DE4444540A1

DE4444540A1 - Rail vehicle with rotary suspension system

Info

Publication number: DE4444540A1
Application number: DE4444540A
Authority: DE
Inventors: Josef Nusser
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-06-16
Filing date: 1994-12-14
Publication date: 1996-11-14
Anticipated expiration: 2014-12-15
Also published as: DE4444540B4

Abstract

The rail vehicle has a swivelling bogie suspension. The rotary device (4) is so formed that it permits rotary deflections about a longitudinal axis (P1) running the length of the vehicle and about a vertical axis (P2) as well as a rotary axis (P3) lying transversely to the direction of travel. The rotary device has three linkage arms (3,4) which produce the connection between a bogie (1) and the vehicle frame (2) and the wagon body (7) via linkage points (6). The straight lines (5) intersect the linkage arms of the axes (P1) and (P3).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Schienenfahrzeuge mit Drehvorrichtung, die die Verbindung zwischen einem Drehgestell und dem Fahrzeugrahmen bzw. Wagenkasten herstellt.The invention relates to rail vehicles Turning device that connects the bogie and the vehicle frame or body.

Bekannte Ausführungen weisen eine größere Anzahl Lagerstellen, Gelenke und Lenker auf. Diese Ausführungen sind aufwendig und bei Drehausschlägen kinematisch nicht immer einwandfrei.Known designs have a larger number of bearings, Joints and handlebars on. These designs are complex and not always kinematic for rotary movements perfect.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese bekannten Nachteile zu vermeiden und mit geringem Aufwand ein Schienenfahrzeug der bekannten Gattung zu schaffen, bei dem die Drehvorrichtung Drehausschläge um drei Drehachsen zuläßt und auch bei Drehausschlägen kinematisch einwandfrei ist.The object of the invention is to overcome these known disadvantages to avoid and with little effort a rail vehicle to create the known genus in which the rotating device Rotation deflections around three axes of rotation permits and also is kinematically flawless for rotary deflections.

Erfindungsgemäß wird dies erreicht, indem die Drehvorrichtung derart ausgebildet ist, daß diese Drehausschläge um eine in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Längsachse und um eine vertikale Drehachse sowie um eine quer zur Fahrtrichtung liegende Drehachse zuläßt. Dabei ist es vorteilhaft, daß die Drehvorrichtung drei Lenker aufweist und diese über Gelenkpunkte die Verbindung zwischen einem Drehgestell und dem Fahrzeugrahmen bzw. dem Wagenkasten herstellen und die Geraden von zwei Lenkern die Längsachse und die Querachse schneiden und mindestens ein Lenker die Längs-, Quer- und Vertikalachse schneidet.According to the invention, this is achieved by the rotating device is designed in such a way that these rotary deflections a longitudinal axis running in the vehicle longitudinal direction and about a vertical axis of rotation and about a cross to the direction of travel allows horizontal axis of rotation. It is advantageous that the rotating device has three links and this the connection between a bogie via pivot points and manufacture the vehicle frame or the body and the straight lines of two handlebars the longitudinal axis and the transverse axis cut and at least one handlebar the longitudinal, transverse and intersects the vertical axis.

Die Ausgestaltung der Drehvorrichtung sowie vorteilhafte Weiterbildungen sind den Patentansprüchen zu entnehmen. Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und Zeichnung.The design of the rotating device as well as advantageous Further developments can be found in the patent claims. Further details, advantages and features of the invention result from the following description and drawing.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt und in bezug zueinander und gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigtIn the drawing, some embodiments of the Invention shown schematically and in relation to each other and the same parts with the same reference numerals. It shows

Fig. 1 eine Drehvorrichtung und die Anordnung der Lenker in Draufsicht, Fig. 1 is a rotating device and the arrangement of the links in plan view,

Fig. 2 ein Schienenfahrzeug teilweise, mit Drehvorrichtung von der Seite, Fig. 2 is a rail vehicle part, with the rotary device from the side,

Fig. 3 und 5 ein Schienenfahrzeug im Querschnitt mit Drehgestell und Drehvorrichtung und FIGS. 3 and 5 is a rail vehicle in cross section with the bogie and the rotary device and

Fig. 4 eine Drehvorrichtung schematisch und perspektivisch dargestellt. Fig. 4 shows a rotating device schematically and in perspective.

Die Fig. 1 zeigt ein Schienenfahrzeug mit einem Drehgestell 1 und einem Fahrzeugrahmen 2 mit einer zwischengeschalteten Drehvorrichtung D die Lenker 3, 4 aufweist und die durch kugelgelenkige Anlenkung an den Gelenkpunkten 6 die Verbindung zwischen dem Drehgestell 1 und dem Fahrzeugrahmen 2 herstellen. Die Lenker 3, 4 sind als Zuglenker ausgebildet und derart angeordnet, daß deren Geraden 5 im gemeinsamen Schnittpunkt die Lage der in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Drehachse P1 bestimmen und in entgegengesetzter Richtung die quer zur Fahrtrichtung liegende Drehachse P3 schneiden deren Lage im Zusammenwirken mit dem Lenker 4 bestimmt wird und dessen Gerade 5 auch die Drehachse P1 und die senkrechte Drehachse P2 schneidet und um die das Drehgestell 1 Drehausschläge in bezug zum Fahrzeugrahmen 2 ausführen kann. Die Drehachse P2 schneidet beide Drehachsen P1 und P3. Fig. 1 shows a rail vehicle with a bogie 1 and a vehicle frame 2 with an intermediate rotating device D which has handlebars 3 , 4 and which produce the connection between the bogie 1 and the vehicle frame 2 by means of ball-and-socket articulation at the articulation points 6 . The links 3 , 4 are designed as tension links and are arranged in such a way that their straight lines 5 determine the position of the axis of rotation P1 running in the longitudinal direction of the vehicle at the common intersection and intersect in the opposite direction the axis of rotation P3 lying transversely to the direction of travel, the position of which in cooperation with the link 4 determines and whose straight line 5 also intersects the axis of rotation P1 and the vertical axis of rotation P2 and around which the bogie 1 can perform rotary deflections with respect to the vehicle frame 2 . The axis of rotation P2 intersects both axes of rotation P1 and P3.

Gemäß Fig. 2 schneiden sich die Geraden 5 der Lenker 3, 4 und bestimmen im Schnittpunkt die Lage der Drehachse P3, die vorzugsweise in der Schienenebene 13 liegt und um die das Drehgestell 1 Drehausschläge ausführen kann. Die vertikale Drehachse P2 schneidet beide Drehachsen P1 und P3.Referring to FIG. 2, the lines 5 to cut the link 3, 4 and determine the intersection of the location of the rotation axis P3, which is preferably in the plane of the rails 13 and to which the bogie 1 can carry out rotation rashes. The vertical axis of rotation P2 intersects both axes of rotation P1 and P3.

Die Fig. 3 zeigt frontseitig die das Drehgestell 1 mit dem Fahrzeugrahmen 2 verbindende Anlenkung des Lenkers 4 und der Lenker 3 deren Geraden 5 im Schnittpunkt die Lage der Drehachse P1 bestimmen und die eine Längsachse darstellt und diese die vertikale Drehachse P schneidet. Die querliegende Drehachse P3 liegt etwa in Höhe der Schienenlauffläche. Die Drehachse P1 liegt höher wie der Schwerpunkt S des Wagenkastens 7 einschließlich des Fahrzeugrahmens 2. Dadurch bewirkt die bei Kurvenfahrt auftretende Fliehkraft Drehausschläge des Wagenkastens 7 um die Drehachse P1, so daß sich der Wagenkasten 7 selbständig in die Kurve neigt. Soll die Neigung des Wagenkastens 7 stärker sein wie dies durch die Fliehkraft bewirkt werden kann und den jeweiligen Bedingungen optimal angepaßt werden, so kann eine Steuereinrichtung vorgesehen werden die eine Regeleinrichtung 10 aufweist und die einen zwischen dem Drehgestell 1 und dem Fahrzeugrahmen 2 zwischengeschalteten Stellzylinder 11 ansteuert und dieser den Fahrzeugrahmen 2 mit dem Wagenkasten 7 um die Drehachse P1 dreht und dabei in die gewünschte Neigung bzw. Lage bringt. Die Drehvorrichtung D kann auch so ausgebildet werden, daß die Drehachse P1 tiefer liegt wie der Schwerpunkt S oder sie kann auch in dessen Bereich liegen. Auch die Drehachse P3 kann in einer anderen Ebene liegen. Fig. 3 shows the front side which the bogie 1 to the vehicle frame 2 interconnecting the articulation of the arm 4 and the arm 3 whose line 5 at the intersection determine the position of the rotation axis P1 and representing a longitudinal axis and intersects the vertical axis of rotation P. The transverse axis of rotation P3 lies approximately at the level of the rail running surface. The axis of rotation P1 lies higher than the center of gravity S of the body 7 including the vehicle frame 2 . As a result, the centrifugal force occurring when cornering causes the car body 7 to turn about the axis of rotation P1, so that the car body 7 automatically inclines into the curve. If the inclination of the car body 7 is greater than can be caused by the centrifugal force and can be optimally adapted to the respective conditions, a control device can be provided which has a control device 10 and which controls an actuating cylinder 11 interposed between the bogie 1 and the vehicle frame 2 and this rotates the vehicle frame 2 with the car body 7 about the axis of rotation P1 and thereby brings it into the desired inclination or position. The rotating device D can also be designed such that the axis of rotation P1 lies lower than the center of gravity S or it can also lie in its area. The axis of rotation P3 can also lie in a different plane.

Die in der Fig. 4 dargestellte Drehvorrichtung D hat zwei Koppeln A und B mit den Gelenkpunkten 6 an denen die Lenker 3, 4 kugelgelenkig angelenkt sind und dadurch die Verbindung zwischen den Koppeln A, B herstellen. Diese Drehvorrichtung läßt Drehausschläge der Koppeln A, B um drei Drehachsen P1, P2, P3 zu. Die Drehachse P1 ist eine Längsachse, die Drehachse P2 eine Vertikalachse und die Drehachse P3 eine Querachse in bezug zur Fahrtrichtung. Die Gelenkpunkte 6 sind an den Koppeln A, B so angeordnet, daß die Geraden 5 der Lenker 3, 4 gemäß Darstellung die Drehachsen P1, P2, P3 schneiden und ihre Lage bestimmen. Die Drehvorrichtung D kann derart in ein Schienenfahrzeug eingebaut werden, daß die Koppel A ein Teil des Drehgestells 1 und die Koppel B ein Teil des Fahrzeugrahmens 2 ist. Bei dieser Einbaulage sind die Lenker 3, 4 auf Zug beansprucht und als Zuglenker auszuführen. Es können auch Bedingungen auftreten, wo es vorteilhaft ist, die Drehvorrichtung D so in ein Schienenfahrzeug einzubauen, daß die Koppel A Teil des Fahrzeugrahmens 2 bzw. des Wagenkastens 7 und die Koppel B Teil eines Drehgestells 1 ist. Die Lenker 3, 4 können auch als längselastische Federelemente ausgebildet werden. Vorteilhaft können die Anlenkungen an den Gelenkpunkten 6 als elastische Dämpfer ausgebildet werden.The rotary device D shown in FIG. 4 has two couplings A and B with the articulation points 6 at which the links 3 , 4 are articulated and thereby establish the connection between the couplings A, B. This rotating device permits rotary deflections of the coupling A, B around three axes of rotation P1, P2, P3. The axis of rotation P1 is a longitudinal axis, the axis of rotation P2 is a vertical axis and the axis of rotation P3 is a transverse axis with respect to the direction of travel. The articulation points 6 are arranged on the coupling A, B such that the straight lines 5 of the links 3 , 4 intersect the axes of rotation P1, P2, P3 as shown and determine their position. The rotating device D can be installed in a rail vehicle such that the coupling A is part of the bogie 1 and the coupling B is part of the vehicle frame 2 . In this installation position, the links 3 , 4 are subjected to tension and are designed as tension links. Conditions can also arise where it is advantageous to install the rotating device D in a rail vehicle in such a way that the coupling A is part of the vehicle frame 2 or the body 7 and the coupling B is part of a bogie 1 . The links 3 , 4 can also be designed as longitudinally elastic spring elements. The articulations at the articulation points 6 can advantageously be designed as elastic dampers.

Die Fig. 5 zeigt ein Schienenfahrzeug mit Drehgestell im Querschnitt. Auf dem Drehgestellrahmen 1 sind die Luftfedern 15 aufgesetzt und stützen die Traverse 14 ab. An dieser sind drei Gelenkpunkte 6 zur kugelgelenkigen Aufnahme der Lenker 3, 4 vorgesehen. Am anderen Ende der Lenker 3, 4 sind diese an Gelenkpunkten 6 mit dem Wagenkasten 7 oder dem Fahrzeugrahmen 2 in Bezug. Die Luftfedern 15 lassen eine Vertikal-, Quer- und Längsfederung des Wagenkastens 7 zu. Die Drehvorrichtung D mit den Lenkern 3, 4 läßt eine Drehung um die Hochachse P2 und um eine Querachse P3 zu und die in der Höhe zwischen der Schienenoberkante und den Radachsen liegt. Des weiteren ist zur Neigung des Wagenkastens 7 eine Drehung um die Längsachse P1 gegeben. Weil der Schwerpunkt S tiefer liegt, kommt es im Betrieb zu einer selbsttätig passiven Neigungsregelung. Zur Erzielung einer optimalen Neigungsregelung wird diese als aktives System mit einer Regeleinrichtung 10 und einem ansteuerbaren als Elektrozylinder ausgebildeten Stellzylinder 11 ausgeführt. Die Verwendung eines Elektrozylinders ist sehr einfach und hat den Vorteil, daß dieser von der ohnehin zur Verfügung stehenden elektrischen Energie gespeist werden kann. Der Elektrozylinder 11 ist an der Traverse 14 und an einem Teil des Wagenkastens 7 angelenkt. Dadurch ergibt sich bei Betätigung die vorgesehene Neigung des Wagenkastens 7. FIG. 5 shows a rail vehicle bogie with in cross section. The air springs 15 are placed on the bogie frame 1 and support the crossmember 14 . At this three articulation points 6 are provided for the spherical articulation of the links 3 , 4 . At the other end of the handlebars 3 , 4 , these are in relation to the car body 7 or the vehicle frame 2 at articulation points 6 . The air springs 15 allow vertical, transverse and longitudinal suspension of the car body 7 . The rotating device D with the links 3 , 4 permits rotation about the vertical axis P2 and about a transverse axis P3 and which is located in the height between the top edge of the rail and the wheel axes. Furthermore, a rotation about the longitudinal axis P1 is given for the inclination of the car body 7 . Because the center of gravity S is lower, there is an automatic passive tilt control during operation. In order to achieve optimal inclination control, this is carried out as an active system with a control device 10 and a controllable actuating cylinder 11 designed as an electric cylinder. The use of an electric cylinder is very simple and has the advantage that it can be powered by the electrical energy that is available anyway. The electric cylinder 11 is articulated on the crossmember 14 and on a part of the car body 7 . This results in the intended inclination of the car body 7 when actuated.

Claims

1. A rail vehicle with a rotating device which establishes the connection between a bogie and the vehicle frame or body, characterized in that the rotating device (D) is designed such that these rotary deflections about a longitudinal axis (P1) extending in the longitudinal direction of the vehicle and about a vertical axis (P2) and around an axis of rotation (P3) lying transverse to the direction of travel.

2. Rail vehicle according to claim 1, characterized in that the rotating device (D) has three links ( 3 , 4 ) and these via articulation points ( 6 ) the connection between a bogie ( 1 ) and the vehicle frame ( 2 ) or the car body ( 7 ) manufacture.

3. Rail vehicle according to claim 1 and 2, characterized in that the straight line ( 5 ) of the handlebars ( 3 , 4 ) intersect the longitudinal axis (P1) and the transverse axis (P3).

4. Rail vehicle according to claim 1 to 3, characterized in that at least one link ( 4 ) intersects three axes of rotation (P1, P2, P3).

5. Rail vehicle according to claim 1 to 4, characterized in that the handlebars ( 3 , 4 ) are designed and arranged as traction arms.

6. Rail vehicle according to claim 1 to 5, characterized in that the links ( 3 , 4 ) are designed and arranged as pressure links.

7. Rail vehicle according to claim 1 to 6, characterized in that the car body ( 7 ) about the axis of rotation extending in the vehicle longitudinal direction (P1) is held pivotally.

8. Rail vehicle according to claim 1 to 7, characterized in that the axis of rotation (P1) is higher than the center of gravity S) of the car body ( 7 ) together with the vehicle frame ( 2 ).

9. Rail vehicle according to claim 1 to 8, characterized in that the axis of rotation (P1) in the area of the center of gravity (S) lies.

10. Rail vehicle according to claim 1 to 9, characterized in that the axis of rotation (P1) is lower than that Focus (S).

11. Rail vehicle according to claim 1 to 10, characterized in that the rail vehicle has a control device and by means of a control device ( 10 ) and an actuating cylinder ( 11 ) holds the car body ( 7 ) in the intended inclination.

12. Rail vehicle according to claim 1 to 11, characterized in that at least the sensor system of the control device ( 10 ) in the car body ( 7 ) or on the vehicle frame ( 2 ) is attached.

13. Rail vehicle according to claim 1 to 12, characterized in that the handlebars ( 3 , 4 ) have a different length.

14. Rail vehicle according to claim 1 to 13, characterized in that at least one link ( 3 , 4 ) is designed and arranged as a traction link.

15. Rail vehicle according to claim 1 to 14, characterized in that at least one link ( 3 , 4 ) is designed and arranged as a pressure link.

16. Rail vehicle according to claim 1 to 15, characterized in that a control or regulating device ( 10 ) causes the position or inclination of the car body ( 7 ) about the longitudinal axis (P1).

17. Rail vehicle according to claim 1 to 16, characterized in that the bogie ( 1 ) by means of a rotating device (D) about a transverse axis (P3) is pivotally held on the vehicle frame ( 2 ).

18. Rail vehicle according to claim 1 to 17, characterized in that an actuating cylinder ( 11 ) is designed as a hydraulic cylinder.

19. Rail vehicle according to claim 1 to 18, characterized in that an actuating cylinder ( 11 ) is designed as an electric cylinder.

20. Rail vehicle according to claim 1 to 19, characterized in that a crossmember ( 14 ) is supported on air springs ( 15 ).

21. Rail vehicle according to claim 1 to 20, characterized in that a crossmember ( 14 ) represents a coupling (A).