. It will therefore in figure 5 the same reference numerals as in 4 used.
  • the coupling device has a coupling element body 9, a first fluid chamber 5, a second fluid chamber 6, a third fluid chamber 7, a first fluid line 10, a second fluid line 11, a control body 14 guided in the first fluid line 10 and having a through-channel 15, a first elastomer stop 22 and a second elastomeric stop 23 .
  • the first elastomeric stop 22 is loaded by coupling forces, as a result of which the first fluid chamber 5 is reduced compared to the first control state. Due to a flow of a fluid 12 from the first fluid chamber 5 via the through-channel 15 into the second fluid chamber 6, a fluid pressure in the second fluid chamber 6 increases and loads it. The second fluid chamber 6 is thus loaded indirectly by the coupling forces and is thereby enlarged against the second elastomer stop 23 .
  • control body 14 is moved from a neutral position, which is in 4 is shown in of the first fluid line 10 in the direction of the second fluid chamber 6 .
  • This establishes a fluidic connection between the second fluid line 11 and the through-channel 15, as is the case, for example, in 4 is shown blocked by an offset between the second fluid line 11 and the access opening 16.
  • Such a blocked state in which the fluid 12 cannot flow between the third fluid chamber 7 and the through channel 15, is in figure 5 disclosed.
  • FIG. 6 discloses a schematic outline of a section of an exemplary embodiment variant of a running gear according to the invention of a rail vehicle with a fluidic coupling device according to the invention designed as a first wheel set guidance device.
  • the running gear has a running gear frame 3, which via the first wheel set guide device, a first swing arm 2, a first wheel set bearing housing 26 and an in 6 not visible first wheel set bearing is connected to a first wheel set 1 of the chassis. Furthermore, a first primary spring 27 is arranged between the first wheel set bearing housing 26 and the running gear frame 3 .
  • the chassis frame 3 is connected to the first wheel set 1 and to an in 6 not shown second wheel over in 6 not visible or not shown another three Radsatz Installations wornen, three more swing arms, three wheel set bearing housing, three wheel set bearings and three other primary springs connected.
  • the first wheel set guide device has a wheel set guide bushing 28 and a wheel set guide bolt 29, which structurally correspond to that bushing 4 and that bolt 8 shown in Figure 1, Figure 2 and 3 are shown.
  • the visible first fluid line 10 is connected to a fluid container connected to the chassis frame 3 via a fluid connection 30 and a connection line 31 32 connected.
  • the first wheelset guidance device can be filled with a fluid 12 from the fluid container 32, as is exemplified in 4 and figure 5 is shown, are supplied, with an active setting of fluid pressure conditions in the first wheelset guidance device is possible.
  • the first wheel set guidance device can not only guide the first wheel set 1 passively, but also actively set the steering angle of the first wheel set 1 .
  • the running gear does not have wheelsets in the true sense, but pairs of wheels (single wheels or loose wheel sets) and the coupling device is used as a wheel guide device with a wheel guide bush and a wheel guide bolt.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Quick-Acting Or Multi-Walled Pipe Joints (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine fluidische Koppelvorrichtung zur Kopplung von Bauteilen, insbesondere für ein Fahrwerk für ein Schienenfahrzeug, mit einer größenveränderlichen ersten Fluidkammer (5), einer größenveränderlichen zweiten Fluidkammer (6) und einer ersten Fluidleitung (10), welche die erste Fluidkammer (5) mit der zweiten Fluidkammer (6) verbindet, wobei die erste Fluidkammer (5) und die zweite Fluidkammer (6) zur Einstellung von Koppelsteifigkeiten der Koppelvorrichtung mit Fluid (12) versorgbar sind.Es wird vorgeschlagen, dass eine dritte Fluidkammer (7) über eine zweite Fluidleitung (11) mit der ersten Fluidleitung (10) verbunden ist, wobei die zweite Fluidleitung (11) als einzige Fluidleitung zur Förderung von Fluid (12) in die dritte Fluidkammer (7) und aus der dritten Fluidkammer (7) angeordnet ist und zumindest in einem Kapillarabschnitt (13) einen kleineren Querschnitt als die erste Fluidleitung (10) aufweist.Dadurch werden Temperatureinflüsse auf die Koppelsteifigkeiten der Koppelvorrichtung reduziert.The invention relates to a fluidic coupling device for coupling components, in particular for a chassis for a rail vehicle, with a first fluid chamber (5) of variable size, a second fluid chamber (6) of variable size and a first fluid line (10) which connects the first fluid chamber ( 5) connects to the second fluid chamber (6), wherein the first fluid chamber (5) and the second fluid chamber (6) can be supplied with fluid (12) to adjust the coupling stiffness of the coupling device. It is proposed that a third fluid chamber (7) is connected to the first fluid line (10) via a second fluid line (11), the second fluid line (11) being arranged as the only fluid line for conveying fluid (12) into the third fluid chamber (7) and out of the third fluid chamber (7). and has a smaller cross section than the first fluid line (10) in at least one capillary section (13). This reduces temperature influences on the coupling rigidity of the coupling device.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine fluidische Koppelvorrichtung zur Kopplung von Bauteilen, insbesondere für ein Fahrwerk für ein Schienenfahrzeug, mit einer größenveränderlichen ersten Fluidkammer, einer größenveränderlichen zweiten Fluidkammer und einer ersten Fluidleitung, welche die erste Fluidkammer mit der zweiten Fluidkammer verbindet, wobei die erste Fluidkammer und die zweite Fluidkammer zur Einstellung von Koppelsteifigkeiten der Koppelvorrichtung mit Fluid versorgbar sind.The invention relates to a fluidic coupling device for coupling components, in particular for a chassis for a rail vehicle, with a variable-size first fluid chamber, a variable-size second fluid chamber and a first fluid line, which connects the first fluid chamber to the second fluid chamber, the first fluid chamber and the second fluid chamber can be supplied with fluid to adjust the coupling stiffness of the coupling device.

In vielen maschinenbaulichen Anwendungen ist eine Einstellung von Koppelsteifigkeiten zwischen miteinander zu koppelnden Bauteilen wünschenswert oder sogar erforderlich.In many mechanical engineering applications, it is desirable or even necessary to adjust the coupling stiffnesses between components that are to be coupled to one another.

Ein mögliches Anwendungsgebiet für Koppelvorrichtungen mit einstellbaren Koppelsteifigkeiten sind beispielsweise Rad- bzw. Radsatzführungsvorrichtungen von Fahrwerken von Schienenfahrzeugen. Mit Rad- bzw. Radsatzführungsvorrichtungen werden Radsätze oder Einzelräder von Fahrwerken an eine Tragestruktur (z.B. einen Fahrwerksrahmen) gekoppelt. In Rad- bzw. Radsatzführungsvorrichtungen können beispielsweise hydraulische Buchsen eingesetzt sein, welche Rad- bzw. Radsatzführungssteifigkeiten je nach Bedarf einstellen bzw. variieren. Zur Verschleiß- und Geräuschreduktion wird dabei oft in Gleisbögen eine geringe Rad- bzw. Radsatzsteifigkeit angestrebt, auf geraden Gleisabschnitten zur Laufstabilitätserhöhung eine hohe Rad- bzw. Radsatzsteifigkeit.A possible area of application for coupling devices with adjustable coupling stiffnesses are, for example, wheel or wheel set guide devices of running gears of rail vehicles. With wheel or wheel set guide devices, wheel sets or individual wheels of running gear are coupled to a supporting structure (e.g. a running gear frame). For example, hydraulic bushings can be used in wheel or wheel set guidance devices, which set or vary wheel or wheel set guidance rigidities as required. To reduce wear and noise, low wheel or wheel set rigidity is often sought in curved tracks, and high wheel or wheel set rigidity on straight track sections to increase running stability.

Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die WO 2014/154315 A1 bekannt, in welcher ein fluidisches Lager mit einem Kern und einer den Kern ummantelnden Hülle offenbart ist. Zwischen dem Kern und der Hülle sind zwei Fluidkammern angeordnet, welche durch einen Fluidkanal miteinander verbunden sind. Weiterhin ist eine Ausgleichskammer angeordnet, aus welcher Fluid in die beiden Fluidkammern eingeleitet werden kann. Die Ausgleichskammer ist über eine Mehrzahl von Fluidleitungen mit den beiden Fluidkammern fluidisch gekoppelt, wobei eine Fluidleitung ein Ventil und eine Drossel aufweist.From the prior art, for example WO 2014/154315 A1 is known, in which a fluidic bearing with a core and a sheath encasing the core is disclosed. Two fluid chambers are arranged between the core and the shell, which are connected to one another by a fluid channel. Furthermore, an equalization chamber arranged, from which fluid can be introduced into the two fluid chambers. The compensation chamber is fluidically coupled to the two fluid chambers via a plurality of fluid lines, one fluid line having a valve and a throttle.

Der genannte Ansatz weist in seiner bekannten Form den Nachteil einer hohen Komplexität auf. Es ist eine Mehrzahl von Fluidleitungen zur Ankopplung der Ausgleichskammer gezeigt, wobei auch fluidische Steuerelemente eingesetzt sind.In its known form, the mentioned approach has the disadvantage of a high level of complexity. A plurality of fluid lines are shown for coupling to the equalization chamber, with fluidic control elements also being employed.

Weiterhin offenbart die WO 2017/157740 A1 eine zur Rad- bzw. Radsatzsteuerung eingesetzte Koppelvorrichtung. Es sind eine Aktuatoreinheit und ein Elastiklager gezeigt, welche in wirkungsmäßiger Parallelschaltung zueinander angeordnet sind und über welche ein Rad bzw. ein Radatz mit einem Fahrwerksrahmen gekoppelt sind. Das Elastiklager kann als hydraulisches Lager ausgeführt sein.Furthermore, the WO 2017/157740 A1 a coupling device used for wheel or wheelset control. An actuator unit and an elastic bearing are shown, which are arranged functionally in parallel with one another and via which a wheel or wheel set is coupled to a chassis frame. The elastic bearing can be designed as a hydraulic bearing.

Der genannte Ansatz weist in seiner bekannten Form den Nachteil auf, dass für das hydraulische Lager keine Mittel zur Reduktion von Auswirkungen von Temperatureinflüssen, welchen ein Fluid in dem Lager ausgesetzt ist, ersichtlich sind.In its known form, the stated approach has the disadvantage that no means for reducing the effects of temperature influences to which a fluid in the bearing is exposed are apparent for the hydraulic bearing.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik weiterentwickelte fluidische Koppelvorrichtung anzugeben, welche im Hinblick auf eine Reduktion von Auswirkungen von Temperatureinflüssen konstruktiv besonders einfach und robust ausgeführt ist.The invention is based on the object of specifying a fluidic coupling device which has been developed further compared to the prior art and which is structurally particularly simple and robust with regard to reducing the effects of temperature influences.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst mit einer fluidischen Koppelvorrichtung nach Anspruch 1, bei der eine dritte Fluidkammer über eine zweite Fluidleitung mit der ersten Fluidleitung verbunden ist, wobei die zweite Fluidleitung als einzige Fluidleitung zur Förderung von Fluid in die dritte Fluidkammer und aus der dritten Fluidkammer angeordnet ist und zumindest in einem Kapillarabschnitt einen kleineren Querschnitt als die erste Fluidleitung aufweist. Dadurch wird eine besonders einfache fluidische Kopplung zwischen der dritten Fluidkammer einerseits sowie der ersten Fluidkammer und der zweiten Fluidkammer andererseits erreicht. Zusätzliche Leitungen zwischen der dritten Fluidkammer einerseits sowie der ersten Fluidkammer und der zweiten Fluidkammer andererseits sowie fluidische Steuerelemente sind aufgrund des Kapillarabschnitts nicht erforderlich.According to the invention, this object is achieved with a fluidic coupling device according to claim 1, in which a third fluid chamber is connected to the first fluid line via a second fluid line, the second fluid line being the only fluid line for conveying fluid into the third fluid chamber and out of the third fluid chamber is arranged and has a smaller cross section than the first fluid line at least in a capillary section. This achieves a particularly simple fluidic coupling between the third fluid chamber on the one hand and the first fluid chamber and the second fluid chamber on the other hand. Additional lines between the third fluid chamber on the one hand and the first fluid chamber and the second fluid chamber on the other hand as well as fluidic control elements are not required due to the capillary section.

Der Kapillarabschnitt bewirkt, dass bei Temperaturen eines Fluids, welches in die Koppelvorrichtung eingefüllt sein kann, unterhalb eines Temperaturgrenzwerts (z.B. ein Temperaturwert des Fluids bei einem Befüllvorgang der Koppelvorrichtung) Fluid aus der dritten Fluidkammer in Richtung der ersten Fluidkammer bzw. der zweiten Fluidkammer strömt. Dadurch werden Risiken im Hinblick auf eine Fluiddruckverringerung in der ersten Fluidkammer bzw. der zweiten Fluidkammer bei geringen Temperaturen, welche eine Steifigkeitsverringerung der Koppelvorrichtung bewirkt, reduziert. Bei Temperaturen oberhalb des Temperaturgrenzwerts strömt Fluid aufgrund eines Kapillareffekts bzw. einer Kapillarität in dem Kapillarabschnitt in die dritte Fluidkammer. Dadurch wird ein übermäßiger Fluiddruckanstieg in der ersten Fluidkammer bzw. der zweiten Fluidkammer bei hohen Temperaturen, welcher einen übermäßigen Steifigkeitsanstieg der Koppelvorrichtung bewirkt, vermieden. Dadurch wird eine Lebensdauererhöhung der Koppelvorrichtung erzielt.The capillary section causes fluid to flow out of the third fluid chamber in the direction of the first fluid chamber or the second fluid chamber when the temperature of a fluid that can be filled into the coupling device is below a temperature limit value (e.g. a temperature value of the fluid during a filling process of the coupling device). As a result, risks with regard to a fluid pressure reduction in the first fluid chamber or the second fluid chamber at low temperatures, which causes a reduction in rigidity of the coupling device, are reduced. At temperatures above the temperature limit, fluid flows into the third fluid chamber due to a capillary effect or capillarity in the capillary section. This avoids an excessive increase in fluid pressure in the first fluid chamber or the second fluid chamber at high temperatures, which causes an excessive increase in rigidity of the coupling device. This increases the service life of the coupling device.

Auswirkungen von Temperatureinflüssen auf das Fluid werden reduziert. Es wird erreicht, dass ein Fluiddruck in der ersten Fluidkammer bzw. in der zweiten Fluidkammer trotz Temperaturschwankungen in einem spezifizierten Toleranzintervall bleibt.Effects of temperature influences on the fluid are reduced. What is achieved is that a fluid pressure in the first fluid chamber or in the second fluid chamber remains within a specified tolerance interval despite temperature fluctuations.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen fluidischen Koppelvorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous configurations of the fluidic coupling device according to the invention result from the dependent claims.

Eine einfach zu fertigende Lösung für die zweite Fluidleitung erhält man beispielsweise, wenn der zumindest eine Kapillarabschnitt als zylindrischer Kapillarflusskanal ausgebildet ist.A solution for the second fluid line that is easy to manufacture is obtained, for example, if the at least one capillary section is designed as a cylindrical capillary flow channel.

Zur Erzielung einer Kapillarität in der zweiten Fluidleitung kann es auch hilfreich sein, wenn der zumindest eine Kapillarabschnitt als Blende mit einem Schlitz oder einem Spalt ausgebildet ist.To achieve capillarity in the second fluid line, it can also be helpful if the at least one capillary section is designed as an orifice with a slit or gap.

Günstig kann es weiterhin sein, wenn die zweite Fluidleitung vertikal oder annähernd vertikal ausgerichtet ist.It can also be favorable if the second fluid line is aligned vertically or approximately vertically.

Durch diese Maßnahme ist ein Ein- oder Ausströmen des Fluids in die oder aus der dritten Fluidkammer von einer Schwerkraft auf das Fluid mitbeeinflusst. Die Schwerkraft kann, je nach Anordnung der dritten Fluidkammer, beispielsweise das Ausströmen des Fluids aus der dritten Fluidkammer erleichtern bzw. das Einströmen des Fluids in die dritte Fluidkammer erschweren.As a result of this measure, the inflow or outflow of the fluid into or out of the third fluid chamber is also influenced by a gravitational force on the fluid. Depending on the arrangement of the third fluid chamber, gravity can, for example, make it easier for the fluid to flow out of the third fluid chamber or make it more difficult for the fluid to flow into the third fluid chamber.

Eine Vorzugslösung erhält man, wenn in der ersten Fluidleitung ein Steuerungskörper mit einem parallel oder annähernd parallel zu der ersten Fluidleitung ausgerichteten Durchgangskanal und einer mit dem Durchgangskanal verbundenen Zutrittsöffnung beweglich angeordnet ist, wobei in einem von Koppelkräften unbelasteten ersten Steuerungszustand der ersten Fluidkammer und der zweiten Fluidkammer über die Zutrittsöffnung eine fluidische Verbindung zwischen der zweiten Fluidleitung und dem Durchgangskanal gebildet ist. Dadurch kann in dem unbelasteten ersten Steuerungszustand (z.B. in einem Neutralzustand, in welchem die Koppelvorrichtung nicht belastet ist und in welchem in der ersten Fluidkammer bzw. in der zweiten Fluidkammer ein konstanter Ruhe-Fluiddruck herrscht), das Fluid zwischen der dritten Fluidkammer einerseits sowie der ersten Fluidkammer und der zweiten Fluidkammer andererseits strömen.A preferred solution is obtained if a control body with a through-channel aligned parallel or approximately parallel to the first fluid line and an access opening connected to the through-channel is movably arranged in the first fluid line, with the first fluid chamber and the second fluid chamber being in a first control state unloaded by coupling forces A fluidic connection between the second fluid line and the through-channel is formed via the access opening. As a result, in the unloaded first control state (e.g. in a neutral state in which the coupling device is not loaded and in which in the first fluid chamber or in the second fluid chamber a constant resting fluid pressure prevails), the fluid between the third fluid chamber on the one hand and the first fluid chamber and the second fluid chamber on the other hand flow.

Ein Strömen von Fluid zwischen der dritten Fluidkammer einerseits und der ersten Fluidkammer bzw. der zweiten Fluidkammer andererseits kann in einem belasteten Zustand der Koppelvorrichtung verhindert werden, wenn in einem von Koppelkräften belasteten zweiten Steuerungszustand der ersten Fluidkammer und der zweiten Fluidkammer die fluidische Verbindung zwischen der zweiten Fluidleitung und dem Durchgangskanal durch einen Versatz zwischen der zweiten Fluidleitung und der Zutrittsöffnung gesperrt ist.A flow of fluid between the third fluid chamber on the one hand and the first fluid chamber or the second fluid chamber on the other hand can be prevented in a loaded state of the coupling device if, in a second control state of the first fluid chamber and the second fluid chamber loaded by coupling forces, the fluidic connection between the second Fluid line and the passage channel is blocked by an offset between the second fluid line and the access opening.

Eine günstige Ausgestaltung wird erreicht, wenn die dritte Fluidkammer eine Öffnung zu einer Außenseite der Koppelvorrichtung aufweist, welche mittels eines gasdichten und flüssigkeitsdichten Verschlusses verschlossen ist.A favorable configuration is achieved when the third fluid chamber has an opening to an outside of the coupling device, which is closed by means of a gas-tight and liquid-tight closure.

Durch diese Maßnahme kann die dritte Fluidkammer vollständig durch die Koppelvorrichtung gekapselt sein, wodurch ein hohes Festigkeitsniveau der Koppelvorrichtung sowie ein Schutz der ersten Fluidkammer, der zweiten Fluidkammer, der dritten Fluidkammer, der ersten Fluidleitung und der zweiten Fluidleitung erzielt werden. Weiterhin kann aufgrund des gasdichten Verschlusses der dritten Fluidkammer die dritte Fluidkammer oberhalb eines Fluidpegels einer Flüssigkeit mit Stickstoff gefüllt sein, wodurch Oxidationsvorgänge in der Koppelvorrichtung vermieden werden und ein definierter Vordruck in der Koppelvorrichtung eingestellt werden kann.This measure allows the third fluid chamber to be completely encapsulated by the coupling device, thereby achieving a high level of strength of the coupling device and protecting the first fluid chamber, the second fluid chamber, the third fluid chamber, the first fluid line and the second fluid line. Furthermore, due to the gas-tight seal of the third fluid chamber, the third fluid chamber can be filled with nitrogen above a fluid level of a liquid, whereby oxidation processes in the coupling device can be avoided and a defined form can be set in the coupling device.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn in einen Koppelelementkörper eine Transportsicherungsschraube eingeführt ist, welche eine Durchtrittsöffnung aufweist, welche in einem angezogenen ersten Sicherungszustand der Transportsicherungsschraube als Leitungsteil der zweiten Fluidleitung ausgebildet ist.Furthermore, it is advantageous if a transport safety screw is introduced into a coupling element body, which has a passage opening which is designed as a line part of the second fluid line when the transport safety screw is in a tightened first securing state.

In dem ersten Sicherungszustand ist ein Einbau bzw. eine Montage der Koppelvorrichtung (z.B. in ein Fahrwerk) sowie ein Strömen von Fluid zwischen der dritten Fluidkammer einerseits und der ersten Fluidkammer bzw. der zweiten Fluidkammer andererseits möglich.In the first security state is an installation or an assembly of the coupling device (eg in a chassis) and a flow of fluid between the third fluid chamber on the one hand and the first fluid chamber or the second fluid chamber on the other hand is possible.

Ein Strömen zwischen der dritten Fluidkammer einerseits und der ersten Fluidkammer bzw. der zweiten Fluidkammer andererseits wird verhindert (z.B. während eines Transports der Koppelvorrichtung), wenn in einem gelösten zweiten Sicherungszustand der Transportsicherungsschraube die zweite Fluidleitung durch die Transportsicherungsschraube unterbrochen ist, wobei die Transportsicherungsschraube in dem zweiten Sicherungszustand über eine Begrenzungsfläche des Koppelelementkörpers hervorragt.A flow between the third fluid chamber on the one hand and the first fluid chamber or the second fluid chamber on the other hand is prevented (e.g. during transport of the coupling device) if the second fluid line is interrupted by the transport locking screw in a loosened second securing state of the transport locking screw, with the transport locking screw in the second securing state protrudes beyond a boundary surface of the coupling element body.

Dadurch, dass die Transportsicherungsschraube in dem zweiten Sicherungszustand über eine Begrenzungsfläche des Koppelelementkörpers hervorragt, ist ein Einbau bzw. eine Montage der Koppelvorrichtung (z.B. in ein Fahrwerk) in dem zweiten Sicherungszustand nicht möglich.Due to the fact that the transport safety screw protrudes beyond a boundary surface of the coupling element body in the second securing state, it is not possible to install or mount the coupling device (e.g. in a chassis) in the second securing state.

Eine kompakte Koppelvorrichtung erhält man, wenn die fluidische Koppelvorrichtung einen Kern und eine den Kern zumindest teilweise ummantelnde Hülle aufweist, in welchen die erste Fluidkammer, die zweite Fluidkammer, die dritte Fluidkammer, die erste Fluidleitung und die zweite Fluidleitung angeordnet sind.A compact coupling device is obtained when the fluidic coupling device has a core and a shell at least partially encasing the core, in which the first fluid chamber, the second fluid chamber, the third fluid chamber, the first fluid line and the second fluid line are arranged.

Eine Buchse-Bolzenverbindung mit variabler Steifigkeit kann realisiert werden, wenn die erste Fluidkammer und die zweite Fluidkammer in einer Buchse angeordnet sind und die erste Fluidleitung, die zweite Fluidleitung sowie die dritte Fluidkammer in einem Bolzen angeordnet sind, wobei der Bolzen in die Buchse eingeführt ist.A bush-bolt connection with variable stiffness can be realized when the first fluid chamber and the second fluid chamber are arranged in a bush and the first fluid line, the second fluid line and the third fluid chamber are arranged in a bolt, the bolt being inserted into the bush .

Ein erfolgsversprechendes Anwendungsgebiet für die erfindungsgemäße Koppelvorrichtung wird mit einem Fahrwerk für ein Schienenfahrzeug mit zumindest einer erfindungsgemäßen fluidischen Koppelvorrichtung erschlossen.A promising field of application for the coupling device according to the invention is opened up with a chassis for a rail vehicle with at least one fluidic coupling device according to the invention.

Im Zusammenhang mit dem Fahrwerk erhält man eine Vorzugslösung, wenn die zumindest eine fluidische Koppelvorrichtung eine Radführungsvorrichtung oder eine erste Radsatzführungsvorrichtung mit einer Radführungsbuchse oder Radsatzführungsbuchse und einem Radführungsbolzen oder Radsatzführungsbolzen ist.In connection with the chassis, a preferred solution is obtained if the at least one fluidic coupling device is a wheel guide device or a first wheel set guide device with a wheel guide bush or wheel set guide bush and a wheel guide pin or wheel set guide pin.

Dadurch weist die Rad- bzw. die erste Radsatzführungsvorrichtung eine variable Rad- bzw. Radsatzführungssteifigkeit auf. In einem mechanisch stark (d.h. hochfrequent) angeregten Zustand der Koppelvorrichtung (beispielsweise bei einer Geradeausfahrt des Fahrwerks mit hoher Geschwindigkeit) ist die Rad- bzw. Radsatzführungssteifigkeit groß, wodurch eine hohe Laufstabilität des Fahrwerks erreicht wird. In einem mechanisch schwach (d.h. niederfrequent) angeregten Zustand der Koppelvorrichtung (beispielsweise bei einer Kurvenfahrt des Fahrwerks mit geringer Geschwindigkeit) ist die Rad- bzw. Radsatzführungssteifigkeit klein, wodurch ein Räder- und Schienenverschleiß reduziert wird. Temperatureinflüsse auf Rad- bzw. Radsatzführungssteifigkeitseigenschaften des Fahrwerks sind aufgrund des Einsatzes der erfindungsgemäßen Koppelvorrichtung reduziert.As a result, the wheel or the first wheel set guidance device has variable wheel or wheel set guidance rigidity. In a mechanically strong (ie high-frequency) excited state of the coupling device (for example when the running gear is traveling straight ahead at high speed), the wheel or wheel set guidance rigidity is high, as a result of which high running stability of the running gear is achieved. In a mechanically weak (ie low-frequency) excited state of the coupling device (for example when the chassis is cornering at low speed), the wheel or wheel set guidance stiffness is low, which reduces wheel and rail wear. Temperature influences on the wheel or wheel set guidance stiffness properties of the chassis are reduced due to the use of the coupling device according to the invention.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments.

Es zeigen beispielhaft:

Fig. 1:
Einen Schrägriss einer beispielhaften ersten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen fluidischen Koppelvorrichtung in geschnittener Darstellung mit einer Transportsicherungsschraube in einem angezogenen ersten Sicherungszustand und mit einem Steuerungskörper,
Fig. 2:
Einen Schrägriss der beispielhaften ersten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen fluidischen Koppelvorrichtung in geschnittener Darstellung, in dem eine erste Fluidkammer sichtbar ist,
Fig. 3:
Einen Schrägriss einer beispielhaften zweiten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen fluidischen Koppelvorrichtung in geschnittener Darstellung mit einer Transportsicherungsschraube in einem gelösten zweiten Sicherungszustand und mit einem Steuerungskörper,
Fig. 4:
Einen schematischen Aufriss einer beispielhaften dritten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen fluidischen Koppelvorrichtung in geschnittener Darstellung mit einem Steuerungskörper in einem ersten Steuerungszustand mit einer geöffneten fluidischen Verbindung,
Fig. 5:
Einen schematischen Aufriss einer beispielhaften vierten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen fluidischen Koppelvorrichtung in geschnittener Darstellung mit einem Steuerungskörper in einem zweiten Steuerungszustand mit einer gesperrten fluidischen Verbindung, und
Fig. 6:
Einen schematischen Aufriss eines Ausschnitts aus einer beispielhaften Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Fahrwerks mit einer als erste Radsatzführungsvorrichtung ausgebildeten erfindungsgemäßen fluidischen Koppelvorrichtung.
Examples show:
Figure 1:
An oblique view of an exemplary first embodiment variant of a fluidic coupling device according to the invention in a sectional representation with a transport safety screw in a tightened first safety state and with a control body,
Figure 2:
An oblique view of the exemplary first embodiment variant of a fluidic coupling device according to the invention in a sectional view, in which a first fluid chamber is visible,
Figure 3:
An oblique view of an exemplary second embodiment variant of a fluidic coupling device according to the invention in a sectional representation with a transport locking screw in a loosened second securing state and with a control body,
Figure 4:
A schematic outline of an exemplary third embodiment variant of a fluidic coupling device according to the invention in a sectional view with a control body in a first control state with an open fluidic connection,
Figure 5:
A schematic outline of an exemplary fourth embodiment variant of a fluidic coupling device according to the invention in a sectional representation with a control body in one second control state with a blocked fluidic connection, and
Figure 6:
A schematic outline of a detail from an exemplary embodiment variant of a running gear according to the invention with a fluidic coupling device according to the invention designed as a first wheel set guidance device.

Fig. 1 zeigt einen Schrägriss einer beispielhaften ersten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen fluidischen Koppelvorrichtung. Die Koppelvorrichtung ist zur Kopplung von Bauteilen eines Fahrwerks eines Schienenfahrzeugs, wie es beispielhaft in Fig. 6 dargestellt ist, ausgebildet. Mittels der Koppelvorrichtung ist ein erster Radsatz 1 des Fahrwerks über einen ersten Schwingarm 2 des Fahrwerks mit einem Fahrwerksrahmen 3 des Fahrwerks gekoppelt. Die Koppelvorrichtung ist somit als erste Radsatzführungsvorrichtung des Fahrwerks ausgeführt. 1 shows an oblique view of an exemplary first embodiment variant of a fluidic coupling device according to the invention. The coupling device is for coupling components of a running gear of a rail vehicle, as exemplified in 6 is shown formed. A first wheel set 1 of the running gear is coupled to a running gear frame 3 of the running gear via a first swing arm 2 of the running gear by means of the coupling device. The coupling device is thus designed as the first wheelset guide device of the running gear.

Die Koppelvorrichtung ist als Buchse-Bolzenverbindung ausgebildet. In einer Buchse 4, welche mit dem Fahrwerksrahmen 3 verbunden ist, sind eine in Fig. 2 gezeigte größenveränderlich erste Fluidkammer 5 und eine nicht sichtbare größenveränderliche zweite Fluidkammer angeordnet. In einem in die Buchse 4 eingeführten Bolzen 8, welcher als Koppelelementkörper 9 fungiert, sind eine dritte Fluidkammer 7, welche durch die Buchse 4 gekapselt ist, sowie eine erste Fluidleitung 10 und eine zweite Fluidleitung 11 angeordnet. Der Bolzen 8 fungiert als Kern der Koppelvorrichtung, die Buchse 4 als den Kern ummantelnde Hülle der Koppelvorrichtung. In einer Anordnung aus dem Kern und der Hülle sind die erste Fluidkammer 5, die zweite Fluidkammer, die dritte Fluidkammer 7, die erste Fluidleitung 10 und die zweite Fluidleitung 11 angeordnet.The coupling device is designed as a socket-bolt connection. In a socket 4, which is connected to the chassis frame 3, an in 2 shown variable-size first fluid chamber 5 and a non-visible second fluid chamber variable-size arranged. A third fluid chamber 7, which is encapsulated by the bushing 4, as well as a first fluid line 10 and a second fluid line 11 are arranged in a bolt 8 inserted into the bushing 4, which acts as a coupling element body 9. The bolt 8 acts as the core of the coupling device, the bushing 4 as the core encasing sheath of the coupling device. In an arrangement of the core and the shell, the first fluid chamber 5, the second fluid chamber, the third fluid chamber 7, the first fluid line 10 and the second fluid line 11 are arranged.

Die erste Fluidleitung 10 verbindet die erste Fluidkammer 5 mit der zweiten Fluidkammer, wobei die erste Fluidkammer 5 und die zweite Fluidkammer zur Einstellung von Koppelsteifigkeiten der Koppelvorrichtung mit einem Fluid 12, wie es beispielhaft in Fig. 4 und Fig. 5 dargestellt ist, versorgbar sind. Das Fluid 12 ist für die beispielhafte erste Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Koppelvorrichtung Glykol.The first fluid line 10 connects the first fluid chamber 5 to the second fluid chamber, the first fluid chamber 5 and the second fluid chamber being used to adjust the coupling rigidity of the coupling device with a fluid 12, as exemplified in 4 and figure 5 is shown, can be supplied. The fluid 12 is glycol for the exemplary first embodiment variant of the coupling device according to the invention.

Die dritte Fluidkammer 7 ist über die zweite Fluidleitung 11 mit der ersten Fluidleitung 10 verbunden, wobei die zweite Fluidleitung 11 als einzige Fluidleitung zur Förderung von Fluid 12 aus der ersten Fluidkammer 5 bzw. der zweiten Fluidkammer über die erste Fluidleitung 10 in die dritte Fluidkammer 7 und aus der dritten Fluidkammer 7 über die erste Fluidleitung 10 in die erste Fluidkammer 5 bzw. die zweite Fluidkammer angeordnet ist und in einem Kapillarabschnitt 13 einen kleineren Querschnitt als die erste Fluidleitung 10 aufweist. Die zweite Fluidleitung 11 ist rechtwinklig zu der ersten Fluidleitung 10 ausgerichtet. Der Kapillarabschnitt 13 ist als Blende mit einem Schlitz bzw. einem Spalt ausgebildet.The third fluid chamber 7 is connected to the first fluid line 10 via the second fluid line 11, the second fluid line 11 being the only fluid line for the promotion of Fluid 12 from the first fluid chamber 5 or the second fluid chamber via the first fluid line 10 into the third fluid chamber 7 and from the third fluid chamber 7 via the first fluid line 10 into the first fluid chamber 5 or the second fluid chamber and in a capillary section 13 has a smaller cross section than the first fluid line 10 . The second fluid line 11 is aligned at right angles to the first fluid line 10 . The capillary section 13 is designed as an aperture with a slit or gap.

In der ersten Fluidleitung 10 ist ein rohrförmiger Steuerungskörper 14 mit einem parallel zu der ersten Fluidleitung 10 ausgerichteten Durchgangskanal 15, wie er beispielhaft in Fig. 4 und Fig. 5 sichtbar ist, und einer mit dem Durchgangskanal 15 verbundenen Zutrittsöffnung 16 verschieblich, d.h. beweglich angeordnet. Der Steuerungskörper 14 grenzt an Wandungen der ersten Fluidleitung 10 an.In the first fluid line 10 there is a tubular control body 14 with a through channel 15 aligned parallel to the first fluid line 10, as is shown by way of example in 4 and figure 5 is visible, and an access opening 16 connected to the through-channel 15 is displaceable, ie movably arranged. The control body 14 borders on walls of the first fluid line 10 .

In einem von Koppelkräften unbelasteten ersten Steuerungszustand der ersten Fluidkammer 5 und der zweiten Fluidkammer ist über die Zutrittsöffnung 16 eine fluidische Verbindung zwischen der zweiten Fluidleitung 11 und dem Durchgangskanal 15 gebildet. Dieser erste Steuerungszustand ist nicht in Fig. 1, jedoch beispielhaft in Fig. 4 gezeigt. In Fig. 1 ist ein von Koppelkräften belasteter zweiter Steuerungszustand der ersten Fluidkammer 5 und der zweiten Fluidkammer offenbart, bei dem die fluidische Verbindung zwischen der zweiten Fluidleitung 11 und dem Durchgangskanal 15 durch einen Versatz zwischen der zweiten Fluidleitung 11 und der Zutrittsöffnung 16 gesperrt ist.In a first control state of the first fluid chamber 5 and the second fluid chamber, which is unloaded by coupling forces, a fluidic connection between the second fluid line 11 and the through-channel 15 is formed via the access opening 16 . This first control state is not in 1 , but as an example in 4 shown. In 1 discloses a second control state of the first fluid chamber 5 and the second fluid chamber that is loaded by coupling forces, in which the fluidic connection between the second fluid line 11 and the through-channel 15 is blocked by an offset between the second fluid line 11 and the access opening 16.

Die dritte Fluidkammer 7 weist eine Öffnung 17 zu einer Außenseite der Koppelvorrichtung auf, welche mittels eines gasdichten und flüssigkeitsdichten Verschlusses 18 verschlossen ist. Die dritte Fluidkammer 7 ist somit hermetisch abgedichtet. Es kann keine Flüssigkeit und kein Gas unbeabsichtigt in die dritte Fluidkammer 7 eindringen oder aus dieser ausdringen. Aufgrund des Verschlusses 18, welcher lös- und entfernbar ist, ist es möglich, die dritte Fluidkammer 7 beispielsweise mit Stickstoff zu befüllen, ohne dass dieser entweichen kann. Über die Öffnung 17 kann die dritte Fluidkammer 7 weiterhin mit Fluid 12 befüllt werden.The third fluid chamber 7 has an opening 17 to an outside of the coupling device, which is closed by means of a gas-tight and liquid-tight closure 18 . The third fluid chamber 7 is thus hermetically sealed. No liquid or gas can inadvertently enter the third fluid chamber 7 or get out of it. Due to the closure 18, which can be detached and removed, it is possible to fill the third fluid chamber 7 with nitrogen, for example, without this being able to escape. The third fluid chamber 7 can continue to be filled with fluid 12 via the opening 17 .

In den Bolzen 8 bzw. in den Koppelelementkörper 9 ist eine Transportsicherungsschraube 19 eingeführt, deren Längsachse rechtwinklig zu der zweiten Fluidleitung 11 ausgerichtet ist und die eine Durchtrittsöffnung 20 aufweist. Die Durchtrittsöffnung 20 fungiert in einem angezogenen ersten Sicherungszustand der Transportsicherungsschraube 19 als Leitungsteil der zweiten Fluidleitung 11, so dass Fluid 12 in dem ersten Sicherungszustand durch die Transportsicherungsschraube 19 hindurchströmen kann. Ein Schraubenkopf der Transportsicherungsschraube 19 schließt in dem ersten Sicherungszustand bündig mit einer Begrenzungsfläche 21 des Koppelelementkörpers 9 ab.A transport safety screw 19 is introduced into the bolt 8 or into the coupling element body 9 , the longitudinal axis of which is aligned at right angles to the second fluid line 11 and which has a passage opening 20 . When the transport locking screw 19 is in a tightened first locking state, the passage opening 20 functions as a line part of the second fluid line 11, so that fluid 12 can flow through the transport locking screw 19 in the first locking state. A screw head of the transport securing screw 19 terminates flush with a boundary surface 21 of the coupling element body 9 in the first securing state.

Im Gegensatz zu Fig. 1, welche den ersten Sicherungszustand zeigt, ist in Fig. 3 ein zweiter Sicherungszustand offenbart, bei dem die Transportsicherungsschraube 19 gelöst und die zweite Fluidleitung 11 durch die Transportsicherungsschraube 19 unterbrochen ist.In contrast to 1 , which shows the first save state, is in 3 a second safety state is disclosed, in which the transport safety screw 19 is released and the second fluid line 11 is interrupted by the transport safety screw 19 .

Fig. 2 offenbart einen Schrägriss jener beispielhaften ersten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen fluidischen Koppelvorrichtung, welche auch in Fig. 1 dargestellt ist. Im Vergleich mit Fig. 1 zeigt Fig. 2 eine andere Ansicht der Koppelvorrichtung. 2 discloses an oblique view of that exemplary first embodiment variant of a fluidic coupling device according to the invention, which is also shown in 1 is shown. In comparison with 1 shows 2 another view of the coupling device.

In einem Bolzen 8 bzw. einem Koppelelementkörper 9 ist eine erste Fluidleitung 10 angeordnet. Diese ist mit einer ersten Fluidkammer 5 verbunden, die in einer Buchse 4 angeordnet ist. Der Bolzen 8 ist in die Buchse 4 eingeführt bzw. grenzt an die Buchse 4 an.A first fluid line 10 is arranged in a bolt 8 or a coupling element body 9 . This is connected to a first fluid chamber 5 which is arranged in a bushing 4 . The bolt 8 is inserted into the socket 4 or is adjacent to the socket 4 .

Eine in Fig. 2 nicht sichtbare zweite Fluidkammer ist der ersten Fluidkammer 5 gegenüberliegend in der Buchse 4 angeordnet. Die erste Fluidleitung 10 ist auch mit der zweiten Fluidkammer verbunden.one inside 2 The second fluid chamber (not visible) is opposite the first fluid chamber 5 in the bushing 4 arranged. The first fluid line 10 is also connected to the second fluid chamber.

In dem Bolzen 8 sind, wie im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben, eine dritte Fluidkammer 7 sowie eine zweite Fluidleitung 11 angeordnet, welche in Fig. 2 nicht sichtbar sind. Die zweite Fluidleitung 11 ist mit der dritten Fluidkammer 7 und mit der ersten Fluidleitung 10 verbunden. Die Buchse 4 ist mit einer in Fig. 2 nicht dargestellten Elastomerschicht ummantelt, über welche Belastungen der Koppelvorrichtung auf die erste Fluidkammer 5 und die zweite Fluidkammer übertragen werden können. Belastungs- und Entlastungsvorgänge der Elastomerschicht im Bereich der ersten Fluidkammer 5 und/oder der zweiten Fluidkammer bewirken eine Größenänderung der ersten Fluidkammer 5 bzw. der zweiten Fluidkammer.In the bolt 8 are, as in connection with 1 described, a third fluid chamber 7 and a second fluid line 11 are arranged, which in 2 are not visible. The second fluid line 11 is connected to the third fluid chamber 7 and to the first fluid line 10 . The socket 4 is equipped with an in 2 Coated elastomeric layer, not shown, through which loads of the coupling device can be transferred to the first fluid chamber 5 and the second fluid chamber. Loading and unloading processes of the elastomer layer in the area of the first fluid chamber 5 and/or the second fluid chamber cause a change in size of the first fluid chamber 5 or the second fluid chamber.

In Fig. 3 ist ein Schrägriss einer beispielhaften zweiten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen fluidischen Koppelvorrichtung dargestellt.In 3 an oblique view of an exemplary second embodiment variant of a fluidic coupling device according to the invention is shown.

Diese beispielhafte zweite Ausführungsvariante entspricht konstruktiv jener beispielhaften ersten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Koppelvorrichtung, die in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellt ist. Es werden daher in Fig. 3 die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet.This exemplary second embodiment variant corresponds structurally to that exemplary first embodiment variant of a coupling device according to the invention, which is shown in 1 and 2 is shown. It will therefore in 3 the same reference numerals as in 1 used.

Im Zusammenhang mit Fig. 1 ist ein erster Sicherungszustand einer Transportsicherungsschraube 19 der Koppelvorrichtung beschrieben. Im Gegensatz dazu zeigt Fig. 3 die Koppelvorrichtung in einem zweiten Sicherungszustand.In connection with 1 a first securing state of a transport securing screw 19 of the coupling device is described. In contrast, shows 3 the coupling device in a second security state.

Die Koppelvorrichtung weist eine erste Fluidkammer 5, wie sie beispielhaft in Fig. 2 dargestellt ist, eine nicht sichtbare zweite Fluidkammer, eine dritte Fluidkammer 7, eine erste Fluidleitung 10 sowie eine zweite Fluidleitung 11 auf. Die erste Fluidleitung 10 verbindet die erste Fluidkammer 5 und die zweite Fluidkammer. Die dritte Fluidkammer 7 ist über die zweite Fluidleitung 11 mit der ersten Fluidleitung 10 verbunden.The coupling device has a first fluid chamber 5, as shown by way of example in 2 is shown, a second fluid chamber (not visible), a third fluid chamber 7 , a first fluid line 10 and a second fluid line 11 . The first fluid line 10 connects the first fluid chamber 5 and the second fluid chamber. The third fluid chamber 7 is connected to the first fluid line 10 via the second fluid line 11 .

Die Transportsicherungsschraube 19 ist in einen bolzenförmigen Koppelelementkörper 9 der Koppelvorrichtung eingeführt. Die Transportsicherungsschraube 19 ist im Bereich der zweiten Fluidleitung 11 angeordnet bzw. ragt durch diese hindurch.The transport securing screw 19 is inserted into a bolt-shaped coupling element body 9 of the coupling device. The transport safety screw 19 is arranged in the area of the second fluid line 11 or protrudes through it.

In dem zweiten Sicherungszustand der Transportsicherungsschraube 19 ist die zweite Fluidleitung 11 durch die Transportsicherungsschraube 19 unterbrochen (zwischen einer Durchtrittsöffnung 20 der Transportsicherungsschraube 19 und der zweiten Fluidleitung 11 ist ein Versatz), wobei die Transportsicherungsschraube 19 gelöst ist und über eine Begrenzungsfläche 21 des Koppelelementkörpers 9 hervorragt.In the second securing state of the transport safety screw 19, the second fluid line 11 is interrupted by the transport safety screw 19 (there is an offset between a passage opening 20 of the transport safety screw 19 and the second fluid line 11), the transport safety screw 19 being loosened and protruding beyond a boundary surface 21 of the coupling element body 9 .

Fig. 4 zeigt einen schematischen Aufriss einer beispielhaften dritten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen fluidischen Koppelvorrichtung. 4 shows a schematic outline of an exemplary third embodiment variant of a fluidic coupling device according to the invention.

In einem Koppelelementkörper 9 sind eine erste Fluidkammer 5, eine zweite Fluidkammer 6, eine dritte Fluidkammer 7, eine erste Fluidleitung 10 und eine zweite Fluidleitung 11 angeordnet.In a coupling element body 9, a first fluid chamber 5, a second fluid chamber 6, a third fluid chamber 7, a first fluid line 10 and a second fluid line 11 are arranged.

In jenem in Fig. 4 gezeigten Einbauzustand der Koppelvorrichtung ist die erste Fluidleitung 10 horizontal und die zweite Fluidleitung 11 vertikal ausgerichtet.in that in 4 shown installed state of the coupling device, the first fluid line 10 is horizontal and the second fluid line 11 is vertically aligned.

Die erste Fluidleitung 10 verbindet die erste Fluidkammer 5 und die zweite Fluidkammer 6. Die dritte Fluidkammer 7 ist über die zweite Fluidleitung 11 mit der ersten Fluidleitung 10 gekoppelt.The first fluid line 10 connects the first fluid chamber 5 and the second fluid chamber 6 . The third fluid chamber 7 is coupled to the first fluid line 10 via the second fluid line 11 .

Die zweite Fluidleitung 11 ist als einzige Fluidleitung zur Förderung eines Fluids 12 in die dritte Fluidkammer 7 und aus der dritten Fluidkammer 7 in der Koppelvorrichtung angeordnet. Das Fluid 12 ist für die beispielhafte dritte Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Koppelvorrichtung Glykol.The second fluid line 11 is arranged in the coupling device as the only fluid line for conveying a fluid 12 into the third fluid chamber 7 and out of the third fluid chamber 7 . The fluid 12 is glycol for the exemplary third embodiment variant of the coupling device according to the invention.

An die erste Fluidkammer 5 ist ein erster Elastomeranschlag 22 angeschlossen, an die zweite Fluidkammer 6 ein zweiter Elastomeranschlag 23. Bei Belastung oder Entlastung des ersten Elastomeranschlags 22 und/oder des zweiten Elastomeranschlags 23 ändert die erste Fluidkammer 5 bzw. die zweite Fluidkammer 6 ihre Größe.A first elastomer stop 22 is connected to the first fluid chamber 5 and a second stop to the second fluid chamber 6 Elastomer stop 23. When the first elastomer stop 22 and/or the second elastomer stop 23 is loaded or relieved, the size of the first fluid chamber 5 or the second fluid chamber 6 changes.

Ein Kapillarabschnitt 13 erstreckt sich über eine Gesamtleitungslänge der zweiten Fluidleitung 11, wobei die zweite Fluidleitung 11 bzw. der Kapillarabschnitt 13 als zylindrischer Kapillarflusskanal ausgebildet ist und einen kleineren Querschnitt als die erste Fluidleitung 10 aufweist. Ein Radius r, d.h. eine Querschnittsgröße des Kapillarabschnitts 13, ist aus einer Oberflächenspannung σ des in den Kapillarabschnitt 13 eingebrachten Fluids 12, einem Kontaktwinkel θ zwischen dem Kapillarabschnitt 13 und dem Fluid 12, einer Dichte ρ des Fluids 12, der Schwerebeschleunigung g und einer Länge l des Kapillarabschnitts 13 gebildet.A capillary section 13 extends over the entire line length of the second fluid line 11 , the second fluid line 11 or the capillary section 13 being designed as a cylindrical capillary flow channel and having a smaller cross section than the first fluid line 10 . A radius r, i.e. a cross-sectional size of the capillary portion 13 is determined from a surface tension σ of the fluid 12 introduced into the capillary portion 13, a contact angle θ between the capillary portion 13 and the fluid 12, a density ρ of the fluid 12, the gravitational acceleration g and a length l of the capillary section 13 is formed.

Der Radius r kann mit folgendem Funktionszusammenhang basierend auf einer bekannten Kapillargleichung ermittelt werden: r = 2 σcosθ ρgl

Figure imgb0001
The radius r can be determined with the following function based on a known capillary equation: right = 2 σcosθ ρgl
Figure imgb0001

In der ersten Fluidleitung 10 ist ein rohrförmiger Steuerungskörper 14 mit einem parallel zu der ersten Fluidleitung 10 ausgerichteten Durchgangskanal 15 und einer mit dem Durchgangskanal 15 verbundenen Zutrittsöffnung 16 sich durch die erste Fluidleitung 10 erstreckend und verschieblich, d.h. beweglich angeordnet.A tubular control body 14 with a through-channel 15 aligned parallel to the first fluid line 10 and an access opening 16 connected to the through-channel 15 is arranged in the first fluid line 10 and extends through the first fluid line 10 and is displaceable, i.e. movably arranged.

Der Steuerungskörper 14 grenzt an eine Wandung der ersten Fluidleitung 10 an und weist einen flanschartigen ersten Endabschnitt 24 und einen flanschartigen zweiten Endabschnitt 25 auf, welche Bewegungen des Steuerungskörpers 14 in der ersten Fluidleitung 10 begrenzen.The control body 14 borders on a wall of the first fluid line 10 and has a flange-like first end section 24 and a flange-like second end section 25 which limit movements of the control body 14 in the first fluid line 10 .

Der Steuerungskörper 14 ragt in die erste Fluidkammer 5 und in die zweite Fluidkammer 6, wobei der erste Endabschnitt 24 in der ersten Fluidkammer 5 und der zweite Endabschnitt 25 in der zweiten Fluidkammer 6 angeordnet ist. Durch den Durchgangskanal 15 kann Fluid 12 zwischen der ersten Fluidkammer 5 und der zweiten Fluidkammer 6 strömen. Erfindungsgemäß ist es auch vorstellbar, den ersten Endabschnitt 24 und den zweiten Endabschnitt 25 konstruktiv anders als flanschartig auszuführen.The control body 14 projects into the first fluid chamber 5 and into the second fluid chamber 6 , the first end section 24 being arranged in the first fluid chamber 5 and the second end section 25 being arranged in the second fluid chamber 6 . Fluid 12 can flow between the first fluid chamber 5 and the second fluid chamber 6 through the passage channel 15 . According to the invention, it is also conceivable to construct the first end section 24 and the second end section 25 in a manner other than flange-like.

Fig. 4 zeigt einen von Koppelkräften unbelasteten ersten Steuerungszustand der ersten Fluidkammer 5 und der zweiten Fluidkammer 6. In diesem ersten Steuerungszustand ist über die Zutrittsöffnung 16 eine fluidische Verbindung zwischen der zweiten Fluidleitung 11 und dem Durchgangskanal 15 gebildet, d.h. über die mit dem Durchgangskanal 15 verbundene Zutrittsöffnung 16 ist eine durchgängige Leitung zwischen der ersten Fluidkammer 5 und der zweiten Fluidkammer 6 einerseits und der dritten Fluidkammer 7 andererseits gebildet. Zwischen dem Durchgangskanal 15 und der zweiten Fluidleitung 11 kann Fluid 12 strömen. Wie beschrieben ist die zweite Fluidleitung 11 als Kapillarabschnitt 13 ausgebildet, wodurch Fluid 12 vertikal von dem Durchgangskanal 15 in die zweite Fluidleitung 11 und von dort in die dritte Fluidkammer 7 aufsteigen kann. 4 shows a first control state of the first fluid chamber 5 and the second fluid chamber 6 that is unloaded by coupling forces. In this first control state, a fluidic connection between the second fluid line 11 and the through-channel 15 is formed via the access opening 16, i.e. via the access opening 16 connected to the through-channel 15 a continuous line is formed between the first fluid chamber 5 and the second fluid chamber 6 on the one hand and the third fluid chamber 7 on the other hand. Fluid 12 can flow between through-channel 15 and second fluid line 11 . As described, the second fluid line 11 is designed as a capillary section 13, as a result of which fluid 12 can rise vertically from the passage channel 15 into the second fluid line 11 and from there into the third fluid chamber 7.

Bei dem Steuerungskörper 14 mit dem Durchgangskanal 15 und der Zutrittsöffnung 16 handelt es sich um eine günstige Lösung. Erfindungsgemäß ist es jedoch auch denkbar, dass auf den Steuerungskörper 14 verzichtet wird oder dass der Steuerungskörper 14 keinen Durchgangskanal 15 und keine Zutrittsöffnung 16 aufweist, wobei zwischen der ersten Fluidleitung 10 und dem Steuerungskörper 14 ein schmaler Abstand für einen Fluidtransport zwischen der ersten Fluidkammer 5 und der zweiten Fluidkammer 6 einerseits und der zweiten Fluidleitung 11 bzw. der dritten Fluidkammer 7 andererseits vorgesehen ist.The control body 14 with the passage channel 15 and the access opening 16 is a favorable solution. According to the invention, however, it is also conceivable for the control body 14 to be dispensed with or for the control body 14 to have no through-channel 15 and no access opening 16, with a narrow spacing between the first fluid line 10 and the control body 14 for fluid transport between the first fluid chamber 5 and the second fluid chamber 6 on the one hand and the second fluid line 11 or the third fluid chamber 7 on the other hand.

Fig. 5 offenbart einen schematischen Aufriss einer beispielhaften vierten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen fluidischen Koppelvorrichtung. figure 5 discloses a schematic outline of an exemplary fourth embodiment variant of a fluidic coupling device according to the invention.

Diese beispielhafte vierte Ausführungsvariante entspricht konstruktiv jener beispielhaften dritten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen fluidischen Koppelvorrichtung, die in Fig. 4 gezeigt ist. Es werden daher in Fig. 5 die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 4 verwendet.This exemplary fourth embodiment variant corresponds structurally to that exemplary third embodiment variant of a fluidic coupling device according to the invention, which is shown in 4 is shown. It will therefore in figure 5 the same reference numerals as in 4 used.

Die Koppelvorrichtung weist einen Koppelelementkörper 9, eine erste Fluidkammer 5, eine zweite Fluidkammer 6, eine dritte Fluidkammer 7, eine erste Fluidleitung 10, eine zweite Fluidleitung 11, einen in der ersten Fluidleitung 10 geführten Steuerungskörper 14 mit einem Durchgangskanal 15, einen ersten Elastomeranschlag 22 sowie einen zweiten Elastomeranschlag 23 auf.The coupling device has a coupling element body 9, a first fluid chamber 5, a second fluid chamber 6, a third fluid chamber 7, a first fluid line 10, a second fluid line 11, a control body 14 guided in the first fluid line 10 and having a through-channel 15, a first elastomer stop 22 and a second elastomeric stop 23 .

Während in Fig. 4 ein von Koppelkräften unbelasteter erster Steuerungszustand der ersten Fluidkammer 5 und der zweiten Fluidkammer 6 dargestellt ist, in welchem über eine Zutrittsöffnung 16 des Steuerungskörpers 14 eine fluidische Verbindung zwischen der zweiten Fluidleitung 11 und dem Durchgangskanal 15 gebildet ist, zeigt Fig. 5 einen zweiten Steuerungszustand.while in 4 a first control state of the first fluid chamber 5 and the second fluid chamber 6 unloaded by coupling forces is shown, in which a fluidic connection between the second fluid line 11 and the through-channel 15 is formed via an access opening 16 of the control body 14 figure 5 a second control state.

In diesem zweiten Steuerungszustand ist der erste Elastomeranschlag 22 durch Koppelkräfte belastet, wodurch die erste Fluidkammer 5 im Vergleich mit dem ersten Steuerungszustand verkleinert ist. Aufgrund einer Strömung eines Fluids 12 von der ersten Fluidkammer 5 über den Durchgangskanal 15 in die zweite Fluidkammer 6 steigt ein Fluiddruck in der zweiten Fluidkammer 6 und belastet diese. Die zweite Fluidkammer 6 ist somit mittelbar durch die Koppelkräfte belastet und wird dadurch gegen den zweiten Elastomeranschlag 23 vergrößert.In this second control state, the first elastomeric stop 22 is loaded by coupling forces, as a result of which the first fluid chamber 5 is reduced compared to the first control state. Due to a flow of a fluid 12 from the first fluid chamber 5 via the through-channel 15 into the second fluid chamber 6, a fluid pressure in the second fluid chamber 6 increases and loads it. The second fluid chamber 6 is thus loaded indirectly by the coupling forces and is thereby enlarged against the second elastomer stop 23 .

Aufgrund der Strömung bzw. einer Änderung von Fluiddruckverhältnissen wird der Steuerungskörper 14 aus einer neutralen Position, welche in Fig. 4 gezeigt ist, in der ersten Fluidleitung 10 in Richtung der zweiten Fluidkammer 6 verschoben. Dadurch wird eine fluidische Verbindung zwischen der zweiten Fluidleitung 11 und dem Durchgangskanal 15, wie sie beispielhaft in Fig. 4 dargestellt ist, durch einen Versatz zwischen der zweiten Fluidleitung 11 und der Zutrittsöffnung 16 gesperrt. Ein derartig gesperrter Zustand, in welchem das Fluid 12 nicht zwischen der dritten Fluidkammer 7 und dem Durchgangskanal 15 strömen kann, ist in Fig. 5 offenbart.Due to the flow or a change in fluid pressure conditions, the control body 14 is moved from a neutral position, which is in 4 is shown in of the first fluid line 10 in the direction of the second fluid chamber 6 . This establishes a fluidic connection between the second fluid line 11 and the through-channel 15, as is the case, for example, in 4 is shown blocked by an offset between the second fluid line 11 and the access opening 16. Such a blocked state, in which the fluid 12 cannot flow between the third fluid chamber 7 and the through channel 15, is in figure 5 disclosed.

Fig. 6 offenbart einen schematischen Aufriss eines Ausschnitts aus einer beispielhaften Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Fahrwerks eines Schienenfahrzeugs mit einer als erste Radsatzführungsvorrichtung ausgebildeten erfindungsgemäßen fluidischen Koppelvorrichtung. 6 discloses a schematic outline of a section of an exemplary embodiment variant of a running gear according to the invention of a rail vehicle with a fluidic coupling device according to the invention designed as a first wheel set guidance device.

Das Fahrwerk weist einen Fahrwerksrahmen 3 auf, welcher über die erste Radsatzführungsvorrichtung, einen ersten Schwingarm 2 ein erstes Radsatzlagergehäuse 26 und ein in Fig. 6 nicht sichtbares erstes Radsatzlager mit einem ersten Radsatz 1 des Fahrwerks verbunden ist. Zwischen dem ersten Radsatzlagergehäuse 26 und dem Fahrwerksrahmen 3 ist weiterhin eine erste Primärfeder 27 angeordnet.The running gear has a running gear frame 3, which via the first wheel set guide device, a first swing arm 2, a first wheel set bearing housing 26 and an in 6 not visible first wheel set bearing is connected to a first wheel set 1 of the chassis. Furthermore, a first primary spring 27 is arranged between the first wheel set bearing housing 26 and the running gear frame 3 .

Der Fahrwerksrahmen 3 ist mit dem ersten Radsatz 1 und mit einem in Fig. 6 nicht dargestellten zweiten Radsatz über in Fig. 6 nicht sichtbare bzw. nicht gezeigte weitere drei Radsatzführungsvorrichtungen, weitere drei Schwingarme, weitere drei Radsatzlagergehäuse, weitere drei Radsatzlager und weitere drei Primärfedern verbunden.The chassis frame 3 is connected to the first wheel set 1 and to an in 6 not shown second wheel over in 6 not visible or not shown another three Radsatzführungseinrichtungen, three more swing arms, three wheel set bearing housing, three wheel set bearings and three other primary springs connected.

Die erste Radsatzführungsvorrichtung weist eine Radsatzführungsbuchse 28 und einen Radsatzführungsbolzen 29 auf, welche konstruktiv jener Buchse 4 und jenem Bolzen 8 entsprechen, die in Fig. 1, Fig. 2 und Fig. 3 gezeigt sind. Eine beispielsweise in Fig. 1 sichtbare erste Fluidleitung 10 ist über einen Fluidanschluss 30 und eine Anschlussleitung 31 mit einem mit dem Fahrwerksrahmen 3 verbundenen Fluidbehälter 32 verbunden. Aus dem Fluidbehälter 32 kann die erste Radsatzführungsvorrichtung mit einem Fluid 12, wie es beispielhaft in Fig. 4 und Fig. 5 gezeigt ist, versorgt werden, wobei eine aktive Einstellung von Fluiddruckverhältnissen in der ersten Radsatzführungsvorrichtung möglich ist. Dadurch kann die erste Radsatzführungsvorrichtung den ersten Radsatz 1 nicht nur passiv führen, sondern auch Lenkwinkel des ersten Radsatzes 1 aktiv einstellen.The first wheel set guide device has a wheel set guide bushing 28 and a wheel set guide bolt 29, which structurally correspond to that bushing 4 and that bolt 8 shown in Figure 1, Figure 2 and 3 are shown. For example, in 1 The visible first fluid line 10 is connected to a fluid container connected to the chassis frame 3 via a fluid connection 30 and a connection line 31 32 connected. The first wheelset guidance device can be filled with a fluid 12 from the fluid container 32, as is exemplified in 4 and figure 5 is shown, are supplied, with an active setting of fluid pressure conditions in the first wheelset guidance device is possible. As a result, the first wheel set guidance device can not only guide the first wheel set 1 passively, but also actively set the steering angle of the first wheel set 1 .

Erfindungsgemäß ist es auch vorstellbar, dass das Fahrwerk keine Radsätze im eigentlichen Sinn, sondern Räderpaare (Einzelräder oder Losradsätze) aufweist und die Koppelvorrichtung als Radführungsvorrichtung mit einer Radführungsbuchse und einem Radführungsbolzen eingesetzt ist.According to the invention, it is also conceivable that the running gear does not have wheelsets in the true sense, but pairs of wheels (single wheels or loose wheel sets) and the coupling device is used as a wheel guide device with a wheel guide bush and a wheel guide bolt.

Liste der BezeichnungenList of designations

11
Erster RadsatzFirst wheelset
22
Erster SchwingarmFirst swing arm
33
Fahrwerksrahmenchassis frame
44
BuchseRifle
55
Erste FluidkammerFirst fluid chamber
66
Zweite FluidkammerSecond fluid chamber
77
Dritte FluidkammerThird fluid chamber
88th
Bolzenbolt
99
Koppelelementkörpercoupling element body
1010
Erste FluidleitungFirst fluid line
1111
Zweite FluidleitungSecond fluid line
1212
FluidFluid
1313
Kapillarabschnittcapillary section
1414
Steuerungskörpercontrol body
1515
Durchgangskanalthrough channel
1616
Zutrittsöffnungaccess opening
1717
Öffnungopening
1818
Verschlussclosure
1919
Transportsicherungsschraubetransport safety screw
2020
Durchtrittsöffnungpassage opening
2121
Begrenzungsflächeboundary surface
2222
Erster ElastomeranschlagFirst elastomer stop
2323
Zweiter ElastomeranschlagSecond elastomer stop
2424
Erster EndabschnittFirst end section
2525
Zweiter EndabschnittSecond end section
2626
Erstes RadsatzlagergehäuseFirst wheelset bearing housing
2727
Erste PrimärfederFirst primary spring
2828
Radsatzführungsbuchsewheelset bushing
2929
Radsatzführungsbolzenwheelset guide pins
3030
Fluidanschlussfluid connection
3131
Anschlussleitungconnecting cable
3232
Fluidbehälterfluid container
rright
Radiusradius
σσ
Oberflächenspannungsurface tension
θθ
Kontaktwinkelcontact angle
ρρ
Dichtedensity
gG
Schwerebeschleunigungacceleration of gravity
ll
Längelength

Claims (16)

Fluidische Koppelvorrichtung zur Kopplung von Bauteilen, insbesondere für ein Fahrwerk für ein Schienenfahrzeug, mit einer größenveränderlichen ersten Fluidkammer (5), einer größenveränderlichen zweiten Fluidkammer (6) und einer ersten Fluidleitung (10), welche die erste Fluidkammer (5) mit der zweiten Fluidkammer (6) verbindet, wobei die erste Fluidkammer (5) und die zweite Fluidkammer (6) zur Einstellung von Koppelsteifigkeiten der Koppelvorrichtung mit Fluid (12) versorgbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Fluidkammer (7) über eine zweite Fluidleitung (11) mit der ersten Fluidleitung (10) verbunden ist, wobei die zweite Fluidleitung (11) als einzige Fluidleitung zur Förderung von Fluid (12) in die dritte Fluidkammer (7) und aus der dritten Fluidkammer (7) angeordnet ist und zumindest in einem Kapillarabschnitt (13) einen kleineren Querschnitt als die erste Fluidleitung (10) aufweist.Fluidic coupling device for coupling components, in particular for a chassis for a rail vehicle, with a variable-size first fluid chamber (5), a variable-size second fluid chamber (6) and a first fluid line (10) which connects the first fluid chamber (5) to the second fluid chamber (6), wherein the first fluid chamber (5) and the second fluid chamber (6) can be supplied with fluid (12) to adjust the coupling stiffness of the coupling device, characterized in that a third fluid chamber (7) via a second fluid line (11) is connected to the first fluid line (10), the second fluid line (11) being arranged as the only fluid line for conveying fluid (12) into the third fluid chamber (7) and out of the third fluid chamber (7) and at least in a capillary section ( 13) has a smaller cross section than the first fluid line (10). Fluidische Koppelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Kapillarabschnitt (13) als zylindrischer Kapillarflusskanal ausgebildet ist.Fluidic coupling device according to Claim 1, characterized in that the at least one capillary section (13) is designed as a cylindrical capillary flow channel. Fluidische Koppelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Kapillarabschnitt (13) sich über eine Gesamtleitungslänge der zweiten Fluidleitung (11) erstreckend ausgeführt ist.Fluidic coupling device according to Claim 1 or 2, characterized in that the at least one capillary section (13) is designed to extend over an entire line length of the second fluid line (11). Fluidische Koppelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Kapillarabschnitt (13) als Blende mit einem Schlitz oder einem Spalt ausgebildet ist.Fluidic coupling device according to Claim 1, characterized in that the at least one capillary section (13) is designed as a screen with a slit or gap. Fluidische Koppelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Querschnittsgröße des zumindest einen Kapillarabschnitts (13) aus einer Oberflächenspannung (σ) eines in den zumindest einen Kapillarabschnitt (13) einbringbaren Fluids (12), aus einem Kontaktwinkel (θ) zwischen dem zumindest einen Kapillarabschnitt (13) und dem Fluid (12), aus einer Dichte (ρ) des Fluids (12), aus der Schwerebeschleunigung (g) und aus einer Länge (1) des zumindest einen Kapillarabschnitts (13) gebildet ist.Fluidic coupling device according to one of claims 1 to 4, characterized in that a cross-sectional size of the at least one capillary section (13) from a surface tension (σ) in the at least one capillary section (13) fluid (12) that can be introduced, from a contact angle (θ) between the at least one capillary section (13) and the fluid (12), from a density (ρ) of the fluid (12), from the gravitational acceleration (g) and is formed from a length (1) of the at least one capillary section (13). Fluidische Koppelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Fluidleitung (11) vertikal oder annähernd vertikal ausgerichtet ist.Fluidic coupling device according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the second fluid line (11) is aligned vertically or approximately vertically. Fluidische Koppelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Fluidleitung (10) ein Steuerungskörper (14) mit einem parallel oder annähernd parallel zu der ersten Fluidleitung (10) ausgerichteten Durchgangskanal (15) und einer mit dem Durchgangskanal (15) verbundenen Zutrittsöffnung (16) beweglich angeordnet ist, wobei in einem von Koppelkräften unbelasteten ersten Steuerungszustand der ersten Fluidkammer (5) und der zweiten Fluidkammer (6) über die Zutrittsöffnung (16) eine fluidische Verbindung zwischen der zweiten Fluidleitung (11) und dem Durchgangskanal (15) gebildet ist.Fluidic coupling device according to one of Claims 1 to 6, characterized in that in the first fluid line (10) there is a control body (14) with a through-channel (15) aligned parallel or approximately parallel to the first fluid line (10) and with a through-channel ( 15) connected access opening (16) is movably arranged, with a fluidic connection between the second fluid line (11) and the Through channel (15) is formed. Fluidische Koppelvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in einem von Koppelkräften belasteten zweiten Steuerungszustand der ersten Fluidkammer (5) und der zweiten Fluidkammer (6) die fluidische Verbindung zwischen der zweiten Fluidleitung (11) und dem Durchgangskanal (15) durch einen Versatz zwischen der zweiten Fluidleitung (11) und der Zutrittsöffnung (16) gesperrt ist.Fluidic coupling device according to Claim 7, characterized in that in a second control state of the first fluid chamber (5) and the second fluid chamber (6) which is loaded by coupling forces, the fluidic connection between the second fluid line (11) and the through-channel (15) is established by an offset between the second fluid line (11) and the access opening (16) is blocked. Fluidische Koppelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Fluidleitung (10) ein Steuerungskörper (14) beweglich angeordnet ist, wobei zwischen der ersten Fluidleitung (10) und dem Steuerungskörper (14) ein Abstand für einen Fluidtransport vorgesehen ist.Fluidic coupling device according to one of Claims 1 to 6, characterized in that a control body (14) is movably arranged in the first fluid line (10), a spacing for fluid transport being provided between the first fluid line (10) and the control body (14). is. Fluidische Koppelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Fluidkammer (7) eine Öffnung (17) zu einer Außenseite der Koppelvorrichtung aufweist, welche mittels eines gasdichten und flüssigkeitsdichten Verschlusses (18) verschlossen ist.Fluidic coupling device according to one of Claims 1 to 9, characterized in that the third fluid chamber (7) has an opening (17) to an outside of the coupling device, which is closed by means of a gas-tight and liquid-tight closure (18). Fluidische Koppelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in einen Koppelelementkörper (9) eine Transportsicherungsschraube (19) eingeführt ist, welche eine Durchtrittsöffnung (20) aufweist, welche in einem angezogenen ersten Sicherungszustand der Transportsicherungsschraube (19) als Leitungsteil der zweiten Fluidleitung (11) ausgebildet ist.Fluidic coupling device according to one of Claims 1 to 10, characterized in that a transport safety screw (19) is inserted into a coupling element body (9) and has a passage opening (20) which, when the transport safety screw (19) is in a tightened first securing state, as a line part of the second fluid line (11) is formed. Fluidische Koppelvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in einem gelösten zweiten Sicherungszustand der Transportsicherungsschraube (19) die zweite Fluidleitung (11) durch die Transportsicherungsschraube (19) unterbrochen ist, wobei die Transportsicherungsschraube (19) in dem zweiten Sicherungszustand über eine Begrenzungsfläche (21) des Koppelelementkörpers (9) hervorragt.Fluidic coupling device according to Claim 11, characterized in that when the transport locking screw (19) is in a released second securing state, the second fluid line (11) is interrupted by the transport locking screw (19), the transport securing screw (19) being in the second securing state via a boundary surface (21 ) of the coupling element body (9) protrudes. Fluidische Koppelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die fluidische Koppelvorrichtung einen Kern und eine den Kern zumindest teilweise ummantelnde Hülle aufweist, in welchen die erste Fluidkammer (5), die zweite Fluidkammer (6), die dritte Fluidkammer (7), die erste Fluidleitung (10) und die zweite Fluidleitung (11) angeordnet sind.Fluidic coupling device according to one of Claims 1 to 12, characterized in that the fluidic coupling device has a core and a sleeve at least partially encasing the core, in which the first fluid chamber (5), the second fluid chamber (6), the third fluid chamber (7 ), The first fluid line (10) and the second fluid line (11) are arranged. Fluidische Koppelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Fluidkammer (5) und die zweite Fluidkammer (6) in einer Buchse (4) angeordnet sind und die erste Fluidleitung (10), die zweite Fluidleitung (11) sowie die dritte Fluidkammer (7) in einem Bolzen (8) angeordnet sind, wobei der Bolzen (8) in die Buchse (4) eingeführt ist.Fluidic coupling device according to one of Claims 1 to 13, characterized in that the first fluid chamber (5) and the second fluid chamber (6) are arranged in a bushing (4) and the first fluid line (10), the second fluid line (11) and the third fluid chamber (7) in one Bolts (8) are arranged, the bolt (8) being inserted into the socket (4). Fahrwerk für ein Schienenfahrzeug mit zumindest einer fluidischen Koppelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14.Running gear for a rail vehicle with at least one fluidic coupling device according to one of Claims 1 to 14. Fahrwerk nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine fluidische Koppelvorrichtung eine Radführungsvorrichtung oder eine erste Radsatzführungsvorrichtung mit einer Radführungsbuchse oder Radsatzführungsbuchse (28) und einem Radführungsbolzen oder Radsatzführungsbolzen (29) ist.Running gear according to Claim 15, characterized in that the at least one fluidic coupling device is a wheel guide device or a first wheel set guide device with a wheel guide bush or wheel set guide bush (28) and a wheel guide pin or wheel set guide pin (29).
EP23153272.2A 2022-02-02 2023-01-25 Fluidic coupling device and chassis Pending EP4223611A1 (en)

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ATA50056/2022A AT525672B1 (en) 2022-02-02 2022-02-02 Fluidic coupling device and landing gear

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EP4223611A1 true EP4223611A1 (en) 2023-08-09

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0870664A2 (en) * 1997-04-11 1998-10-14 Deutsche Waggonbau AG Procedure and device for guiding the wheel sets of railway vehicles
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WO2017157740A1 (en) 2016-03-17 2017-09-21 Siemens Ag Österreich Running gear for a rail vehicle

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