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EP0699149B1 - Wankstütze für schienenfahrzeuge mit einer querneigeeinrichtung - Google Patents

Wankstütze für schienenfahrzeuge mit einer querneigeeinrichtung Download PDF

Info

Publication number
EP0699149B1
EP0699149B1 EP95913063A EP95913063A EP0699149B1 EP 0699149 B1 EP0699149 B1 EP 0699149B1 EP 95913063 A EP95913063 A EP 95913063A EP 95913063 A EP95913063 A EP 95913063A EP 0699149 B1 EP0699149 B1 EP 0699149B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
roll support
chassis
support according
supporting part
vehicle
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.)
Expired - Lifetime
Application number
EP95913063A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0699149A1 (de
Inventor
Johannes Nicolin
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.)
Talbot & Co KG GmbH
Original Assignee
Waggonfabrik Talbot GmbH and Co KG
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 Waggonfabrik Talbot GmbH and Co KG filed Critical Waggonfabrik Talbot GmbH and Co KG
Publication of EP0699149A1 publication Critical patent/EP0699149A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0699149B1 publication Critical patent/EP0699149B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime 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
    • B61F5/02—Arrangements permitting limited transverse relative movements between vehicle underframe or bolster and bogie; Connections between underframes and bogies
    • B61F5/22—Guiding of the vehicle underframes with respect to the bogies

Definitions

  • the invention relates to a roll support for rail vehicles with the features of the preamble of claim 1.
  • twisting movements of a car body around its longitudinal axis (“swaying”) towards the outside of the bow caused by unilateral deflection, in particular due to centrifugal force when traveling through bends, are undesirable and are suppressed if possible.
  • wheel-rail vehicles usually in the form of a torsion bar arranged transversely to the direction of travel with two crank ends at the end
  • a roll support is pivotally mounted in the undercarriage or on the car body, pendulum supports forming the connection between the crank ends and the car body or the chassis.
  • pendulum supports forming the connection between the crank ends and the car body or the chassis.
  • These roll supports allow the car body to compress in the secondary suspension parallel to itself, but prevent unilateral deflection or roll.
  • Active and passive cross-tilt systems have been developed and are now increasingly being used to better compensate for transverse accelerations that occur in addition to the existing track elevations and to increase the possible travel speeds
  • the pendulum supports In a roll support known from US Pat. No. 5,222,440, the pendulum supports converge upward, as seen in the longitudinal direction of the vehicle, and form a passive tilting device which is built directly on the roll support. Depending on the centrifugal force, they incline an intermediate crossmember, which is spring-loaded on the chassis and supports the car body via an additional transverse suspension. The tilting movement of the intermediate crossmember starts immediately with each transverse shift between the body and the bogie, apart from a slight compensation due to the elasticity of the anti-roll support and the additional cross suspension. Even when driving straight ahead, there are constant transverse displacements due to track position errors and the wave movement of the wheel sets, which should normally be absorbed in the transverse suspension. However, if this is combined with the passive tilting device in the manner described, undesired tilting vibrations can impair the desired improvement.
  • An active tilt control device is known from EP 0 528 783 A1, in which overall three drives between the chassis and the car body tangentially around circular tracks a virtual pivot point located approximately at the center of gravity of the car body are arranged. Two of them are diverging diagonally upwards on both sides of the car body arranged, the third lies horizontally under the car body. However, they build not inclined drives on a roll support.
  • the invention has the task of a passive building on a roll support Tilting device Tilting movements with slight transverse displacements between the car body and chassis, especially when driving in a straight line, without using an additional Avoid cross beams.
  • a roll support of the type described at the outset results in arcing, starting from a neutral position -tilt angle zero-, by erecting the the outside of the arch and the sinking of the inner pendulum support is known to be a passive one Tilt the car body towards the chassis towards the inside of the bend, the can be used for better compensation of centrifugal forces when traveling through bends.
  • the original function of the mechanical anti-roll support is not affected in any way.
  • the advantage of a minimal overall height compared to conventional passive systems is achieved.
  • the effect according to the task is achieved in a simple manner by the transverse displaceability of the support part in its longitudinal axis, starting from its central position centered in the chassis. Possibly. one must additionally support the torsion bar of the anti-roll support by means of thrust bearings or the like against longitudinal forces in a suitable manner.
  • the transitions between the torsion bar and the cranks on the end can be reinforced with stiff corners.
  • the drives have shorter strokes than with vertical pendulum supports to set the desired total incline.
  • the side bolsters 2 extending in the direction of travel are each supported on the outside via primary springs on wheel sets 4 of the chassis.
  • the cross member 3 extends essentially parallel to the roll axis of the wheel sets 4.
  • a car body 5 rests on the chassis via a secondary suspension 6, the z. B. is formed by two via a throttle 6D fluidly communicating air springs with rubber-elastic emergency springs.
  • a mechanical suspension can also be combined with the subject of the application.
  • the secondary suspension 6 also contributes to the horizontal transverse suspension of the car body with a portion with a soft spring constant.
  • Parallel to the cross member 3 extends almost over the entire width of the car, designed as a torsion bar spring and preferably pivotally mounted in the chassis frame in the region of the side bolsters 7 wear an 8G joint at their free ends.
  • Corresponding joints 5G are provided on the car body 5 and are connected in pairs and sides by means of pendulum supports 9 to the joints 8G.
  • the assembly consisting of the support part, cranks and pendulum supports together with the associated bearings and joints is referred to as a roll support.
  • the two pendulum supports 9 are seen in the longitudinal or driving direction of the vehicle slanted so that they converge upwards to the median longitudinal plane.
  • center lines of the two pendulum supports should not be opposite Car body turned chassis- span one level so that their imaginary extensions in the room, preferably inside the car body at passenger seat height cut at a point P or P '. This point is always above the Center of gravity of the car body S or S '.
  • the support member 7 is also, in contrast to conventional solutions, from one in the chassis 1 Center position preferably centered by spring force (springs 7F) after both Pages can be shifted along its longitudinal axis by a certain path, i. H. with game Mistake.
  • the weight of the car body 5 is borne by the secondary suspension 6; due to the swivel bearing of the support part in the chassis sets the anti-roll support to a symmetrical one or parallel compression of the secondary suspension 6 and therefore the due to Vibrations unevenness of path, apart from bearing friction forces, no appreciable resistance.
  • parallel is meant the cases in which the car body remains parallel to itself during compression.
  • the straight-ahead position of the car body 5 is indicated here by dash-dotted lines. Is the car body opposite the chassis by centrifugal force - as symbolized by arrow F - z. B. shifted to the right in the left-hand bend, the right pendulum support 9 of the anti-roll support stands up after the transverse displacement of the support part against the force of the spring 7F, while the left pendulum support 9 is tilted further down from the vertical (movement from the respective dash-dotted lines in the solid positions). As a result, the car body 5 on the base of the support part 7 tilts around the current roll pole P — which lies upward at the intersection of the imaginary extensions of the pendulum supports — to the left toward the inside of the arch, as indicated by the solid line here.
  • the middle position of the two compression springs 7F, which center the support 7, is through vertical dash-dotted lines indicated.
  • the springs 7F itself are only here in the shown transversely deflected position of the support member 7, in which the right spring compresses and the left one is extended. At the opposite car body inclination to the right (Left bow) the left spring is compressed and the right one is slightly extended.
  • a passive car body tilting device is thus realized, which has a particularly low overall height stressed and possibly retrofitted to existing vehicles relatively inexpensive can be.
  • the side view according to FIG. 2 serves to illustrate this, in which the dash-dotted lines again indicate the normal position and the solid lines indicate the laterally inclined position of the car body 5 and the (left) pendulum support 9.
  • the anti-roll device with passive tilting device is a spatial structure in which the support part 7 and the cranks 8 span a first level and the inclined pendulum supports 9 span the second level, which intersect in the imaginary connecting line between the joints 8G , wherein the angles between the planes in the parallel compression in the secondary suspension 6 are variable.
  • each pendulum support can be rubber-elastic stored articulated eyes and / or attached via crosshead or ball joints.
  • the expression "joint” is therefore not to be understood here exclusively as meaning that the spherical Mobility like at a ball joint should be present at one point.
  • the pivot bearing of the support member 7 in the chassis 1, the transitions between the Support part 7 and the cranks 8 and the cranks themselves must be those of the secondary suspension 6 transverse forces not absorbed or Take up axial forces safely in the support part 7- can.
  • These can e.g. B. be formed by a guide, in which the free ends of the Cranks are sliding or rolling, and which absorbs all lateral forces in this area.
  • the cross-game of the roll support or its support part 7 discussed above must be but can be absorbed by these management tools.
  • Pendulum support a controllable drive so that the distance between the two pivot axes of the pendulum supports can be actively changed. That would mean, that the car body 5 is based directly on the passive tilting properties mechanical roll support by changing the length of the pendulum supports is also actively tiltable around the roll pole. The angle of inclination is then excluded due to the passive tilting properties of the inclined pendulum supports the difference in length between the two pendulum supports can be determined.
  • the torsional rigidity of the support member 7 is so high that neither the passive Car body inclination a deliberately caused uneven length of the pendulum supports 9 can be completely balanced by twisting the support part.
  • controllable drives are designed as hydraulic lifting cylinders can be used instead of the longitudinally rigid pendulum supports.
  • the lifting cylinder drive elements are driven from a middle position controlled, d. H. when extending one drive element, the opposite one be retracted.
  • the anti-roll connection between the body and the Chassis also includes a fluid column in the active system. Special facilities may have to be used for an emergency operation - failure of the hydraulics or the electronic Regulation- to be provided.
  • both drive elements are preferably in one of the two end positions - so both pendulum supports are set to the same length - blocked. This can be done, for example, hydraulically via valves or mechanically Clamps or a positive locking happen. If both drive elements are blocked in the same position, the vehicle can easily with fully functional Roll support and with the passive tilt system even over longer distances be continued.

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wankstütze für Schienenfahrzeuge mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
Im normalen Fahrbetrieb von Schienenfahrzeugen sind durch einseitiges Einfedern, insbesondere durch Fliehkraftwirkung bei Bogenfahrt, verursachte Drehbewegungen eines Wagenkastens um seine Längsachse ("Wanken") nach bogenaußen unerwünscht und werden nach Möglichkeit unterdrückt. In Rad-Schiene-Fahrzeugen wird -meist in Gestalt eines quer zur Fahrtrichtung angeordneten Torsionsstabs mit zwei endseitigen Kurbelneine Wankstütze im Fahrwerk oder am Wagenkasten schwenkbar gelagert, wobei Pendelstützen die Verbindung zwischen den Kurbelenden und dem Wagenkasten oder dem Fahrgestell bilden. Diese Wankstützen erlauben zu sich selbst paralleles Einfedern des Wagenkastens in der Sekundärfederung, behindern jedoch das einseitige Einfedern bzw. Wanken.
Aktive und passive Querneigesysteme wurden entwickelt und werden neuerdings vermehrt angewendet, um auftretende Querbeschleunigungen zusätzlich zu den vorhandenen Gleisüberhöhungen besser zu kompensieren und um die mögliche Reisegeschwindigkeiten und den Fahrkomfort für Reisende während des Durchfahrens von kurvenreichen Strecken zu erhöhen.
Bei einer aus US 5,222,440 bekannten Wankstütze konvergieren die Pendelstützen, in Fahrzeuglängsrichtung gesehen, nach oben und bilden eine direkt auf der Wankstütze aufgebaute passive Neigeeinrichtung. Sie neigen fliehkraftabhängig einen auf dem Fahrgestell federnd abgestützten Zwischen-Querträger, der über eine zusätzliche Querfederung den Wagenkasten trägt. Die Neigebewegung des Zwischen-Querträgers setzt unmittelbar bei jeder Querverschiebung zwischen Wagenkasten und Drehgestell ein, abgesehen von einer geringfügigen Kompensation durch die Elastizität der Wankstütze und der zusätzlichen Querfederung.
Auch in der Geradeausfahrt kommt es aufgrund von Gleislagefehlern und dem Wellenlauf der Radsätze ständig zu solchen Querverschiebungen, die normalerweise in der Querfederung aufgefangen werden sollen. Wird diese jedoch in der beschriebenen Weise mit der passiven Neigeeinrichtung kombiniert, so können unerwünschte Neigeschwingungen die angestrebte Verbesserung beeinträchtigen.
Aus EP 0 528 783 A1 ist eine aktive Neigesteuerungseinrichtung bekannt, bei der insgesamt drei Antriebe zwischen Fahrgestell und Wagenkasten tangential an Kreisbahnen um einen etwa in Schwerpunkthöhe des Wagenkastens liegenden virtuellen Drehpunkt angeordnet sind. Zwei davon sind beidseits des Wagenkastens schräg nach oben divergierend angeordnet, der dritte liegt horizontal unter dem Wagenkasten. Jedoch bauen die schrägstehenden Antriebe nicht auf einer Wankstütze auf.
Es sind schließlich auch mit schrägen längsstarren Pendelstützen arbeitende passive Neigeeinrichtungen bekannt, die aber ebenfalls nicht unmittelbar auf einer Wankstütze aufbauen (DE 37 13 615 A1, DE 41 05 350 A1).
Es wurde auch bereits eine aktive Neigesteuerung vorgeschlagen (nachveröffentlichte DE 43 11 521 C1), bei der vertikal stehende Pendelstützen einer Wankstütze durch Antriebe längenveränderlich sind. Bei dieser Einrichtung bleibt die Funktion der Wankstütze bei einem eventuellen Ausfall der hydraulischen Steuerung -mit blockierten Pendelstützen bzw. Antrieben- erhalten.
Die Erfindung hat die Aufgabe, bei einer auf einer Wankstütze aufbauenden passiven Neigeeinrichtung Neigebewegungen bei geringen Querverschiebungen zwischen Wagenkasten und Fahrwerk, insbesondere bei Fahrt in der Geraden, ohne Einsatz eines zusätzlichen Querträgers zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die kennzeichnenden Merkmale der Unteransprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung an.
Aus der zur vertikalen Mittellängsebene des Fahrzeugs schräg nach oben konvergierenden Orientierung der beiden Pendelstützen, die sphärisch beweglich an den Kurbeln einer Wankstütze der eingangs beschriebenen Art angelenkt sind, resultiert bei Bogenfahrt, ausgehend von einer neutralen Lage -Neigungswinkel Null-, durch Aufrichten der bogenäußeren und Absinken der bogeninneren Pendelstütze bekanntlich ein passives Neigen des Wagenkastens gegenüber dem Fahrgestell nach der Bogeninnenseite, das zur besseren Kompensation von Fliehkräften bei Bogenfahrt ausgenutzt werden kann. Die ursprüngliche Funktion der mechanischen Wankstütze wird in keiner Weise beeinträchtigt.
Hingegen wird der Vorteil einer minimalen Bauhöhe gegenüber den konventionellen passiven Systemen erreicht.
Der aufgabengemäße Effekt wird in einfacher Weise durch die Querverschiebbarkeit des Stützteils in seiner Längsachse, ausgehend von seiner im Fahrgestell zentrierten Mittellage, erreicht.
Ggf. muß man den Torsionsstab der Wankstütze zusätzlich durch Axiallager oder dgl. gegen Längskräfte in geeigneter Weise abstützen. Die Übergänge zwischen dem Torsionsstab und den endseitigen Kurbeln lassen sich problemlos eckensteif verstärken.
Wenn die schrägen Pendelstützen einer solchen Wankstütze dann noch durch Antriebe längenveränderlich sind, müssen die Antriebe geringere Hübe als mit vertikalen Pendelstützen ausführen, um die gewünschte Gesamtneigung einzustellen. Bei einem eventuellen Ausfall der aktiven Steuerung bleibt nicht nur die engere Funktion der Wankstütze erhalten, sondern das Fahrzeug hat dann wenigstens noch ein passives Neigesystem.
Weitere Einzelheiten und Vorteile des Gegenstands ergeben sich aus der Zeichnung und der folgenden detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Es zeigen
Figur 1
eine Skizze des Fahrgestellbereichs eines mit der erfindungsgemäßen Wankstütze ausgestatteten Schienenfahrzeugs mit Blick in Fahrzeuglängsrichtung,
Figur 2
eine schematische Seitenansicht desselben Fahrzeugs im Fahrgestellbereich mit Blickrichtung von links auf die Anordnung in Fig. 1.
Ein Fahrgestell 1, z. B. ein zweiachsiges Drehgestell unter einem Schienenfahrzeug zur Personenbeförderung, hat gemäß Fig. 1 zwei parallele Seitenwangen 2 und mindestens eine diese verbindende Traverse 3. Die sich in Fahrtrichtung erstreckenden Seitenwangen 2 stützen sich jeweils außen über Primärfedern auf Radsätze 4 des Fahrgestells. Die Traverse 3 erstreckt sich im wesentlichen parallel zur Rollachse der Radsätze 4.
Ein Wagenkasten 5 liegt auf dem Fahrgestell über eine Sekundärfederung 6 auf, die z. B. durch zwei über eine Drossel 6D fluidisch miteinander kommunizierende Luftfedern mit gummielastischen Notfedern gebildet wird. Mit dem Anmeldungsgegenstand kann aber auch eine mechanische Federung kombiniert werden. Außer ihren vertikalen Federeigenschaffen trägt die Sekundärfederung 6 auch zur horizontalen Querfederung des Wagenkastens einen Anteil mit weicher Federkonstante bei.
Parallel zu der Traverse 3 erstreckt sich nahezu über die gesamte Wagenbreite ein als Torsionsstabfeder ausgeführtes und im Fahrgestellrahmen vorzugsweise im Bereich der Seitenwangen schwenkbar gelagertes Stützteil 7. An dessen beiden seitlich über die Seitenwangen herausstehenden Enden sind einarmige Kurbeln 8 (Fig. 2) befestigt, die an ihren freien Enden je ein Gelenk 8G tragen. Am Wagenkasten 5 sind korrespondierende Gelenke 5G vorgesehen, die paar- und seitenweise durch Pendelstützen 9 mit den Gelenken 8G verbunden sind.
Die Baugruppe aus Stützteil, Kurbeln und Pendelstützen nebst den zugehörigen Lagern und Gelenken wird als Wankstütze bezeichnet.
Die beiden Pendelstützen 9 sind in Längs- bzw. Fahrtrichtung des Fahrzeugs gesehen schräg angestellt, so daß sie nach oben zur Fahrzeuglängsmittelebene konvergieren. Die Mittellinien der beiden Pendelstützen sollten in der Regel -bei nicht gegenüber dem Wagenkasten gedrehten Fahrgestell- eine Ebene aufspannen, so daß ihre gedachten Verlängerungen sich im Raum vorzugsweise innerhalb des Wagenkastens auf Fahrgastsitzhöhe in einem Punkt P bzw. P' schneiden. Dieser Punkt liegt immer oberhalb des Wagenkastenschwerpunkts S bzw. S'.
Das Stützteil 7 ist ferner, abweichend von konventionellen Lösungen, aus einer im Fahrgestell 1 vorzugsweise durch Federkraft (Federn 7F) zentrierten Mittellage nach beiden Seiten in seiner Längsachse um einen bestimmten Weg verschiebbar, d. h. mit Spiel versehen.
Das Gewicht des Wagenkastens 5 wird von der Sekundärfederung 6 getragen; aufgrund der Schwenklagerung des Stützteils im Fahrgestell setzt die Wankstütze einem symmetrischen bzw. parallelen Einfedern der Sekundärfederung 6 und mithin den aufgrund von Fahrwegunebenheiten auftretenden Schwingungen, von Lager-Reibungskräften abgesehen, keinen nennenswerten Widerstand entgegen. Mit "parallel'' sind die Fälle gemeint, in denen der Wagenkasten während des Einfederns zu sich selbst parallel bleibt.
Die Geradeausfahrtstellung des Wagenkastens 5 ist hier strichpunktiert angedeutet. Wird nun der Wagenkasten gegenüber dem Fahrgestell durch Fliehkraft-wie durch Kraftpfeil F symbolisiert- z. B. im Linksbogen nach rechts verschoben, so richtet sich nach Zurücklegen der Querverschiebung des Stützteils gegen die Kraft der Feder 7F die rechte Pendelstütze 9 der Wankstütze auf, während die linke Pendelstütze 9 noch weiter aus der Vertikalen nach unten herausgekippt wird (Bewegung aus den jeweils strichpunktiert gezeichneten in die durchgezogen gezeichneten Stellungen). Dadurch neigt sich der Wagenkasten 5 auf der Basis des Stützteils 7 um den momentanen Wankpol P -der im Schnittpunkt der gedachten Verlängerungen der Pendelstützen nach oben liegt- nach links zur Bogeninnenseite, wie es hier durchgezogen gezeichnet angedeutet ist.
Während dieser Neigebewegung wandert der Punkt P nach rechts in den Punkt P' hinein, was bedeutet, daß sich die momentane Drehachse des Wagenkastens im wagenfesten Koordinatensystem nach rechts und geringfügig auch nach unten verschiebt. Die rechte Luftfeder der Sekundärfederung 6 wird dabei -im Gegensatz zum normalen Einfedernentlastet, während die linke Luftfeder weiter komprimiert wird. Wegen der Verbindung zwischen beiden bleibt das Luftvolumen derweil konstant. Auch in dieser Stellung setzt die Wankstütze dem parallelen Einfedern keinen Widerstand entgegen, da auf die Schwenklagerung des Stützteils kein Einfluß genommen wird.
Die Mittelstellung der beiden Druck-Federn 7F, die das Stützte 7 zentrieren, ist durch senkrechte strichpunktierte Linien angedeutet. Die Federn 7F selbst sind hier nur in der quer ausgelenkten Stellung des Stützteils 7 gezeigt, in der die rechte Feder komprimiert und die linke ausgedehnt ist. Bei der gegenläufigen Wagenkastenneigung nach rechts (Linksbogen) wird die linke Feder komprimiert und die rechte etwas ausgedehnt. Der nutzbare Weg der Querverschiebung wird durch die Steifigkeit und die Abmessungen (insbesondere durch die Blocklänge) der Federn 7F bestimmt
Damit ist eine passive Wagenkastenneigeeinrichtung realisiert, die besonders wenig Bauhöhe beansprucht und ggf. an vorhandenen Fahrzeugen relativ unaufwendig nachgerüstet werden kann.
Die Winkel zwischen den schrägen Pendelstützen und der Vertikalen müssen bedarfsgerecht ausgelegt werden. Wie bei den bekannten passiven Querneigesystemen ist der Neigeeffekt nach bogeninnen zu Beginn der seitlichen Auslenkung umso schwächer, je weniger die Pendelstützen aus der Vertikalen abweichen, und umso stärker, je flacher die Pendelstützen gelegt werden. Ein bevorzugter Anstellwinkel wird im Bereich von 45° ± 15° zu finden sein.
Zur Verdeutlichung dient die Seitenansicht nach Fig. 2, in der wiederum die strichpunkierten Linien die Normalstellung und die durchgezogenen Linien die seitlich geneigte Stellung des Wagenkastens 5 und der (linken) Pendelstütze 9 anzeigen. In dieser Darstellung sieht man, daß die Wankstütze mit passiver Neigeeinrichtung ein räumliches Gebilde ist, in dem das Stützteil 7 und die Kurbeln 8 eine erste Ebene und die schrägstehenden Pendelstützen 9 die zweite Ebene aufspannen, die sich in der gedachten Verbindungslinie zwischen den Gelenken 8G schneiden, wobei die Winkel zwischen den Ebenen beim parallelen Einfedern in der Sekundärfederung 6 veränderlich sind.
Die hier gezeigten beiden unterschiedlichen Längen der Pendelstütze 9 und Stellungen des Wagenkastens 5 und der Sekundärfederung 6 resultieren also nur aus der Neigebewegung und nicht aus dem Einfedern der Sekundärfederung, denn im letzteren Fall müßte sich auch der Winkel zwischen der Kurbel 8 und der Pendelstütze 9 ändern.
Die Gelenke 5G und 8G zwischen den Pendelstützen und den Kurbeln 8 der Wankstütze müssen sphärisch beweglich sein. Z. B. kann jede Pendelstütze über gummielastisch gelagerte Gelenkaugen und/oder über Kreuzkopf- oder Kugelgelenke befestigt werden. Der Ausdruck "Gelenk" ist hier also nicht ausschließlich so zu verstehen, daß die sphärische Beweglichkeit wie bei einem Kugelgelenk in einem Punkt vorliegen müßte.
Die Schwenklagerung des Stützteils 7 im Fahrgestell 1, die Übergänge zwischen dem Stützteil 7 und den Kurbeln 8 sowie die Kurbeln selbst müssen die von der Sekundärfederung 6 nicht aufgefangenen Querkräfte -bzw. Axialkräfte im Stützteil 7- sicher aufnehmen können.
Man kann aber zur Entlastung der Übergänge vom Stützteil zu den Kurbeln 8 auch die freien Kurbelenden unmittelbar gegen die von den schrägen Pendelstützen eingeleiteten Querkräfte stützen, indem man am Fahrgestellrahmen in dem entsprechenden Bereich hier nicht dargestellte Führungsmittel anordnet.
Diese können z. B. durch eine Kulissenführung gebildet sein, in der die freien Enden der Kurbeln gleitend oder rollend geführt sind, und die alle Querkräfte in diesem Bereich aufnimmt. Das vorstehend erörterte Querspiel der Wankstütze bzw. deren Stützteils 7 muß aber von diesen Führungsmitteln aufgenommen werden können.
Der Einsatz des erfindungsgemäßen Wankstütze in Jacobs-Drehgestellen, bei denen sich zwei Wagenkästen mit je einer Wankstütze auf ein gemeinsames Fahrgestell stützen, ist ohne Platzprobleme möglich.
Zur Begrenzung von Querbewegungen zwischen dem Wagenkasten und dem Fahrgestell und zur Übertragung von Brems- und ggf. Antriebskräften wird man in bekannter Weise einen vertikalen Mitnehmer oder Drehzapfen am Untergestell des Wagenkastens befestigen, der in eine fahrgestellfeste Führung mit Spiel eingreift und durch elastische Elemente seitlich und längs gepuffert ist. Diese Anordnung ist hier nicht dargestellt.
Zum Einleiten, Unterstützen und/oder Steuern der Querkomponente der auf die schrägen Pendelstützen 9 gestützten Neigebewegung des Wagenkastens 5 kann zwischen diesem und dem Fahrgestell auch in an sich bekannter Weise ein (Hilfs-)Antrieb vorgesehen werden, der zur Einleitung von Querkräften in den Wagenkasten geeignet ist. Dieser wird wagenkastenseitig vorzugsweise an dem schon erwähnten Mitnehmer anzulenken sein.
Zusätzlich -zusammen mit dem oder auch ohne den querwirkenden Antrieb- kann jeder Pendelstütze ein steuerbarer Antrieb so zugeordnet werden, daß der Abstand zwischen den beiden Anlenkachsen der Pendelstützen aktiv veränderbar ist. Das würde bedeuten, daß der Wagenkasten 5 unmittelbar auf der Basis der mit passiven Neigeeigenschaften versehenen mechanischen Wankstütze durch eine Längenänderung an den Pendelstützen auch aktiv um den Wankpol querneigbar ist. Der Neigungswinkel ist dann außer durch die passiven Neigeeigenschaften der schrägstehenden Pendelstützen auch durch die Längendifferenz zwischen den beiden Pendelstützen bestimmbar.
Die Torsionssteifigkeit des Stützteils 7 ist so hoch zu bemessen, daß weder die passive Wagenkastenneigung noch eine gewollt herbeigeführte ungleiche Länge der Pendelstützen 9 durch Tordieren des Stützteils in sich vollständig ausgeglichen werden können.
Gegenüber dem eingangs gewürdigten rein aktiven Neigesystem können durch diese Kombination ggf. geringere Hübe der Antriebe für die Längenänderung an den Pendelstützen ausreichen, um eine komfortable Querkraftkompensation sicherzustellen. Vorzugsweise werden die steuerbaren Antriebe als hydraulische Hubzylinder ausgeführt, die anstelle der längsstarren Pendelstützen eingesetzt werden.
Bezüglich der weiteren Ausbildung und Arbeitsweise der aktiven Neigesteuerung wird hier ausdrücklich auf die ausführliche Beschreibung in dem eingangs genannten älteren Schutzrecht verwiesen, dessen Inhalt insoweit als hier mit umfaßt zu gelten hat.
Die Hubzylinder-Antriebselemente werden im Fahrbetrieb ausgehend von einer Mittellage gesteuert, d. h. beim Ausfahren des einen Antriebselements kann das gegenüberliegende eingefahren werden. Die Wankstützenverbindung zwischen dem Wagenkasten und dem Fahrgestell umfaßt beim aktiven System also auch eine Fluidsäule. Besondere Einrichtungen müssen ggf. für einen Notbetrieb -Ausfall der Hydraulik oder der elektronischen Regelung- vorgesehen werden. Hierbei werden beide Antriebselemente vorzugsweise in einer der beiden Endlagen -also beide Pendelstützen fest gleich lang eingestellt- blockiert. Dies kann beispielsweise hydraulisch über Ventile oder mechanisch kraftschlüssig durch Klemmen oder eine formschlüssige Verriegelung geschehen. Wenn beide Antriebselemente in gleicher Stellung blockiert sind, kann das Fahrzeug problemlos mit voll funktionsfähiger Wankstütze und mit dem passiven Neigesystem auch über größere Strecken weitergefahren werden.
Es sei abschließend angemerkt, daß es für die vorstehend beschriebene Kombination einer konventionellen Wankstütze mit einer aktiven Querneigesteuerung unerheblich ist, ob das Stützteil wie im vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel im Fahrgestellrahmen oder abweichend davon im Wagenkasten gelagert ist.

Claims (9)

  1. Wankstütze für Schienenfahrzeuge mit einem über eine Federung (6) auf einem Fahrgestell (3) aufliegenden Wagenkasten (5), umfassend
    wenigstens ein im Fahrgestell oder im Wagenkasten schwenkbar gelagertes, sich im wesentlichen quer zur Fahrzeuglängsachse erstreckendes Stützteil (7),
    zwei an mit dem Stützteil verbundenen Kurbeln (8) und an dem Wagenkasten oder dem Fahrgestell beidseitig schwenkbar angelenkte, in Fahrzeugquerrichtung gesehen annähernd vertikale Pendelstützen (9), über die das Fahrgestell und der Wagenkasten gelenkig miteinander gekuppelt sind und über die zumindest bei zu sich selbst parallelem Einfedern des Wagenkastens in der Federung eine das Einfedern nicht behindernde Schwenkbewegung des zum Abstützen des Wagenkastens gegenüber dem Fahrgestell gegen einseitiges Einfedern mit Wanken um eine in Fahrtrichtung liegende Achse vorgesehenen Stützteils erzwungen wird,
    wobei die beiden Pendelstützen (9) zur Bildung einer passiven Neigeeinrichtung in Fahrzeuglängsrichtung gesehen gegenüber der Vertikalen nach oben konvergierend geneigt und über sphärisch bewegliche Verbindungen (5G, 8G) mit dem Wagenkasten (5) oder dem Fahrgestell (1) einerseits und den Kurbeln (8) andererseits verbunden sind,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Stützteil (7) ferner aus einer im Fahrgestell (1) zentrierten Mittellage quer zur Fahrzeuglängsrichtung um einen begrenzten Hub axial nach beiden Seiten verschiebbar gelagert ist.
  2. Wankstütze nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Stützteil (7) in der Mittellage des begrenzten Hubs zentrierende Federn (7F) vorgesehen sind.
  3. Wankstütze nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Stützteil (7) als Torsionsstabfeder mit zwei endseitigen Kurbeln (8) ausgeführt ist, deren jede über eine der Pendelstützen (9) gelenkig mit einander gegenüberliegenden Außenseiten des Wagenkastens (5) verbunden ist.
  4. Wankstütze nach Anspruch 1 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß an den freien Enden der Kurbeln (8) eine Führungseinrichtung zur Aufnahme von dort durch die schrägstehenden Pendelstützen (9) eingeleiteten Querkräften vorgesehen ist, die im Rahmen der begrenzten Querverschieblichkeit des Stützteils nachgiebig ist.
  5. Wankstütze nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Führungseinrichtung als Kulissenführung ausgebildet ist.
  6. Wankstütze nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Pendelstützen (9), in Fahrzeuglängsrichtung gesehen, in einem Winkel zwischen 10° und 60° aus der Vertikalen abweichend angeordnet sind.
  7. Wankstütze nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß beide Pendelstützen (9) mittels je eines steuerbaren Antriebselements unabhängig voneinander längenveränderlich einstellbar sind.
  8. Wankstütze nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß eine Einrichtung zum Blockieren der Antriebselemente in einer bestimmten Stellung vorgesehen ist.
  9. Wankstütze nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zum Einleiten, Unterstützen und/oder Steuern der Querkomponente der Neigebewegung ein zwischen dem Wagenkasten (5) und dem Fahrgestell (1) wirkender Antrieb vorgesehen ist.
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