[0001] Die Erfindung betriff ein Fahrwerk für ein Schienenfahrzeug, insbesondere für eine
Lokomotive, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
[0002] Bei Fahrwerken für Schienenfahrzeuge besteht der grundsätzliche Zielkonflikt zwischen
dem dynamischen Laufverhalten bei Bogenfahrt und der Fahrstabilität bei Geradeausfahrt
mit hoher Geschwindigkeit. Der Zielkonflikt ist bereits seit langer Zeit bekannt und
es gibt dazu in der Geschichte der Eisenbahntechnik die unterschiedlichsten Lösungsansätze.
Gerade in der jüngeren Vergangenheit bekommt dieser Zielkonflikt erneut Bedeutung
durch eine Verschärfung der Zugangsbedingungen zum Schienennetz durch die Infrastrukturbetreiber
in Europa sowie vor der anhaltenden Diskussion um die Einführung verschleißabhängiger
Nutzungsgebühren des Schienennetzes.
[0003] Die Offenlegungsschrift
DE 44 24 884 A1 offenbart ein Laufwerk für Schienenfahrzeuge mit mindestens zwei Radsätzen. Jeder
Radsatz ist beiderseits über Lenker zwischen Achslager und Fahrzeugrahmen bzw. Drehgestellrahmen
angeordnet. Jeder Radsatzlenker ist als Dreieckslenker ausgebildet, wobei die Anlenkpunkte
durch Aufnahmen mit zugeordneten Bolzen in den Eckbereichen gebildet sind. Zwei Anlenkpunkte
sind an einem Teil und ein weiterer Anlenkpunkt am anderen Teil angeordnet. Der die
Achsquersteifigkeit bestimmende Anlenkpunkt weist eine geringe horizontale Steifigkeit
als weiche Aufnahme auf, während die anderen beiden Anlenkpunkte eine hohe horizontale
Steifigkeit als harte Aufnahmen aufweisen. Nachteilig hieran ist, dass die Achsquersteifigkeit
unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit konstant ist und damit ein unzureichender Kompromiss
zwischen Radialstellung der Radsätze bei Bogenfahrt und Fahrstabilität bei schneller
Geradeausfahrt hingenommen werden muss.
[0004] Die Übersetzung
DE 699 20 527 T2 der Patentschrift
EP 1 228 937 B1 zeigt eine Vorrichtung für die Führung der Achsen des Drehgestells eines Schienenfahrzeugs.
Die Vorrichtung umfasst zumindest ein elastisch-hydraulisches Antriebsgelenk, das
entlang einer horizontalen Achse zwischen einem Gehäuse jeder montierten Achse und
dem Drehgestellrahmen angeschlossen ist. Das Antriebsgelenk wird durch eine aktive
Steuerung des primären Untergestells des Drehgestells für die radiale Ausrichtung
der Achsen zu einer Kurve des Gleises gesteuert und wirkt als Hydraulikzylinder. Diese
Lösung geht mit dem Nachteil einer aufwändigen aktiv gesteuerten, hydraulischen Radsatzlenkung
einher.
[0005] Aus der Veröffentlichung der Patentanmeldung
EP 1 457 706 A1 ist ein Achslenkerlager, insbesondere für Schienenfahrzeuge, bekannt. Es umfasst
einen um eine Querrichtung drehbaren Lenkerbolzen und wenigstens ein Federelement,
das zwischen dem Lenkerbolzen und dem Lenkerauge des Achslenkers angeordnet ist. Das
Federelement umfasst eine hydraulische Buchse, die ein äußeres und ein inneres Gehäuse
aufweist, welche einander in radialem Abstand umschließen, um einen Ringspalt zu bilden.
In dem Ringspalt ist ein gummielastisches Element vorgesehen, welches wenigstens zwei
diametral einander gegenüberliegende Kammern zumindest teilweise begrenzt, die mit
einem hydraulischen Fluid gefüllt sind und über einen Überlaufkanal miteinander verbunden
sind. Die Steifigkeitscharakteristik des Lagers wird durch die Geometrie des gummielastischen
Elements sowie die geometrische Ausbildung der Kammern beeinflusst. Der offenbarte
Achslenker ist in seinem Mittelbereich unelastisch mit dem Radsatzlagergehäuse verbunden
und an seinem dem Lenkerauge gegenüber liegenden Ende über einen Stoßdämpfer mit dem
Fahrgestell des Schienenfahrzeugs gekoppelt.
[0006] Aus der Gebrauchsmusterschrift
CN 201914271 U ist ein Fahrwerk für ein Schienenfahrzeug bekannt. Das Fahrwerk weist einen auf einem
ersten Radsatz und einem zweiten Radsatz abgestützten Fahrwerksrahmen auf. Zur horizontalen
Achsführung des Radsatzes weist das Fahrwerk auf beiden Fahrwerksseiten je einen Dreieckslenker
auf. Ein Dreiecklenker ist mit einem von zwei Achslagern eines Radsatzes durch ein
radsatzseitiges Lager und mit dem Fahrwerksrahmen durch zwei rahmenseitige Lager gelenkig
verbunden. Die Lager jedes Dreieckslenkers sind auf den Ecken jeweils eines horizontal
ausgerichteten, gleichschenkligen Dreiecks angeordnet, dessen Spitze das radsatzseitige
Lager und dessen Basis die rahmenseitigen Lager bilden. Die rahmenseitigen Lager weisen
Elastomerbuchsen mit konstanter Längs- und Quersteifigkeit auf.
[0007] Die Offenlegungsschrift
DE 10 2010 033 811 A1 offenbart ein Hydro-Lager, zusammengesetzt aus einem metallischen Innenbolzen, der
von einem Elastomer so ummantelt ist, dass durch eine anvulkanisierte zweiteilige
Zwischenhülse in Halbschalenform zwei symmetrische, sich diametral gegenüberliegende
Kammern gebildet werden, welche zur Aufnahme von hydraulischer Dämpfungsflüssigkeit
dienen. Hierüber wird eine Außenhülse gezogen. Durch das Elastomer wird eine relative
Radialverlagerung des Innenbolzens zur Außenhülse ermöglicht, die je nach Kennlinie
die federnde Bewegung des Lagers in Abhängigkeit der Dämpfung bzw. Steifigkeit beeinflusst.
Durch zusätzliches Einfügen von Dichtlippen an den Kammern zwischen Außen- und Zwischenhülse
wird eine hermetische und dauerhafte Abdichtung der Kammern erzielt.
[0008] Aus der Veröffentlichung
FR 2 747 166 A1 ist eine hydraulische Antischwingungsstützhülse für Federungseinheiten von Kraftfahrzeugen
bekannt. Sie weist zwei starre Rohre auf, von welchen das eine das andere Rohr umschließt.
Die Rohre sind über einen Elastomerkörper miteinander verbunden, um zwei dichte, diametral
gegenüberliegende Kammern zu bilden, die miteinander durch einen schmalen Kanal verbunden
sind. Die Kammern und der Kanal sind mit einer Flüssigkeit gefüllt. Die Kammern werden
teilweise durch eine flexible Dichtungsmembran definiert, die sie von einer Luftkammer
trennen.
[0009] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrwerk der eingangs genannten Art
bereitzustellen, welches den Zielkonflikt zwischen dynamischem Laufverhalten bei Bogenfahrt
und Fahrstabilität bei Geradeausfahrt mit hoher Geschwindigkeit löst.
[0010] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein gattungsgemäßes Fahrwerk mit den
im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen.
[0011] Demnach weist das Fahrwerk für ein Schienenfahrzeug, insbesondere für eine Lokomotive,
einen mindestens auf einem ersten Radsatz und einem zweiten Radsatz abgestützten Fahrwerksrahmen
auf. Je Radsatz weist das Fahrwerk beiderseits je einen Dreieckslenker zur horizontalen
Achsführung des Radsatzes auf. Dabei ist ein Dreieckslenker mit einem von zwei Achslagern
eines Radsatzes durch ein radsatzseitiges Lager und mit dem Fahrwerksrahmen durch
zwei rahmenseitige Lager gelenkig verbunden. Die rahmenseitigen Lager weisen Elastomerbuchsen
mit konstanter Längs- und Quersteifigkeit auf. Erfindungsgemäß weisen die radsatzseitigen
Lager Hydraulikbuchsen mit konstanter Quersteifigkeit und veränderlicher Längssteifigkeit
auf. Dabei sind die Lager jedes Dreieckslenkers auf den Ecken jeweils eines horizontal
ausgerichteten, gleichschenkligen Dreiecks angeordnet, dessen Spitze das radsatzseitige
Lager und dessen Basis die rahmenseitigen Lager bilden. Durch die symmetrisch zur
Längsrichtung verteilte Anordnung der Lager auf den Ecken eines gleichschenkligen
Dreiecks erreicht man eine besonders hohe Quersteifigkeit des Dreieckslenkers, die
durch die Eigenschaften des Elastomers in den Lagern bestimmt ist. Die veränderliche
Längssteifigkeit des Hydrauliklagers ist abhängig von der Frequenz von zu übertragenden
Führungskräften, die geschwindigkeitsabhängig durch den Wellenlauf eines Radsatzes
erregt werden. Das Hydrauliklager weist bei hohen Erregungsfrequenzen eine große Längssteifigkeit
und bei niedrigen Erregungsfrequenzen eine geringe Längssteifigkeit auf. Eine Bogenfahrt
des Schienenfahrzeugs ist durch niedrige Erregungsfrequenzen der durch den Dreiecklenker
zu übertragenden Führungskräfte gekennzeichnet, so dass die damit einhergehende geringe
Längssteifigkeit des Hydrauliklagers eine Radialstellung des ersten und zweiten Radsatzes
erlaubt. Bei Geradeausfahrt des Schienenfahrzeugs mit hohen Geschwindigkeiten werden
Führungskräfte mit hohen Frequenzen erregt, so dass die damit einhergehende hohe Längssteifigkeit
des Hydrauliklagers eine hohe Fahrstabilität des Fahrwerks bewirkt. Erfindungsgemäß
weist jede Hydraulikbuchse eine in Längsrichtung außen liegende Fluidkammer und eine
in Längsrichtung innen liegende Fluidkammer auf, die in Längsrichtung einander gegenüber
liegend angeordnet und mit einem Hydraulikfluid gefüllt sind, wobei an jede Fluidkammer
ein Fluidkanal zum Ein- oder Ausströmen von Hydraulikfluid in die oder aus der Fluidkammer
angeschlossen ist, wobei die Längssteifigkeit der Hydraulikbuchse sich in Abhängigkeit
der Erregerfrequenz von durch Radsatzführungskräfte erzwungenen Fluidströmungen in
eine oder aus einer Fluidkammer verändert. Der Strömungswiderstand, den der Fluidkanal
einer Fluidströmung des Hydraulikfluids entgegensetzt, bestimmt, wie schnell Hydraulikfluid
von einer durch Führungskräfte mit Druck beaufschlagten Fluidkammer ausströmen oder
unter Überdruck stehendes Hydraulikfluid aus einem Fluidkanal in eine Fluidkammer
einströmen kann. Dabei spielen Querschnitt und Länge des Fluidkanals eine entscheidende
Rolle. Innen liegend und außen liegend sind hier in Bezug auf die Längsrichtung, welche
als parallel zur Fahrt- oder Schienenrichtung verlaufend definiert ist, bezeichnet.
In Längsrichtung sind der erste und zweite Radsatz hintereinander - anders ausgedrückt,
beiderseits einer Fahrwerksmitte - angeordnet, wobei eine innen liegende Fluidkammer
der Fahrwerksmitte zugewandt und eine außen liegende Fluidkammer der Fahrwerksmitte
abgewandt angeordnet sind. Auf derselben Fahrwerksseite angeordnete Hydraulikbuchsen
sind über externe Fluidkanäle derart verbunden , dass die außen liegende Fluidkammer
des ersten Radsatzes mit der innen liegenden Fluidkammer des zweiten Radsatzes und
die innen liegende Fluidkammer des ersten Radsatzes mit der außen liegenden Fluidkammer
des zweiten Radsatzes hydraulisch gekoppelt sind. Über externe, als starre Leitungen
oder flexible Schläuche ausgebildete Fluidkanäle können Fluidkammern unterschiedlicher
Hydraulikbuchsen hydraulisch gekoppelt werden. Die Kopplung erfolgt symmetrisch zur
Längsrichtung auf beiden Fahrwerksseiten. Die Lenkung des ersten und zweiten Radsatzes
erfolgt hier ebenso rein passiv. Durch die Kopplung wird die Radialstellung der Radsätze
im Gleisbogen begünstigt und die erforderliche hohe Längssteifigkeit bei Anfahren
mit hoher Zugkraft bzw. beim Bremsen sichergestellt. Bei gleichsinnigen Kräften auf
beide radsatzseitigen Lager, etwa beim Anfahren oder Bremsen der Radsätze, kommt es
zu keinem Fluidaustausch zwischen den gekoppelten Fluidkammern - die radsatzseitigen
Lager reagieren hart. Bei gegensinnigen Kräften, etwa bei einer Bogenfahrt, wird zwischen
den gekoppelten Fluidkammern Hydraulikfluid ausgetauscht - die radsatzseitigen Lager
reagieren weich. Durch die hydraulische Kopplung zwischen dem ersten und dem zweiten
Radsatz und durch den gleichen hydraulischen Druck in den gekoppelten Fluidkammern
stellen sich die Radsätze radial zum Gleisbogen.
[0012] In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrwerks weist ein
rahmenseitiges Lager einen die Elastomerbuchse vertikal durchsetzenden Lagerbolzen
mit horizontal verlaufenden Durchgangslöchern auf, durch die Befestigungsmittel zur
Verbindung des Lagers mit dem Fahrwerksrahmen oberhalb und unterhalb der Elastomerbuchse
geführt sind. Hierdurch erfolgt eine sichere Befestigung des rahmenseitigen Lagers
am Fahrwerksrahmen durch zwei in Längsrichtung verlaufende Schraubverbindungen, wobei
der Dreieckslenker zwei Freiheitsgrade für Drehbewegungen um die vertikal verlaufenden
Lagerbolzen hat.
[0013] In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrwerks weist ein radsatzseitiges
Lager einen die Hydraulikbuchse vertikal durchsetzenden Lagerbolzen mit einem vertikal
verlaufenden Durchgangsloch auf, durch das Befestigungsmittel zur Verbindung des Lagers
mit dem Achslager des Radsatzes koaxial durch die Hydraulikbuchse geführt sind. Sowohl
Lenkerbolzen als auch als Schraubverbindung ausgeführte Befestigungsmittel weisen
hier eine gemeinsame vertikale Achse auf, wobei der Lenkerbolzen in entsprechenden
Aufnahmen am Achslager des Radsatzes oberhalb und unterhalb der Hydraulikbuchse sitzt.
[0014] In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrwerks ist jeweils
über einen Fluidkanal gekoppelten Fluidkammern ein Drucksensor zugeordnet, der bei
einem Abfall des im Hydraulikfluid herrschenden Druckes unter einen vorgebbaren Schwellenwert
anspricht, wobei die Drucksensoren einzeln und/oder seriell mit einer Drucküberwachungseinrichtung
verbunden sind, und wobei die Drucküberwachungseinrichtung dazu ausgebildet ist, ein
Warnsignal an ein Zentralsteuergerät des Schienenfahrzeuges zu übermitteln, wenn einzelne
und/oder alle Drucksensoren ansprechen. Hierdurch ist eine Diagnose im Versagensfall
des Hydrauliksystems möglich. Die Drucksensoren messen den in gekoppelten Fluidkammern
herrschenden Druck, wobei ein Schalter geschlossen wird, sobald der Druck unter einen
Schwellenwert fällt. Bei einzelner Verbindung der Drucksensoren mit der Drucküberwachungseinrichtung
kann dort für jede Hydraulikbuchse separat festgestellt werden, ob ein kritischer
Druckabfall vorliegt. Bei serieller Verbindung der Drucksensoren mit der Drucküberwachungseinrichtung
kann dort festgestellt werden, ob in den Hydraulikbuchsen insgesamt ein kritischer
Druckabfall vorliegt. Je nach Feststellung kann an ein Zentralsteuergerät des Schienenfahrzeugs
ein Warnsignal über den kritischen Druckabfall ausgegeben werden. Hierdurch kann die
Betriebssicherheit des Schienenfahrzeugs sichergestellt werden.
[0015] In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrwerks ist
zwischen dem ersten Radsatz und dem zweiten Radsatz ein dritter Radsatz angeordnet
ist. Die bislang für zweiachsige Fahrwerke beschriebene Erfindung ist auch für dreiachsige
Fahrwerke anwendbar, wo zwischen dem ersten und dem zweiten Radsatz als äußere Radsätze
noch ein dritter, innerer Radsatz angeordnet ist. Indem die Radialstellung der äußeren
Radsätze durch erfindungsgemäße Dreieckslenker bewerkstelligt wird, nimmt der dritte,
innere Radsatz ohnehin eine Radialstellung ein.
[0016] Weitere Eigenschaften und Vorteile des erfindungsgemäßen Fahrwerks ergeben sich aus
nachfolgender Beschreibung anhand der Zeichnungen, in deren
- FIG 1
- ein zweiachsiges Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrwerks in Draufsicht,
- FIG 2
- ein dreiachsiges Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrwerks in Draufsicht,
- FIG 3
- eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Dreieckslenkers,
- FIG 4
- eine Draufsicht auf den Dreieckslenker nach FIG 3,
- FIG 5
- eine grafische Darstellung der Frequenzabhängigkeit der Längssteifigkeit einer Hydraulikbuchse
des Dreieckslenkers,
- FIG 6
- ein weiteres zweiachsiges Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrwerks in Draufsicht,
- FIG 7
- eine erste Schaltung von Drucksensoren zur Signalübertragung an eine Drucküberwachungseinrichtung,
- FIG 8
- eine zweite Schaltung von Drucksensoren zur Signalübertragung an eine Drucküberwachungseinrichtung
schematisch veranschaulicht sind.
[0017] Ein erfindungsgemäßes Fahrwerk 1, auf das sich um eine vertikale Achse drehbar ein
nicht dargestellter Wagenkasten eines Schienenfahrzeugs, beispielsweise einer Lokomotive,
federnd abstützt, weist gemäß FIG 1 und FIG 2 einen Fahrwerksrahmen 2 auf. Der Fahrwerksrahmen
2 stützt sich mindestens auf einen ersten Radsatz 3 und einen zweiten Radsatz 4 ab,
die im Folgenden gemeinsam als Radsätze 3 und 4 bezeichnet werden. Jeder der Radsätze
3 und 4 weist zwei Schienenräder 5 auf, welche durch eine in zwei Achslagern 6 gelagerte
Radachse 7 verbunden sind. Zur horizontalen Achsführung der Radsätze 3 und 4 sind
diese jeweils auf beiden Fahrwerksseiten über Dreieckslenker 8 am Fahrwerksrahmen
2 angelenkt. Jeder Dreieckslenker 8 ist dabei mit einem Achslager 6 durch ein radsatzseitiges
Lager 9 und mit dem Fahrwerksrahmen 2 durch zwei rahmenseitige Lager 10 gelenkig verbunden.
Die rahmenseitigen Lager 9 weisen Elastomerbuchsen 11 mit konstanter Längs- und Quersteifigkeit
und die radsatzseitigen Lager 10 Hydraulikbuchsen mit konstanter Quersteifigkeit und
veränderlicher Längssteifigkeit auf. Die Lager 9 und 10 jedes Dreieckslenkers 8 sind
auf den Ecken jeweils eines horizontal ausgerichteten, gleichschenkligen Dreiecks
angeordnet, dessen Spitze das radsatzseitige Lager 9 und dessen Basis die rahmenseitigen
Lager 10 bilden. Die Lager 9 und 10 jedes Dreieckslenkers 8 sind auf den Ecken jeweils
eines horizontal ausgerichteten, gleichschenkligen Dreiecks angeordnet, dessen Spitze
das radsatzseitige Lager 9 und dessen Basis die rahmenseitigen Lager 10 bilden. Im
Gegensatz zu dem in FIG 1 dargestellten zweiachsigen Fahrwerk 1 weist ein dreiachsiges
Fahrwerk 1 gemäß FIG 2 einen dritten Radsatz 13 auf, der in Längsrichtung X zwischen
dem ersten Radsatz 3 und dem zweiten Radsatz 4 angeordnet und mit dem Fahrwerksrahmen
2 verbunden ist. Bei einer Bogenfahrt des Schienenfahrzeugs werden die äußeren Radsätze
3 und 4 radial zum Gleisbogen ausgerichtet, was in FIG 1 und FIG 2 durch eine Strich-Punkt-Linie
angedeutet ist. Hierzu weisen die Hydraulikbuchsen 12 bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten
eine geringe Längssteifigkeit auf, während sie bei hohen Fahrgeschwindigkeiten auf
weitgehend geradlinigen Gleisen eine hohe Längssteifigkeit aufweisen, was zu einer
hohen Fahrstabilität führt.
[0018] Gemäß FIG 3 und FIG 4 weist jeder der Dreieckslenker 8 einen Lenkerkorpus 14 auf,
über dessen sich horizontal erstreckende Verbindungswand 15 zwei kleinere Lenkeraugen
16 zur Aufnahme der Elastomerbuchsen 11 und ein größeres Lenkerauge 17 zur Aufnahme
der Hydraulikbuchse 12 miteinander verbunden sind. Der Lenkerkorpus 14 kann als Gussteil
oder als Schmiedeteil oder als Frästeil ausgebildet sein. An den beiden das größere
Lenkerauge 17 mit den kleineren Lenkeraugen 16 verbindenden Seitenrändern der Verbindungswand
15 sind optional vertikal hervorstehende Verbindungsstege 18 angeformt. Jede Elastomerbuchse
11 weist eine innere Lagerschale 19, eine äußere Lagerschale 20 und einen zwischen
diesen eingebetteten Elastormerring 21 auf. Durch den rotationssymmetrischen Aufbau
der Elastomerbuchse 11 weist diese eine kontante Steifigkeit in Längsrichtung X und
in Querrichtung Y auf. Die äußere Lagerschale 20 sitzt im kleineren Lenkerauge 16,
während die innere Lagerschale 19 von einem vertikal ausgerichteten Lagerbolzen 22
durchsetzt ist. An den beiden aus der inneren Lagerschale 19 herausragenden Enden
des Lagerbolzens 22 sind jeweils zwei ebene, parallel zueinander liegende Auflageflächen
herausgearbeitet, in deren Bereich je ein horizontal verlaufendes Durchgangsloch 23
eingearbeitet ist. Die Durchgangslöcher 23 dienen der Durchführung von Befestigungsmitteln
24 zur Verbindung der rahmenseitigen Lager 10 mit dem Fahrwerksrahmen 2 oberhalb und
unterhalb der Elastomerbuchsen 11. Jede Hydraulikbuchse 12 weist ebenfalls eine innere
Lagerschale 25, eine äußere Lagerschale 26 und einen zwischen diesen eingebettetes,
ringförmiges Elastomerelement 27 auf. Die äußere Lagerschale 26 sitzt im größeren
Lenkerauge 17, während die innere Lagerschale 25 vertikal von einem Lagerbolzen 28
durchsetzt wird. Der Lagerbolzen 28 weist ein vertikal verlaufendes Durchgangsloch
29 auf, durch das Befestigungsmittel 30 zur Verbindung des radsatzseitigen Lagers
9 mit dem Achslager 6 koaxial durch die Hydraulikbuchse 12 geführt sind. An in Längsrichtung
X einander gegenüber liegenden Seiten bilden das Elastomerelement 27 und die äußere
Lagerschale 26 zwei segmentförmige Hohlräume aus, von welchen der den Elastomerbuchsen
11 zugewandte Hohlraum eine innen liegende Fluidkammer 31 und der den Elastomerbuchsen
11 abgewandte Hohlraum eine außen liegende Fluidkammer 32 bilden. Die Fluidkammern
31 und 32 sind gemäß einer nicht beanspruchten Anordnung durch einen internen Fluidkanal
33 miteinander verbunden und mit einem Hydraulikfluid befüllt. Hierdurch sind die
innen und außen liegende Fluidkammer 31 und 32 derart hydraulisch gekoppelt, dass
Hydraulikfluid, welches durch äußere Druckbeaufschlagung aus einer der Fluidkammern
31 oder 32 herausströmt, in die andere Fluidkammer 32 oder 31 einströmt. Die Druckbeaufschlagungen
rühren von Führungskräften zwischen den Achslagern 6 der Radsätze 3 und 4 und dem
Fahrwerksrahmen 2 her, die die Dreieckslenker 8 übertragen und zu einem Fluidaustausch
zwischen den Fluidkammern 31 und 32 in den Hydraulikbuchsen 12 führen können.
[0019] Entscheidend für die Längssteifigkeit c der Hydraulikbuchsen 12 ist dabei die Frequenz
f, mit der im Elastomerelement 27 Querbeschleunigungen von außen durch den Wellenlauf
der Radsätze 3 und 4 erregt werden. Neben einer hohen Quersteifigkeit weisen die Hydraulikbuchsen
12 eine veränderliche, erregerfrequenzabhängige Längssteifigkeit c auf, deren Verlauf
in FIG 5 angedeutet ist. Niedrige Frequenzen f, die bei geringen Fahrgeschwindigkeiten
des Schienenfahrzeugs, beispielsweise bei Bogenfahrten, auftreten, gehen mit einer
geringen Längssteifigkeit c
niedrig einher; die radsatzseitigen Lager 9 sind dann weich, so dass eine Radialeinstellung
der Radsätze 3 und 4 im Gleisbogen durch Fluidaustausch möglich ist. Bei hohen Fahrgeschwindigkeiten
des Schienenfahrzeugs bei Geradeausfahrten treten hohe Erregerfrequenzen f auf, die
mit einer hohen Längssteifigkeit c
hoch einhergehen; die radsatzseitigen Lager 9 sind dann hart, wodurch die Fahrstabilität
des Fahrwerks 1 erhöht wird. Der Geschwindigkeit des Fluidaustausches zwischen den
Fluidkammern 31 und 32 hängt dabei vom Strömungswiderstand des internen Fluidkanals
33 ab, der im Wesentlichen durch dessen Verlauf und Querschnittsfläche bestimmt ist.
[0020] Die Fluidkammern 31 und 32 sind in der Ausführung gemäß FIG 6 nicht intern in einer
Hydraulikbuchse 12 verbunden, sondern über externe Fluidkanäle 34, die als starre
Hydraulikleitung oder als flexible Hydraulikschläuche ausgeführt sein können. Die
auf derselben Fahrwerksseite angeordneten Hydraulikbuchsen 12 sind hier über zwei
externe Fluidkanäle 34 derart verbunden, dass die außen liegende Fluidkammer 32 des
ersten Radsatzes 3 mit der innen liegenden Fluidkammer 31 des zweiten Radsatzes 4
und die innen liegende Fluidkammer 31 des ersten Radsatzes 3 mit der außen liegenden
Fluidkammer 32 des zweiten Radsatzes 4 hydraulisch gekoppelt sind. Die Kopplung erfolgt
symmetrisch zur Längsrichtung auf beiden Fahrwerksseiten, wodurch die Radialstellung
der Radsätze 3 und 4 im Gleisbogen begünstigt und die erforderliche hohe Längssteifigkeit
c bei Anfahren mit hoher Zugkraft bzw. beim Bremsen sichergestellt wird. Beim Antreiben
oder Bremsen der Radsätze 3 und 4 werden die radsatzseitigen Lager 9 mit gleichsinnigen
Kräften beaufschlagt, so dass es zu keinem Fluidaustausch zwischen den gekoppelten
Fluidkammern 31 und 32 kommt - das Lager 9 reagiert hart. Bei Bogenfahrt treten gegensinnige
Kräfte auf, so dass Hydraulikfluid zwischen den gekoppelten innen liegenden und außen
liegenden Fluidkammern 32 ausgetauscht wird und es aufgrund der weichen Lagerreaktion
zu einer Radialeinstellung der Radsätze 3 und 4 kommen kann. Der Vorteil dieses Konzeptes
besteht in einer guten Übertragung von Zug-Druck-Kräften.
[0021] Zur Überwachung des Hydraulikdruckes p ist gemäß FIG 7 und FIG 8 jedem Paar von über
einen Fluidkanal 33 oder 34 gekoppelten Fluidkammern 31 und 32 ein Drucksensor 35
zugeordnet. Der Drucksensor 35 spricht an, wenn der im Hydraulikfluid herrschende
Druck p unter einen vorgebbaren Schwellenwert abfällt. Bei serieller Schaltungsanordnung
der Drucksensoren 35 gemäß FIG 7 wird in einer Drucküberwachungseinrichtung 36 festgestellt,
ob in den gekoppelten Fluidkammern 31 oder 32 insgesamt ein kritischer Druckabfall
vorliegt. Bei einzelner Verbindung der Drucksensoren 35 mit der Drucküberwachungseinrichtung
36 gemäß FIG 8 kann dort für jedes Paar gekoppelter Fluidkammern 31 und 32 separat
festgestellt werden, ob ein kritischer Druckabfall vorliegt. Die Drucküberwachungseinrichtung
36 ist dazu ausgebildet, ein Warnsignal an ein Zentralsteuergerät 37 des Schienenfahrzeuges
zu übermitteln, wenn einzelne und/oder alle Drucksensoren 35 ansprechen. Hierdurch
ist eine Diagnose im Versagensfall des Hydrauliksystems möglich. Je nach Feststellung
kann an ein Zentralsteuergerät 37 des Schienenfahrzeugs ein Warnsignal über den kritischen
Druckabfall ausgegeben werden. Hierdurch kann die Betriebssicherheit des Schienenfahrzeugs
sichergestellt werden.
1. Fahrwerk (1) für ein Schienenfahrzeug, insbesondere für eine Lokomotive, welches einen
mindestens auf einem ersten Radsatz (3) und einem zweiten Radsatz (4) abgestützten
Fahrwerksrahmen (2) und je Radsatz (3, 4) auf beiden Fahrwerksseiten je einen Dreieckslenker
(8) zur horizontalen Achsführung des Radsatzes (3, 4) aufweist, wobei ein Dreieckslenker
(8) mit einem von zwei Achslagern (6) eines Radsatzes (3, 4) durch ein radsatzseitiges
Lager (9) und mit dem Fahrwerksrahmen (2) durch zwei rahmenseitige Lager (10) gelenkig
verbunden ist, wobei die Lager (9, 10) jedes Dreieckslenkers (8) auf den Ecken jeweils
eines horizontal ausgerichteten, gleichschenkligen Dreiecks angeordnet sind, dessen
Spitze das radsatzseitige Lager (9) und dessen Basis die rahmenseitigen Lager (10)
bilden, und wobei die rahmenseitigen Lager (10) Elastomerbuchsen (11) mit konstanter
Längs- und Quersteifigkeit aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die radsatzseitigen Lager (9) Hydraulikbuchsen (12) mit konstanter Quersteifigkeit
und veränderlicher Längssteifigkeit (c) aufweisen, wobei jede Hydraulikbuchse (12)
eine in Längsrichtung (X) außen liegende Fluidkammer (32) und eine in Längsrichtung
(X) innen liegende Fluidkammer (31) aufweist, die in Längsrichtung (X) einander gegenüber
liegend angeordnet und mit einem Hydraulikfluid gefüllt sind, wobei an jede Fluidkammer
(31, 32) ein Fluidkanal (33, 34) zum Ein- oder Ausströmen von Hydraulikfluid in die
oder aus der Fluidkammer (31, 32) angeschlossen ist, wobei die Längssteifigkeit (c)
der Hydraulikbuchse (12) sich in Abhängigkeit der Erregerfrequenz von durch Radsatzführungskräfte
erzwungenen Fluidströmungen in eine oder aus einer Fluidkammer (31, 32) verändert,
und wobei auf derselben Fahrwerksseite angeordnete Hydraulikbuchsen (12) über externe
Fluidkanäle (34) derart verbunden sind, dass die außen liegende Fluidkammer (32) des
ersten Radsatzes (3) mit der innen liegenden Fluidkammer (31) des zweiten Radsatzes
(4) und die innen liegende Fluidkammer (31) des ersten Radsatzes (3) mit der außen
liegenden Fluidkammer (32) des zweiten Radsatzes (4) hydraulisch gekoppelt sind.
2. Fahrwerk (1) nach Anspruch 1, wobei ein rahmenseitiges Lager (10) einen die Elastomerbuchse
(11) vertikal durchsetzenden Lagerbolzen (22) mit horizontal verlaufenden Durchgangslöchern
(23) aufweist, durch die Befestigungsmittel (24) zur Verbindung des Lagers (10) mit
dem Fahrwerksrahmen (2) oberhalb und unterhalb der Elastomerbuchse (11) geführt sind.
3. Fahrwerk (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein radsatzseitiges Lager (9) einen die
Hydraulikbuchse (12) vertikal durchsetzenden Lagerbolzen (28) mit einem vertikal verlaufenden
Durchgangsloch (29) aufweist, durch das Befestigungsmittel (30) zur Verbindung des
Lagers (10) mit dem Achslager (6) des Radsatzes (3, 4) koaxial durch die Hydraulikbuchse
(12) geführt sind.
4. Fahrwerk (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei jeweils über einen Fluidkanal
(34) gekoppelten Fluidkammern (31, 32) ein Drucksensor (35) zugeordnet ist, der bei
einem Abfall des im Hydraulikfluid herrschenden Druckes (p) unter einen vorgebbaren
Schwellenwert anspricht, wobei die Drucksensoren (35) einzeln und/oder seriell mit
einer Drucküberwachungseinrichtung (36) verbunden sind, und wobei die Drucküberwachungseinrichtung
(36) dazu ausgebildet ist, ein Warnsignal an ein Zentralsteuergerät (37) des Schienenfahrzeuges
zu übermitteln, wenn einzelne und/oder alle Drucksensoren (35) ansprechen.
5. Fahrwerk (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei zwischen dem ersten Radsatz (3)
und dem zweiten Radsatz (4) ein dritter Radsatz (13) angeordnet ist.
1. Chassis (1) for a rail vehicle, in particular for a locomotive, said chassis having
a chassis frame (2), which is supported at least on a first wheel set (3) and a second
wheel set (4), and an A-arm (8) per wheel set (3, 4) on both sides of the chassis
for horizontally guiding the axle of the wheel set (3, 4), wherein an A-arm (8) is
hinged to one of two axle bearings (6) of a wheel set (3, 4) by a wheel-set-side bearing
(9), and to the chassis frame (2) by two frame-side bearings (10), wherein the bearings
(9, 10) of each A-arm (8) are arranged respectively on the corners of a horizontally
aligned isosceles triangle, the tip of the triangle forming the wheel-set-side bearing
(9) and the base of the triangle forming the frame-side bearings (10), and wherein
the frame-side bearings (10) have elastomer bushings (11) with a constant longitudinal
and transverse rigidity, characterised in that the wheel-set-side bearings (9) have hydraulic bushings (12) with constant transverse
rigidity and variable longitudinal rigidity (c), wherein each hydraulic bushing (12)
has an externally located fluid chamber (32) in the longitudinal direction (X) and
an internally located fluid chamber (31) in the longitudinal direction (X), which
are arranged opposite one another in the longitudinal direction (X) and are filled
with a hydraulic fluid, wherein each fluid chamber (31, 32) is connected to a fluid
duct (33, 34) through which hydraulic fluid can flow into or out of the fluid chamber
(31, 32), wherein the longitudinal rigidity (c) of the hydraulic bushing (12) varies
as a function of the excitation frequency of fluid flows forced into or out of a fluid
chamber (31, 32) by wheel set guiding forces, and wherein hydraulic bushings (12)
arranged on the same chassis side are connected via external fluid ducts (34) such
that the externally located fluid chamber (32) of the first wheel set (3) is hydraulically
coupled to the internally located fluid chamber (31) of the second wheel set (4) and
the internally located fluid chamber (31) of the first wheel set (3) is hydraulically
coupled to the externally located fluid chamber (32) of the second wheel set (4).
2. Chassis (1) according to claim 1, wherein a frame-side bearing (10) has a bearing
bolt (22) pushing vertically through the elastomer bushing (11), with holes (23) running
horizontally through said bearing bolt (22), through which are guided fixing means
(24) for connecting the bearing (10) to the chassis frame (2) above and below the
elastomer bushing (11) .
3. Chassis (1) according to claim 1 or 2, wherein a wheel-set-side bearing (9) has a
bearing bolt (28) pushing vertically through the hydraulic bushing (12), with a hole
(29) running vertically through said bearing bolt (28), through which fixing means
(30) for connecting the bearing (10) to the axle bearing (6) of the wheel set (3,
4) are guided coaxially through the hydraulic bushing (12).
4. Chassis (1) according to one of claims 1 to 3, wherein a pressure sensor (35) is assigned
to each fluid chamber (31, 32) coupled via a fluid duct (34), which pressure sensor
(35) responds when the pressure (p) prevailing in the hydraulic fluid falls below
a predefinable threshold value, wherein the pressure sensors (35) are connected individually
and/or serially to a pressure monitoring device (36), and wherein the pressure monitoring
device (36) is designed for the purpose of transmitting a warning signal to a central
control device (37) of the rail vehicle, when individual and/or all pressure sensors
(35) respond.
5. Chassis (1) according to one of claims 1 to 4, wherein a third wheel set (13) is arranged
between the first wheel set (3) and the second wheel set (4).
1. Train de roulement (1) destiné à un véhicule ferroviaire, en particulier à une locomotive,
qui présente un châssis de roulement (2) qui s'appuie au moins sur un premier train
de roues (3) et sur un deuxième train de roues (4) et chaque train de roues (3, 4)
présente, sur les deux côtés du châssis de roulement, respectivement un bras de suspension
triangulaire (8) destiné au guidage linéaire horizontal du train de roues (3, 4) ;
dans lequel un bras de suspension triangulaire est relié en articulation à un de deux
paliers de tourillons (6) d'un train de roues (3, 4) par l'intermédiaire d'un palier
(9) du côté des trains de roues et au châssis de roulement (2) par l'intermédiaire
de deux paliers (10) du côté du châssis ; dans lequel les paliers (9, 10) de chaque
bras de suspension triangulaire (8) sont disposés sur les coins respectivement d'un
triangle équilatéral orienté en direction horizontale, dont le sommet forme le palier
(9) du côté des trains de roues et dont la base forme les paliers (10) du côté du
châssis ; et dans lequel les paliers (10) du côté du châssis présentent des douilles
(11) en élastomère possédant une résistance constante en direction longitudinale et
en direction transversale ; caractérisé en ce que les paliers (9) du côté des trains de roues présentent des douilles hydrauliques
(12) possédant une rigidité constante en direction transversale et une rigidité variable
(c) en direction longitudinale ; dans lequel chaque douille hydraulique (12) présente
une chambre pour fluide (32) disposée à l'extérieur dans la direction longitudinale
(X) et une chambre pour fluide (31) disposée à l'intérieur dans la direction longitudinale
(X), qui sont disposées à l'opposé l'une de l'autre dans la direction longitudinale
(X) et qui sont remplies avec un fluide hydraulique ; dans lequel, à chaque chambre
pour fluide (31, 32), est raccordé un canal pour fluide (33, 34) pour l'introduction
ou l'évacuation du fluide hydraulique dans les chambres pour fluide (31, 32) ou hors
de ces dernières ; dans lequel la rigidité (c) de la douille hydraulique (12) en direction
longitudinale varie en fonction de la fréquence d'excitation des courants de fluide
générés sur base des forces de guidage des trains de roues pénétrant dans une chambre
pour fluide (31, 32) ou sortant d'une desdites chambres ; et dans lequel des douilles
hydrauliques (12) disposées du même côté du train de roulement sont reliées par l'intermédiaire
de canaux externes pour fluide (34) d'une manière telle que les chambres pour fluide
(32) du premier train de roues (3) disposées à l'extérieur sont accouplées par voie
hydraulique aux chambres pour fluide (31) du deuxième train de roues (4) disposées
à l'intérieur et les chambres pour fluide (31) du premier train de roues (3) disposées
à l'intérieur sont accouplées par voie hydraulique aux chambres pour fluide (32) du
deuxième train de roues (4) disposées à l'extérieur.
2. Train de roulement (1) selon la revendication 1, dans lequel un palier (10) du côté
du châssis présente un tourillon de palier (22) qui traverse en direction verticale
la douille (11) en élastomère, présentant des trous de passage (23) qui s'étendent
en direction horizontale, à travers lesquels sont guidés des moyens de fixation (24)
destinés à la liaison du palier (10) au châssis de train de roulement (2) au-dessus
et en dessous de la douille (11) en élastomère.
3. Train de roulement (1) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel un palier (9) du
côté des trains de roues présente un tourillon de palier (28) qui traverse en direction
verticale la douille hydraulique (12), comprenant un trou de passage (29) s'étendant
en direction verticale, à travers lequel sont guidés des moyens de fixation (30) destinés
à la liaison du palier (10) au palier de tourillon (6) du train de roues (3, 4) en
direction axiale à travers la douille hydraulique (12).
4. Train de roulement (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel,
à des chambres pour fluide (31, 32) accouplées respectivement par l'intermédiaire
d'un canal pour fluide (34), est attribué un capteur de pression (35) qui réagit dans
le cas d'une chute de la pression (p) régnant dans le fluide hydraulique en dessous
d'une valeur seuil qui peut être prédéfinie ; dans lequel les capteurs de pression
(35) sont reliés de manière individuelle et/ou en série à un mécanisme de surveillance
de la pression (36) ; et dans lequel le mécanisme de surveillance de la pression (36)
est conçu pour transmettre un signal d'avertissement à un appareil de commande central
(37) du véhicule ferroviaire, lorsque des capteurs de pression individuels et/ou tous
les capteurs de pression (35) réagissent.
5. Train de roulement (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel,
entre le premier train de roues (3) et le deuxième train de roues (4) est disposé
un troisième train de roues (13).