NEIGUNGSKOMPENSATOR FÜR SCHNELLFAHRENDE FAHRZEUGE, INSBESONDERE SCHIENENFAHRZEUGE

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kompensation der Schräglage des Wagenkastens eines Schienenfahrzeuges bei Bogenfahrt mit hohen Geschwindigkeiten mittels eines passiven Neigesystems, wobei ein Neigungskompensator ein Gelenkviereck aufweist, das mit einem Energiespeicher in Wirkverbindung steht, welcher die parasitären Steifigkeiten des Neigungskompensators aufhebt und bei Bogenfahrt im überhöhten Gleis der Drang eines Wagenkastens zur Neigung nach bogenaussen kompensiert wird, so dass sich eine Wagenkastenkontur, welche im Querschnitt mindestens drei annähernd ein Rechteck oder Quadrat festlegende Seiten und eine obere Abschlusslinie aufweist, ohne einen querneigungsbedingten Einzug in ein vorgegebenes Umgrenzungsprofil einfügt.

[0002] Mit den allgemeinen Bemühungen zur Steigerung der Reisegeschwindigkeit im Schienenuerkehr geht eng einher das Problem, hohe Fahrgeschwindigkeiten auch in den Bögen uneingeschränkt beibehalten zu können.

[0003] Vorhandene Gleisanlagen weisen, um die Wirkung der Zentrifugalkraft bei Bogenfahrt ausgleichen zu können, in den Bögen gewisse Ueberhöhungsbeträge auf. Diese vermögen jedoch in Abhängigkeit vom Bogenradius die auftretenden Fliehkräfte nur bis zu einer bestimmten Geschwindigkeit zu kompensieren.

[0004] Darüberhinausgehende Fahrgeschwindigkeiten erhöhen zugleich die in Bezug auf die Fahrtrichtung seitlich wirkenden Kräfte, welche auf den Reisenden während der Bogenfahrt dann unangenehm einwirken.

[0005] Ein so mit Fliehkraft-Ueberschuss durch einen Bogen mit überhöhtem Gleis fahrendes Schienenfahrzeug tendiert zur Neigung seines Wagenkastens nach bogenaussen.

[0006] Diese Situation ist jedoch unerwünscht, da dem System in die falsche Richtung weisende Lagewinkel auferlegt werden.

[0007] Die Folge ist eine wesentliche Komfort-Beeinträchtigung für die Reisenden, sowie ein unerlaubtes Ueberschreiten des vorgegebenen Lichtraumprofils bei einem nicht eigens angepassten Wagenkasten-Querschnitt.

[0008] In diesem Sinne gilt es, eine derartige, nach bogenaussen gerichtete Schräglage des Wagenkastens so zu kompensieren, dass gleichzeitig die auf den Reisenden einwirkende überschüssige Fliehkraft abgebaut wird.

[0009] Dies bedeutet, dem Wagenkasten eines Schienenfahrzeuges zur Verwirklichung von erhöhten Bogengeschwindigkeiten eine, zur bogeninnenseite hin gerichtete Schräglage aufzuzwingen.

[0010] Im Stand der Technik bedient man sich hierzu bislang zwei Betriebsweisen: entweder eines aktiven Neigungssystems, z.B. gemäss DE-OS 24 34 143, bei dem der Wagenkasten eines Schienenfahrzeuges mittels Steuer- und Verstellelementen um eine waagerechte Längsachse in einen verhältnisgleichen Winkel nach bogeninnen gekippt wird, oder eines passiven Neigungssystems, z.B. gemäss DE-OS 25 12 008, bei dem der Wagenkasten eines Schienenfahrzeuges pendelförmig schwingend aufgehängt ist und die Längsachse der nach bogeninnen gerichteten Kippbewegung jeweils oberhalb des Fahrzeugschwerpunktes liegt.

[0011] Beiden vorgenannten Betriebsweisen gemeinsam ist jedoch der Nachteil, dass sich in Abhängigkeit ihrer jeweiligen Drehpolhöhe spezielle, und ein für jedes System unterschiedlicher Querschnitt des Wagenkastens ergeben.

[0012] Während bei einem aktiven System zwar jegmögliche Kompensation des Neigewinkels erreicht werden kann, wird sie doch mit einem sehr hohen Aufwand an Steuerung und Mechanik erkauft.

[0013] Bei einem passiven System hingegen sind die diesbezüglichen Aufwendungen wesentlich geringer, es ist aber auch die entsprechende Kompensation des Neigewinkels bescheidener.

[0014] Daher bezweckt die vorliegende Erfindung die Vorteile der beiden vorgenannten Systeme miteinander zu verbinden und zudem noch den, beiden Lösungen anhaftende Nachteil eines speziellen Wagenkasten-Querschnitts zu eliminieren.

[0015] Erreicht wird dies durch die Massnahme gemäss einem der Ansprüche. Es wird ein passives System vorgesehen, bei dem mit einem Neigungskompensator in Form eines Gelenkvierecks bei Bogenfahrt der Drang des Wagenkastens zur Neigung nach bogenaussen kompensiert und, durch einen Energiespeicher unterstützt, in eine Neigung desselben nach bogeninnen umgesetzt wird.

[0016] Hierbei bedient sich die erfindungsgemässe Lösung an sich bekannter Elemente, jedoch mit dem Ziel, mit diesen sämtliche parasitären Steifigkeiten des Systems zu überwinden, welche ein durch die Kinematik des Gelenkvierecks vorgegebenes Neigen des Wagenkastens nach bogeninnen erschweren.

[0017] Als Energiespeicher können zwei, zwischen Drehgestell und Wagenkasten horizontal, paarweise entgegengesetzt angeordnete und kommunizierend miteinander verbundene Quer-Luftfedern dienen, die sich aufgrund ihrer negativen Steifigkeit an sich labil verhalten. Zwischen Ihnen und dem übrigen System wird so die in den Quer-Luftfedern gespeicherte Energie zur Ueberwindung der parasitären Steifigkeiten zum Neigen des Wagenkastens nach bogeninnen einzig hin- und herverlagert, das heisst ausgetauscht, jedoch nicht von aussen zugeführt.

[0018] Mit der EP-PS 0 128 126 sind bereits horizontal zwischen Drehgestell und Wagenkasten paarweise angeordnete Luftfedern bekannt, die jedoch im Wesentlichen der Dämpfung der Horizontalkräfte dienen und mit denen der Wagenkasten per Steuerimpuls über dem Drehgestell im Sinne einer bogenabhängigen Querspielbegrenzung, und ansonsten mittig, geführt werden kann.

[0019] Bei der erfindungsgemässen Lösung wird hingegen im wesentlichen durch Variation der Steifigkeit des Quer-Luftfederpaars der Neigewinkel des Wagenkastens nach bogeninnen in vergleichbar weiten Bereichen variiert, wie dies ansonsten nur mit einem aktiven Neigesystem möglich ist.

[0020] Zur Erzielung eines guten Querkomforts, auch bei zu niedrigen Drehpolhöhen oder bei Nichtausnutzung der Fliehkraftneigung kann der Neigungskompensator von weiteren Zusatzquerfedern unterstützt werden, welche in Serie zum eigentlichen Wagenkasten-Federungssystem angeordnet sind.

[0021] Dienen die Quer-Luftfedern dem Energie-Austausch und der Dämpfung der Neigebewegung, so erlauben besondere Ausbildungsformen alternativ oder kummulierend eine integrierte Längsmitnahme, sowie eine vertikale Notabstützung/Abhebesicherung und eine geschwindigkeitsabhängige Wagenkasten-Querspielbegrenzung bei Bogenfahrt.

[0022] Durch diese multifunktionale Ausbildung der Quer-Luftfedern hebt sich die Lösung auch im Detail deutlich von dem, in der DE-OS 22 46 881 gezeigten Stand der Technik ab, wo vergleichbare Funktionen nur durch sehr aufwendige Anordnungen erreicht werden.

[0023] Gleichzeitig erlaubt die vorliegende Lösung eine Plazierung des Niveaureguliergestänges der vertikalen Wagenkasten-Federung derart, dass weder unter dem Einfluss der Wagenkasten-Neigung oder allfälliger Querbewegungen, noch infolge eines Drehgestellausschlags bei Bogenfahrt eine Schrägstellung der Messstange die Folge ist, und so eine gemäss DE-PS 33 11 989 aus dem Stand der Technik her bekannte, aufwendige Anordnung vermieden werden kann.

[0024] Zum Stand der Technik gehört ferner die GB-A 528,356, welche eine Vorrichtung zur Kompensation der Schräglage des Wagenkastens eines Schienenfahrzeuges bei Bogenfahrt mit hohen Geschwindigkeiten mittels eines passiven Neigesystems offenbart. Dabei ist der Neigungskompensator in Form eines Pendelsystems ausgebildet, das mit einem Energiespeicher in Wirkverbindung steht. Dieser hebt die parasitären Steifigkeiten des Neigungskompensators auf. Ferner wird bei Bogenfahrt im überhöhten Gleis der Drang eines Wagenkastens zur Neigung nach Bogenaussen kompensiert.

[0025] Eine weitere Ausführung offenbart ein aktives Neigesystem, bei welchem entsprechende druckmittel-betätigte Zylinderkolbenvorrichtungen vorgesehen sind, um die entsprechenden Steuerbewegungen zwangsläufig auf die zu steuernden Teile des Fahrzeuges zu übertragen. Solche aktiven Steuersysteme sind in ihrem Aufbau bedeutend komplizierter als passive, sodass sie merklich bei den Herstellungskosten ins Gewicht fallen und zudem störanfälliger sind (GB-A 1 480 806).

[0026] Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anschliessend anhand einer Zeichnung im einzelnen erläutert.

[0027] Dabei zeigt:

Fig. 1

eine schematische Darstellung eines Fahrzeug-Querschnitts mit Neigungskompensation im überhöhten Gleis

Fig. 2

einen Querschnitt durch ein weiteres Fahrzeug mit einem Neigungskompensator, mit Energiespeicher in Form einer Quer-Luftfederung.

Fig. 3

eine perspektivische Darstellung einer schwimmenden Traverse gemäss Fig. 2

Fig. 4

einen Querschnitt gemäss Fig. 2, jedoch mit einer Variante der schwimmenden Traverse

Fig. 5

eine Draufsicht auf eine schwimmende Traverse gemäss Fig. 4

Fig. 6

einen Querschnitt gemäss Fig. 2, jedoch ohne Quer-Luftfederung

Fig. 7

eine detaillierte Darstellung der Quer-Luftfederung im Teilschnitt

Fig. 8

ein Schaltschema der Quer-Luftfederung eines Neigungskompensators für die geschwindigkeitsabhängige Querspielbegrenzung eines Wagenkastens bei Bogenfahrt.

[0028] Fig. 1 zeigt die schematische Darstellung eines Schienenfahrzeuges im überhöhten Gleisbogen 10, reduziert auf die wesentlichen Elemente.

[0029] Hierbei ist ein Wagenkasten 1 mittels eines Neigungskompensators 3 auf einem nicht dargestellten Drehgestell geführt. Der Neigungskompensator 3 verhindert eine Schräglage des Wagenkastens 1 im überhöhten Gleis 10 nach bogenaussen und arbeitet im wesentlichen in Kombination mit einem Gelenkviereck 4. Dieses wird gebildet aus einem, am Drehgestellrahmen befestigten Wankstabilisator 5 mit den beiden seitlich angeordneten Gelenkstützen 6, 6' und einer schwimmend gelagerten Traverse 8.

[0030] Die schematische Darstellung beinhaltet die drei folgenden Fahrtzustände:

• dick gezeichnet, die Stellung eines Fahrzeugs mit Neigungskompensation im überhöhten Gleis bei einer Querbeschleunigung von beispielsweise 1,8 m/S²
• strichliert dargestellt, dasselbe Fahrzeug, jedoch alle beweglichen Elemente als starr angenommen
• dünn gezeichnet, dasselbe Fahrzeug im überhöhten Gleis bei Stillstand und Hangabtrieb nach bogeninnen.

[0031] Der Deutlichkeit halber sind einige Elemente in separaten Figuren detailliert dargestellt, die jedoch in der jeweils beschriebenen Form zusammenwirken.

[0032] Mit dem Neigungskompensator 3 wird bei Bogenfahrt eine Schräglage des Wagenkastens 1 nach bogenaussen kompensiert, indem sich die bogenäussere Gelenkstütze 6, vorzugsweise von einem, unter Figur 7 beschriebenen, eine negative Steifigkeit aufweisendes Quer-Luftfederpaar 33, 33' als Energiespeicher 49 unterstützt, aufstellt und der schwimmenden Traverse 8 eine horizontal gerichtete Drehbewegung aufzwingt.

[0033] Hierbei ergibt sich in den Schnittpunkten der Wirklinien von den beiden Gelenkstangen 6,6' ein Momentan-Zentrum M₁ bis M₃, um das der Wagenkasten 1 in seiner Längsachse nach bogeninnen geneigt wird. Ein Schwerpunkt S₁ bis S₃ erfährt hierbei eine leichte Horizontalverschiebung.

[0034] Unter den beiden Extrembedingungen gemäss den Stellungen M₁ und M₃ fügt sich der Wagenkasten 1, der einen normalen Querschnitt für UIC-standardisierte Fahrzeuge aufweist und der vorzugsweise mit einer geschwindigkeitsabhängigen Querspielbegrenzung ausgestattet ist in ein international vorgegebenes Umgrenzungsprofil 9.

[0035] Ein mit Neigungskompensator 3 versehener Wagenkasten 1 ist somit profilgängig, ohne dass z.B. im Dachbereich oder an der Wagenkasten-Unterkante, wie sonst erforderlich, ein charakteristischer, querneigungsbedingter Einzug der Wagenkastenkontur 61 vorgenommen werden muss.

[0036] Als erfindungswesentlich gilt die Tatsache, dass ein mit Neigungskompensator 3 ausgerüstetes Fahrzeug ein passives Neigesystem aufweist, mit dem der Neigewinkel des Wagenkastens (1) nach bogeninnen vergleichbare Werte annimmt, wie sie sonst nur mit einem aktiven Neigesystem erreichbar sind.

[0037] Bei einer in Figur 2 gezeigten Ausführungsform ist ein Drehgestellrahmen 12 in bekannter Weise mit den ebenfalls bekannten Mitteln der Achsführung und -federung auf zwei Radsätzen 11 abgestützt. Auf jedem der beiden Langträger 13, 13' des Drehgestellrahmens 12 ist in bekannter Weise eine Wagenkasten-Federung 16 zur vertikalen Abfederung des Wagenkastens 1 angeordnet.

[0038] Diese besteht aus einer an sich bekannten Kombination einer Luftfeder 18, 18' und einer darunter angeordneten Notfeder 17, 17', welche als Gummischichtfeder ausgebildet sein kann. Auf der Wagenkasten-Federung 16 ruht, zwischen dieser und einer hierzu in Serie geschalteten Zusatz-Querfederung 23 schwimmend gelagert, eine Traverse 8. Hierfür sind Zusatzquerfedern, wie unter Fig. 3 beschrieben, jeweils paarweise miteinander verspannt und tragen so den Wagenkasten 1.

[0039] Die in Serie zur Wagenkasten-Federung 16 geschaltete Zusatz-Querfederung 23 gestattet das Ausdrehen des Wagenkastens 1 über dem Drehgestell 2 infolge Bogenfahrt. Insbesondere dient die Zusatz-Querfederung 23 der Erzielung guter Fahrkomfort-Werte in Querrichtung. Daher ist die Quersteifigkeit dieser Federung vorzugsweise so bemessen, dass die Quersteifigkeit des Gesamt-Systems reduziert auf den Wagenkasten-Schwerpunkt einen, für den Fahrkomfort in Querrichtung optimalen Wert annimmt, beispielsweise 0,5 Hz. Hierzu kann die Kennlinie der Zusatz-Querfederung 23 nach den jeweiligen Anforderungen linear, progressiv oder degressiv gewählt werden.

[0040] Ein elastischer Queranschlag 26, bestehend aus zwei Querpuffern 27, 27' befindet sich zur Begrenzung des Querfederweges beispielsweise am Wagenkasten 1, während die zugehörigen Anschlagflächen 28, 28' an der schwimmenden Traverse 8 angeordnet sind. Weiterhin ist die schwimmende Traverse 8 mit Längslenkern 34, 34' wie unter Fig. 3 beschrieben, mit dem Wagenkasten 1 verbunden. Nach unten hin ist die schwimmende Traverse 8 in Form eines Gelenkvierecks 4 mit dem Drehgestellrahmen 12 verbunden. Dieses wird gebildet aus einem am Querträger 15 des Drehgestellrahmens 12 in zwei horizontalen Drehlagern 29, 29' gelagerten Wankstabilisator 5 und den beiden, an dessen Enden in je einem Gelenk 30, 30' befestigten Gelenkstützen 6 und 6'.

[0041] Die Gelenkstützen 6 und 6' sind nach oben hin konvergent geneigt und an der schwimmenden Traverse 8 in den Gelenkpunkten 31, 31' so befestigt, dass sie dieser bei Querbewegung eine horizontal gerichtete Drehbewegung aufzwingen.

[0042] Ferner besitzt die schwimmende Traverse 8 einen zentralen, nach unten gerichteten Drehzapfen 32, der zwischen zwei horizontal angeordnete Quer-Luftfedern 33, 33' eingreift, die sich ihrerseits in Querrichtung an zwei Hilfslangträgern 14, 14' abstützen.

[0043] Das zuvor beschriebene Gelenkviereck 4 bildet zusammen mit dem Drehzapfen 32 und den beiden, als Energiespeicher 49 dienenden Quer-Luftfedern 33, 33' den Neigungskompensator 3, der bei schneller Bogenfahrt eine Schräglage des Wagenkastens 1 nach bogeninnen erzeugt, ansonsten jedoch die vertikale Einfederung der Wagenkasten-Federung 16 freigibt.

[0044] Hierbei kann in einem weiteren Anwendungsbeispiel das Gelenkviereck 4 auch paarweise angeordnet werden, so dass zwei Wankstabilisatoren gleichzeitig zum Einsatz kommen, die wiederum mittels je zwei Gelenkstützen in gezeigter Weise mit der schwimmenden Traverse 8 verbunden sind.

[0045] Ausserdem befindet sich, zwischen Wankstabilisator 5 und Drehgestellrahmen 12 angeordnet, je ein Niveaureguliergestänge 7,7' zur Steuerung der Luftfedern 18, 18' der Wagenkasten-Federung 16. Diese Anordnung erlaubt ein Niveaureguliergestänge einfachster Art, da dessen Messstange 37, 37' keinerlei Einflüssen aus der Wagenkasten-Neigung oder allfälliger Quer- und Ausdrehbewegungen des Drehgestells 2 bei Bogenfahrt unterliegt.

[0046] Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer schwimmend gelagerten Traverse 38. Diese ruht an ihrer Unterseite auf der angedeuteten Wagenkastenfederung 16 und ist über eine Zusatz-Querfederung 23 mit dem darüber befindlichen, nicht dargestellten Wagenkasten 1 verbunden. Hierfür sind die Zusatzquerfedern 19 und 21, 20 und 22, sowie 19' und 21', 20' und 22' jeweils paarweise mit den Spannschrauben 24, 25 sowie 24', 25' miteinander verspannt, um ein allfällig durch Längsstösse auftretendes Moment aufnehmen zu können.

[0047] Zur Begrenzung des Querfederweges befindet sich ein elastischer Queranschlag 26, bestehend aus zwei Querpuffern 27, 27' beispielsweise an der schwimmenden Traverse 38, während die nicht dargestellten Anschlagflächen dem Wagenkasten zugeordnet sind. Die Anlenkung der schwimmende Traverse 38 wird von Längslenkern übernommen, die eine Bewegung der schwimmenden Traverse 38 in Vertikal- und Querrichtung freigeben, jedoch in Längsrichtung sperren. Hierzu sind entweder zwei Längslenker 34, 34' in Gelenklagern 36 an der Aussenseite der schwimmenden Traverse 38 angeordnet, oder ein zentraler Längslenker 35 über ein Gelenklager 36 in der Mitte der schwimmenden Traverse 38 befestigt und deren jeweiliges andere Ende über Gelenklager 36 mit den Wagenkasten 1 verbunden.

[0048] Bei der Anordnung mit einem zentralen Längslenker 35 wird die aus der Bogenfahrt zwischen Drehgestell 2 und Wagenkasten 1 resultierende Ausdrehbewegung ebenfalls von der Zusatz-Querfederung 23 übernommen.

[0049] In den Figuren 4 und 5 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Hierbei ist ein Wagenkasten 1 auf einem mit einem Neigungskompensator 3 ausgerüsteten Drehgestell 2 abgestützt. Der Neigungskompensator 3 besteht aus dem, durch den Wankstabilisator 5 mit den Gelenkstützen 6, 6' und einer schwimmenden Traverse 48 gebildeten Gelenkviereck 4, unterstützt durch die beiden, als Energiespeicher 49 dienenden Quer-Luftfedern 33, 33' zwischen die ein Drehzapfen 32 eintaucht.

[0050] Die schwimmend gelagerte Traverse 48 ruht hierbei zwischen der vertikalen Wagenkasten-Federung 16 und der vereinfachten Form einer Zusatz-Querfederung 43, die aus vier, in die schwimmende Traverse 48 eingelegten Zusatzquerfedern 39, 40, 41, 42 besteht.

[0051] Die Begrenzung des Querfederweges wird von je einem, in drehsymmetrischer Anordnung seitlich an der schwimmenden Traverse 48 vorgesehenen Querpuffer 27, 27' übernommen, wobei der Wagenkasten 1 die entsprechenden Anschlagflächen 28, 28' aufweist.

[0052] Die Anlenkung der schwimmenden Traverse 48 wird beispielsweise von zwei, in drehsymmetrischer Anordnung aussenliegenden Längslenkern 34, 34' übernommen, die eine Bewegung der Traverse 48 in Vertikal- und Querrichtung freigeben, jedoch in Längsrichtung sperren. Hierzu verbinden die beiden Längslenker 34, 34' jeweils über Gelenklager 36 die schwimmende Traverse 48 mit dem Wagenkasten 1.

[0053] Die Dämpfung der Horizontalschwingungen zwischen der schwimmenden Traverse 48 und den Wagenkasten 1 kann entweder durch eine entsprechende Materialqualität der Federelemente 39, 40, 41, 42 der Zusatz-Querfederung 43 übernommen werden, oder durch einen, zwichen schwimmender Traverse 48 und Wagenkasten 1 angeordneten hydraulischen Dämpfer 44.

[0054] Im Falle einer Bogenfahrt bei drucklosem Betrieb der Quer-Luftfedern 33, 33' infolge eines Defekts stellt die Paarung von mindestens einer, aussen an der schwimmenden Traverse 48 mittig angeordneten Rolle 45 mit einem, durch seine Formgebung die Quercharakteristik bestimmenden Anschlag 46 ein passives Neigen des Wagenkastens 1 auch unter diesen Bedingungen sicher.

[0055] Ausserdem übernimmt diese Paarung auch die Funktion zur längsexzentrischen Notabstützung des Wagenkastens 1 im Falle einer Bogenfahrt bei drucklosem Betrieb der Luftfedern 18, 18' der Wagenkasten-Federung 16.

[0056] Hierbei vermag die Paarung von Rolle 45 und Anschlag 46 die beim Betrieb der Notfedern 17, 17' systembedingt auftretenden Radlaständerungen so aufzufangen, dass die Entgleisungssicherheit des jeweils führenden, bogenäussern Rades beim vorlaufenden Drehgestell erhöht wird.

[0057] Falls nicht, wie unter Fig. 7 beschrieben in den Quer-Luftfedern 33, 33' vorgesehen, können an der schwimmenden Traverse 48 auch vier Abhebesicherungen 47 angebracht werden, die gegenüber Teilen des Wagenkastens 1 ein Kippen der Traverse 48 bei grösseren Längsstössen verhindern, diese aber in Querrichtung nicht in ihrer Bewegung einschränken.

[0058] Ein in Figur 6 gezeigtes Anwendungsbeispiel ist im wesentlichen identisch mit der unter Figur 2 beschriebenen Ausführungsform, verzichtet hierbei jedoch bewusst auf den, das Gelenkviereck 4 unterstützenden Energiespeicher 49. In diesem Falle muss die unterstützende Wirkung durch die vertikale Wagenkasten-Federung 16 erfolgen, die hierzu eine negative Quersteifigkeit aufweist.

[0059] Ansonsten besitzt die schwimmende Traverse 8 einen Drehzapfen 52, der über ein Lemniskatenjoch 50 mittels zweier Lenkstangen 51, 51' in bekannter Weise die Längsmitnahme zwischen Drehgestell 2 und Wagenkasten 1 übernimmt.

[0060] Mit diesem Anwendungsbeispiel soll gezeigt werden, dass bekannte Drehgestellbauarten mit verhältnismässig geringem Aufwand jederzeit auf eine erfindungsgemässe Neigungskompensation umgerüstet werden können.

[0061] Dies wird insbesondere auch dadurch begünstigt, dass sich bei Anwendung des Neigungskompensators 3 für bestehende Fahrzeuge keine querneigungsbedingten Einschränkungen bezüglich der Wagenkastenkontur 61 ergeben.

[0062] Figur 7 zeigt die detaillierte Darstellung des bereits vorher erwähnten Energiespeichers 49 in Form von zwei, möglichst im Drehgestell-Nickzentrum angeordneten, in sich instablen Quer-Luftfedern 33, 33'. Diese sind paarweise entgegengesetzt zwischen dem, von einer schwimmenden Traverse 8, 38, 48 herunterragenden Drehzapfen 32 und den beiden Hilfslangträgern 14, 14' des Drehgestellrahmens 12 eingespannt.

[0063] Mit den beiden Quer-Luftfedern 33, 33' wird bei Bogenfahrt das, durch die Kinematik des Gelenkvierecks 4 vorgegebene Neigen des Wagenkastens 1 nach bogeninnen unterstützt. Hierzu weisen die beiden Quer-Luftfedern 33, 33' eine negative Steifigkeit auf und helfen als Energiespeicher 49 die parasitären Steifigkeiten des übrigen Systems zu überwinden, in dem sie zum Zwecke des Neigevorgangs Energie an das übrige System abgeben.

[0064] Durch eine Variation der Steifigkeit der beiden Quer-Luftfedern 33, 33' kann im Zusammenspiel mit dem Gelenkviereck 4 der Neigewinkel des Wagenkastens 1 nach bogeninnen in vergleichbar weiten Bereichen variiert werden, wie dies ansonsten nur mit einem aktiven Neigesystem möglich ist. Hierzu sind die beiden Quer-Luftfedern 33, 33' vorzugsweise über eine der Dämpfung dienende Drosselblende 53 kommunizierend miteinander verbunden, so dass auf einen Horizontal-Dämpfer 44 verzichtet werden kann.

[0065] Jede Quer-Luftfeder 33, 33' weist einen Rollbalg 54, 54', auf, der zwischen einer, am Drehzapfen 32 befestigten äusseren Führung 55, 55' und einem am Hilfslangträger 14, 14' des Drehgestellrahmens 12 befestigten Konus 56, 56' in der gezeigten Form eingespannt ist.

[0066] Durch diese Anordnung kann über die Formgebung des Konus 56, 56' und der äusseren Führung 55, 55' eine Aenderung der wirksamen Fläche der Quer-Luftfedern 33, 33' erreicht werden. Hierdurch und durch den, sich beim Abrollen des Rollbalges 54, 54' infolge Querbewegung ergebenden, jeweils veränderlichen wirksamen Durchmesser kann die Steifigkeit des Energiespeichers 49 variiert werden.

[0067] Eine Variation der Steifigkeit des Energiespeichers 49 kann auch über den Innendruck der beiden Quer-Luftfedern 33, 33' erfolgen, die hierzu entweder direkt oder über entsprechende Zusatzventile mit der vertikalen Wagenkasten-Federung 16 verbunden sind und vorzugsweise lastabhängig gesteuert werden.

[0068] Besondere AusbildungsFormen lassen die Querluftfedern 33, 33' zu einem multifunktionalen Element werden und erlauben entweder wahlweise oder kummulativ eine integrierte Längsmitnahme, eine vertikale Notabstützung/Abhebesicherung und eine geschwindigkeitsabhängige Querspielbegrenzung des Wagenkastens 1 bei Bogenfahrt.

[0069] Für eine integrierte Längsmitnahme zwischen Drehgestell 2 und Wagenkasten 1 weisen die Rollbälge 54, 54' der beiden Querluftfedern 33, 33' an ihrer Innenseite, horizontal gegenüberliegend, den Bereich des grössten Durchmessers der Konen 56, 56' überdeckende Mitnahmeflächen 57, 57' und 58, 58' auf.

[0070] Hierbei können das freie Längsspiel und die erforderlichen Steifigkeiten in Längsrichtung entweder durch entsprechende Ausbildung der Mitnahmeflächen 57, 57' und 58, 58' mit Gummi- oder Kunststoffpolstern, oder/und durch eine gezielte Formgebung des jeweiligen Bereichs an den äusseren Führungen 55, 55' erreicht werden.

[0071] Für eine integrierte Notabstützung/Abhebesicherung zwischen Wagenkasten 1 und Drehgestell 2 weisen die Rollbälge 54, 54' der beiden Quer-Luftfedern 33, 33' an ihrer Innenseite, vertikal gegenüberliegend, den Bereich des grössten Durchmessers der Konen 56, 56' überdeckende Anschlagflächen 59, 59' und 60, 60' auf.

[0072] Hierbei können die Anschlagflächen 59, 59' und 60, 60' ebenfalls entweder durch entsprechende Ausbildung mit Gummi- oder Kunststoffpolstern, oder durch eine gezielte Forgebung des jeweiligen Bereichs an den äusseren Führungen 55, 55' variiert werden.

[0073] Im Falle der sich, für die integrierte Längsmitnahme und der integrierten Notabstützung/Abhebesicherung jeweils um 90° versetzt gegenüberliegenden Mitnahmen und Anschläge ergibt sich zweckmässigerweise eine entsprechend oval ausgebildete äussere Führung 55, 55'.

[0074] Eine integrierte geschwindigkeitsabhängige Querspielbegrenzung des Wagenkastens 1 bei Bogenfahrt lässt sich wie unter Figur 8 beschrieben erreichen. Dabei werden die Querluftfedern 33, 33' so beeinflusst, dass sich der Wagenkasten 1 in die gegebenenfalls nach bogeninnen und bogenaussen hin unterschiedlichen Bedingungen einer bogenabhängigen Querspielbegrenzung einfügt.

[0075] Figur 8 zeigt beispielsweise ein Schaltschema für die geschwindigkeitsabhängige Querspielbegrenzung eines Wagenkastens 1 bei Bogenfahrt, bei dem die beiden Quer-Luftfedern 33, 33' über ein geschwindigkeitsabhängig arbeitendes Umschalt-Ventil 63 gesteuert werden.

[0076] Die gezeigte untere Stellung des Umschalt-Ventils 63 entspricht mit ihrem spannungslosen Zustand einer langsamen Bogenfahrt bis ca. 40 km/h, bei der die beiden Quer-Luftfedern 33, 33' kreuzweise mit den beiden, den Querweg der schwimmenden Traverse 8, 38, 48 abgreifenden Lageventilen 62, 62' verbunden sind. Hierbei wird der Energiespeicher 49 unterbrochen und der Neigungskompensator 3 durch die Lageventile 62, 62' in seine Mittellage zurückgeführt.

[0077] Ein elektrischer Steuerimpuls verschiebt das Umschalt-Ventil ab einer Fahrgeschwindigkeit von ca. 40 km/h in eine obere Stellung, bei der die beiden Quer-Luftfedern 33, 33' direkt über eine Drosselblende 53 kommunizierend miteinander verbunden sind und somit den Energiespeicher 49 freigeben, so dass der Neigungskompensator 3 seine erfindungsgemässe Wirkung ausüben kann.

[0078] In beiden Fällen kann ein gegebenenfalls erforderliches Nachspeisen der Quer-Luftfedern 33, 33' beispielsweise von den Luftfedern 18, 18' der Wagenkasten-Federung 16 oder direkt aus der Speiseleitung des Wagenkastens 1 erfolgen.

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Kompensation der Schräglage des Wagenkastens eines Schienenfahrzeuges bei Bogenfahrt mit hohen Geschwindigkeiten mittels eines passiven Neigesystems, wobei ein Neigungskompensator (3) ein Pendelsystem (4) aufweist, das mit einem Energiespeicher (49) in Wirkverbindung steht, welcher die parasitären Steifigkeiten des Neigunsgkompensators (3) aufhebt und bei Bogenfahrt im überhöhten Gleis (10) der Drang eines Wagenkastens (1) zur Neigung nach bogenaussen kompensiert wird, so dass sich eine Wagenkastenkontur (61), welche im Querschnitt mindestens drei annähernd ein Rechteck oder Quadrat festlegende Seiten und eine obere Abschlusslinie aufweist, ohne einen querneigungsbedingten Einzug in ein vorgegebenes Umgrenzungsprofil (9) einfügt, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungskompensator ein quer zur Fahrtrichtung angeordnetes gelenkviereck aufweist, welches mit dem Energiespeicher (49) gekoppelt ist, wobei zur Abstützung des Wagenkastens eine Zusatz-Querfederung (23) angeordnet ist.

2. Vorrichtung, nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Gelenkviereck (4) aus mindestens einem Wankstabilisator (5), den beiden Gelenkstützen (6,6') und einer schwimmend angeordneten Traverse (8,38,48) gebildet wird, die mittig einen Drehzapfen (32) besitzt, der in den Energiespeicher (49) eingreift.

3. Vorrichtung, nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
die beiden Gelenkstützen (6, 6') nach oben hin konvergent geneigt und an einer schwimmend angeordneten Traverse (8, 38, 48) in den Gelenkpunkten (31, 31') befestigt sind, derart, dass sich bei Bogenfahrt die jeweils bogenäussere Gelenkstütze (6, 6') aufstellt und der Traverse (8, 38, 48) eine horizontal gerichtete Drehbewegung aufzwingt.

4. Vorrichtung, nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass
eine Traverse (8, 38, 48) zwischen einer Wagenkasten-Federung (16) und einer, hierzu in Serie geschalteten Zusatz-Querfederung (23, 43) schwimmend gelagert ist und das Ausdrehen des Wagenkastens (1) über dem Drehgestell (2) infolge Bogenfahrt von der Zusatz-Querfederung (23, 43) aufgenommen wird.

5. Vorrichtung, nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass
eine Zusatz-Querfederung (23, 43) eine lineare, progressive oder degressive Kennung aufweist und so bemessen ist, das die Quersteifikeit des Gesamtsystems reduziert auf den Schwerpunkt (S) des Wagenkastens (1) einen, für den Fahrkomfort in Querrichtung optimalen Wert, von beispielsweise 0,5 Hz, annimmt.

6. Vorrichtung, nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass
eine Zusatz-Querfederung (23) aus den oberhalb und unterhalb einer schwimmenden Traverse (8, 38) angeordneten und paarweise mit je einer Spannschraube (24, 25 und 24', 25') verspannten Zusatzquerfedern (19, 20, 21, 22) und (19', 20', 21', 22') besteht.

7. Vorrichtung, nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass
eine Zusatz-Querfederung (43) aus den oberhalb einer schwimmenen Traverse (48) angeordneten Zusatzquerfedern (39, 40, 41, 42) besteht.

8. Vorrichtung, nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass
eine schwimmende Traverse (8, 38, 48) entweder mit zwei aussenliegenden punkt- oder drehsymmetrisch angeordneten Längslenkern (34, 34') oder mit einem zentralen Längslenker (35) jeweils über Gelenklager (36) mit dem Wagenkasten (1) verbunden ist.

9. Vorrichtung, nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen einem Wagenkasten (1) und einer schwimmenden Traverse (8, 38, 48) ein elastischer Queranschlag (26), bestehend aus zwei Querpuffern (27, 27') mit den Anschlagflächen (28, 28') vorgesehen ist.

10. Vorrichtung, nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass
ein Niveaureguliergestänge (7, 7') zwischen dem Gelenkviereck (4), am Wankstabilisator (5) befestigt, und dem Drehgestellrahmen (12) angeordnet ist, welches keinerlei Einflüssen aus der Neigung des Wagenkastens (1), oder Quer- und Ausdrehbewegungen des Drehgestells (2) unterliegt und dessen Messstange (37) aus einer einzigen Stange ohne Ausgleichseinrichtung besteht.

11. Vorrichtung, nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass
der Energiespeicher (49) eine negative Steifigkeit aufweist und aus horizontal angeordneten Quer-Luftfedern (33, 33') besteht, die ein durch die Kinematik des Gelenkvierecks (4) vorgegebenes Neigen eines Wagenkastens (1) nach bogeninnen unterstützen und die paarweise entgegengesetzt zwischen den beiden Hilfslangträgern (14, 14') des Drehgestellrahmens (12) und dem, von der schwimmend angeordneten Traverse (8, 38, 48) herunterragenden Drehzapfen (32) eingespannt sind.

12. Vorrichtung, nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, dass
die beiden in sich instabilen Quer-Luftfedern (33, 33') als Energiespeicher (49) arbeiten, der die für den Neigevorgang erforderliche Energie zur Ueberwindung der parasitären Steifigkeiten an das übrige System abgibt.

13. Vorrichtung, nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, dass
die beiden Quer-Luftfedern (33, 33') vorzugsweise über eine Drosselblende (53) kommunizierend miteinander verbunden sind.

14. Vorrichtung, nach einem der Ansprüche 2-13, dadurch gekennzeichnet, dass
eine Quer-Luftfeder (33, 33') einen Rollbalg (54, 54') aufweist, der zwischen einer, am Drehzapfen (32) befestigten äusseren Führung (55, 55') und einem am Hilfslangträger (14, 14') des Drehgestellrahmens (12) befestigten Konus (56, 56') eingespannt ist.

15. Vorrichtung, nach einem der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, dass
durch eine Variation der Steifigkeit des Energiespeichers (49) im Zusammenspiel mit dein Gelenkviereck (4) der Neigewinkel des Wagenkastens (1) den vergleichsweisen Wert einer aktiven Neigeeinrichtung annehmen kann.

16. Vorrichtung, nach einem der Ansprüche 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass
mit der Formgebung des Konus (56, 56') und der äusseren Führung (55, 55') eine Aenderung der wirksamen Fläche der Quer-Luftfedern (33, 33') erfolgt, wodurch die Steifigkeit des Energiespeichers (49) variiert werden kann.

17. Vorrichtung, nach einem der Ansprüche 1-16, dadurch gekennzeichnet, dass
die Quer-Luftfedern (33, 33') durch besondere Ausbildungsformen entweder wahlweise oder kummulativ eine integrierte Längsmitnahme, eine vertikale Notabstützung/Abhebesicherung und eine geschwindigkeitsabhängige Querpielbegrenzung des Wagenkastens (1) bei Bogenfahrt beinhalten.

18. Vorrichtung, nach einem der Ansprüche 1-17, dadurch gekennzeichnet, dass
Rollbälge (54, 54') der beiden Quer-Luftfedern (33, 33') für eine integrierte Längsmitnahme zwischen Drehgestell (2) und Wagenkasten (1) an ihrer Innenseite, horizontal gegenüberliegend und den Bereich des grössten Durchmessers der Konen (56, 56') überdeckende Mitnahmeflächen (57, 57') und (58, 58') aufweisen.

19. Vorrichtung, nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass
durch die Ausbildung der Mitnahmeflächen (57, 57') und (58, 58') mit Gummi- oder Kunststoffpolstern und/oder durch eine gezielte Formgebung des jeweiligen Bereichs an den äusseren Führungen (55, 55') das freie Längsspiel und die erforderlichen Steifigkeiten für eine integrierte Längsmitnahme vorgesehen sind.

20. Vorrichtung, nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass
die Rollbälge (54, 54') der beiden Quer-Luftfedern (33, 33') für eine integrierte Abhebesicherung/Notabstützung zwischen Wagenkasten (1) und Drehgestell (2) an ihrer Innenseite, vertikal gegenüberliegend und den Bereich des grössten Durchmessers der Konen (56, 56') überdeckende Anschlagflächen (59, 59') und (60, 60') aufweisen.

21. Vorrichtung, nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass
durch die Ausbildung der Anschlagflächen (59, 59') und (60, 60') mit Gummi -oder Kunststoffpolstern und/oder durch eine gezielte Formgebung des jeweiligen Bereichs an den äusseren Führungen (55, 55') eine integrierte Notabstützung/Abhebesicherung vorgesehen ist, welche ein Neigen des Wagenkastens (1) auch im drucklosen Zustand der Quer-Luftfedern (33, 33') erlauben.

22. Vorrichtung, nach einem der Ansprüche 14-21, dadurch gekennzeichnet, dass
die äussere Führung (55, 55') der Quer-Luftfedern (33, 33') für die jeweils um 90° versetzt gegenüberliegende Mitnahmen (57, 58) der integrierten Längsmitnahme und Anschläge (59, 60) der integrierten Notabstützung/Abhebesicherung mit Vorteil oval ausgebildet ist.

23. Vorrichtung, nach einem der Ansprüche 1-11, 15,19, dadurch gekennzeichnet, dass
ein Energiespeicher ohne die Quer-Luftfedern (33, 33') einzig von der Wagenkasten-Federung (16) gebildet wird, deren Luftfedern (18, 18') eine negative Quersteifigkeit aufweisen.

24. Vorrichtung, nach einem der Ansprüche 2-22, dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens eine, an der schwimmenden Traverse (8, 38, 48) mittig angeordnete Rolle (45) vorgesehen ist, die mit einem durch seine Formgebung die Quercharakteristik bestimmenden Anschlag (46) gepaart, ein passives Neigen des Wagenkastens (1) beispielsweise im drucklosen Zustand der Quer-Luftfedern (33, 33') gestattet.

25. Vorrichtung, nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass
die Paarung von Rolle (45) und Anschlag (46) die längsexzentrische Notabstützung des Wagenkastens (1) im Falle einer Bogenfahrt bei drucklosem Betrieb der Luftfedern (18, 18') der Wagenkasten-Federung (16) übernimmt.

26. Vorrichtung, nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass
die Paarung von Rolle (45) und Anschlag (46) die beim Betrieb der Notfedern (17, 17') auftretenden Radlaständerungen kompensiert und die Entgleisungssicherheit des jeweils bogenäusseren Rades eines führenden Radsatzes (11) bei einem vorlaufenden Drehgestell (2) erhöht.

27. Vorrichtung, nach einem der Ansprüche 2-26, dadurch gekennzeichnet, dass
an der schwimmenden Traverse (8, 38, 48) mindestens vier Abhebesicherungen (47) angebracht sind, die gegenüber Teilen des Wagenkastens (1) ein Kippen der Traverse (8, 38, 48) verhindern.

28. Vorrichtung, nach einem der Ansprüche 14-22, 24-27, dadurch gekennzeichnet, dass
die Quer-Luftfedern (33, 33') mit einem geschwindigkeitsabhängig arbeitenden Umschalt-Ventil (63) gesteuert, eine Querspielbegrenzung des Wagenkastens (1) bei Bogenfahrt ermöglichen.

29. Vorrichtung, nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass
das Umschalt-Ventil (63) ab einer gewissen Geschwindigkeit durch einen elektrischen Impuls in eine obere Stellung verschoben wird, bei der die beiden Luftfedern (33, 33') direkt über eine Drosselblende (53) kommunizierend miteinander verbunden sind.

30. Vorrichtung, nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass
das Umschalt-Ventil (63) in einer unteren Stellung einen spannungslesen Zustand aufweist, bei dem in einem niederen Geschwindigkeitsbereich die beiden Quer-Luftfedern (33, 33') kreuzweise mit den beiden, den Querweg der schwimmenden Traverse (8, 38, 48) abgreifenden Lageventilen (62, 62') verbunden sind.

31. Verfahren zur Modifikation eines bestehenden Drehgestells mit einer Längsmitnahme in ein Drehgestell mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
man die Längsmitnahme, bestehend aus einem Lemniskatenjoch (50), zwei Lenkstangen (51, 51') und einem Drehzapfen (52), einen, eine negative Steifigkeit aufweisenden Energiespeicher (49) einbaut, der zwei, zwischen einem Drehzapfen (32) und den beiden Hilfslangträgern (14, 14') horizontal entgegengesetzt angeordnete Quer-Luftfedern (33, 33') aufweist.

32. Verfahren, nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass
man die Luftfedern (18, 18') einer Wagenkasten-Federung (16) in Querrichtung instabil ausführt, so dass sie eine negative Steifigkeit aufweisen und damit die unterstützende Wirkung eines Energiespeichers für ein mechanisches System, beispielsweise eines Gelenkvierecks (4), ergeben.

33. Verfahren nach Anspruch 31 oder 32, zwecks passiven Neigens des Wagenkastens eines Schienenfahrzeuges bei Bogenfahrt mit hohen Geschwindigkeiten, dadurch gekennzeichnet, dass
zur Ueberwindung der parasitären Steifigkeiten eines mechanischen Systems, beispielsweise eines Gelenkvierecks (4), die in einem Energiespeicher (49) gespreicherte Energie über ein geschwindigkeitsabhängig arbeitendes Umschalt-Ventil (63) gesteuert, abgegeben wird.

34. Verfahren, vorzugsweise nach einem der Ansprüche 31-33, dadurch gekennzeichnet, dass
mit der Energiezufuhr aus einem Energiespeicher (49) ein Neigen des Wagenkastens (1) bei Bogenfahrt unterstützt wird und der Neigewinkel des Wagenkastens nach bogeninnen vergleichbare Werte annimmt, wie sie sonst nur mit einem aktiven Neigesystem erreichbar sind.

35. Verfahren, nach einem der Ansprüche 31-34, dadurch gekennzeichnet, dass
ein Umschalt-Ventil (63) einen Energiespeicher (49) freigibt, in dem die beiden Quer-Luftfedern (33, 33') geschwindigkeitsabhängig per Steuerimpuls direkt über eine Drosselblende (53) kommunizierend miteinander verbunden werden.

36. Verfahren, nach einem der Ansprüche 31-35, dadurch gekennzeichnet, dass
ein Umschalt-Ventil (63) einen Energiespeicher (49) unterbricht, in dem die beiden Quer-Luftfedern (33, 33') geschwindigkeitsabhängig per Steuerimpuls mit den Lage-Ventilen (62, 62') verbunden werden.

Claims

1. A device whereby the tilt of the superstructure of a rail vehicle when travelling round bends at high speeds is compensated by means of a passive tilting system, comprising a tilt compensator (3) comprising a four-bar linkage (4) in operative connection with an energy store (49) which eliminates the parasitic stiffness of the tilt compensator (3), and during travel round bends on a banked track (10), the tendency of a superstructure (1) to tilt towards the exterior of the bend is compensated, so that a superstructure contour (61) which in cross-section has at least three sides approximately defining a rectangular or square and terminated by a line at the top, fits into a preset boundary profile without tapering due to the transverse tilt, characterised in that the tilt compensator comprises a four-bar linkage (4), which is coupled to an energy store (49) and generates a tilt of the superstructure (1) towards the inside of the bend, when the superstructure bears on an additional transverse suspension (23).

2. A device according to claim 1, characterised in that the four-bar linkage (4) comprises at least one wobble stabilizer (5), the two articulated supports (6, 6') and a floating cross-member (8, 38, 48), which has a central bogie pin (32) which engages in the energy store (49).

3. A device according to claim 2, characterised in that the two articulated supports (6, 6') tilt convergently upward and are secured to a floating cross-member (8, 38, 48) at the pivot points (31, 31') so that during travel round a bend, the articulated support (6, 6') on the outside of the bend rises and imposes a horizontally directed rotary motion on the cross-member (8, 38, 48).

4. A device according to any of claims 1 to 3, characterised in that a cross-member (8, 38, 48) is floatingly mounted between a superstructure suspension (16) and an additional transverse suspension (23, 43) in series therewith, and the outward rotation of the superstructure (1) via the bogie (2) and resulting from travel round bends is absorbed by the additional transverse suspension (23, 43).

5. A device according to any of claims 1 to 4, characterised in that an additional transverse suspension (23, 43) has a linear, progressive or degressive characteristic and is dimensioned so that the transverse stiffness of the total system reduced to the centre of gravity (S) of the superstructure (1) takes an optimum value, e.g. 0.5 Hz, for comfort in the transverse direction when travelling.

6. A device according to any of claims 1 to 5, characterised in that an additional transverse suspension (23) comprises additional transverse springs (19, 20, 21, 22) and (19', 20', 21', 22') disposed above and below a floating cross-member (8, 38) and clamped in pairs by respective tightening screws (24, 25 and 24', 25').

7. A device according to any of claims 1 - 5, characterised in that an additional transverse suspension (43) comprises additional transverse springs (39, 40, 41, 42) disposed above a floating cross-member (48).

8. A device according to any of claims 1 - 7, characterised in that a floating cross-member (8, 38, 48) is connected to the superstructure (1) either via two external longitudinal guide rods (34, 34') arranged with radial or axial symmetry or via a central longitudinal guide rod (35), in each case via pivot bearings (36).

9. A device according to any of claims 1 - 8, characterised in that a resilient transverse abutment (26) comprising two transverse buffers (27, 27') with abutment surfaces (28, 28') is provided between a superstructure (1) and a floating cross-member (8, 38, 48).

10. A device according to any of claims 1 - 9, characterised in that a level-regulating linkage (7, 7') is secured between the four-bar linkage (4) to the wobble stabilizer (5) and is disposed on the bogie frame (12), which is not influenced by the tilt of the superstructure (1) or transverse and outward-turning motions of the bogie (2), and its measuring rod (37) comprises a single rod without a compensating device.

11. A device according to any of claims 1 - 10, characterised in that the energy store (49) has negative stiffness and comprises horizontally disposed transverse pneumatic springs (33, 33') which promote a tilt of a superstructure (1) towards the interior of the curve and preset by the mechanics of the four-bar linkage (4), the springs being clamped in pairs against one another between the two auxiliary longitudinal supports (14, 14') of the bogie frame (12) and the bogie pin (32) projecting downwards from the floating cross-member (8, 38, 48).

12. A device according to any of claims 1 - 11, characterised in that the two transverse pneumatic springs (33, 33'), which are intrinsically unstable, serve as an energy store (49) which supplies the rest of the system with the energy required for the tilting operation for overcoming the parasitic stiffness.

13. A device according to any of claims 1 to 12, characterised in that the two transverse pneumatic springs (33, 33') are preferably interconnected and communicate via a throttle orifice (53).

14. A device according to any of claims 2 - 13, characterised in that a transverse pneumatic spring (33, 33') comprises a roll bellows (54, 54') which is clamped between an outer guide (55, 55') secured to the bogie pin (32) and a cone (56, 56') secured to the auxiliary longitudinal support (14, 14') of the bogie frame (12).

15. A device according to any of claims 1 - 14, characterised in that by varying the stiffness of the energy store (49) in co-operation with the four-bar linkage (4), the tilt of the superstructure (1) can be given a value comparable with that for an active tilting device.

16. A device according to claim 14 or 15, characterised in that the cone (56, 56') and the outer guide (55, 55') are shaped so as to alter the effective area of the transverse pneumatic springs (33, 33'), so as to vary the stiffness of the energy store (49).

17. A device according to any of claims 1 to 16, characterised in that the transverse pneumatic springs (33, 33'), as a result of special embodiments, either optionally or cumulatively comprise an integrated locking drive, a vertical emergency support or anti-lifting device and a speed-dependent transverse clearance limitation of the superstructure (1) when travelling round bends.

18. A device according to any of claims 1 - 17, characterised in that, for the purpose of integrated locking drive between the bogie (2) and the superstructure (1), roll bellows (54, 54') on the two transverse pneumatic springs (53, 53') are provided on their inside with horizontally opposite drive surfaces (57, 57' and 58, 58') which overlap the largest-diameter region of the cones (56, 56').

19. A device according to claim 18, characterised in that the free longitudinal clearance and the required stiffness for integrated locking drive are ensured by providing the drive surfaces (57, 57, and 58, 58') with rubber or plastics pads and/or by appropriate shaping of the respective region on the outer guides (55, 55').

20. A device according to claim 18 or 19, characterised in that, for the purpose of integrated anti-lifting device or emergency support between the superstructure (1) and the bogie (2), the roll bellows (54, 54') on the two transverse pneumatic springs (33, 33') are provided on their inside with vertically opposite abutment surfaces (59, 59' and 60, 60') which overlap the largest-diameter region of the cones (56, 56').

21. A device according to claim 20, characterised in that the abutment surfaces (59, 59' and 60, 60') are formed with rubber or plastics pads and/or the respective region on the outer guides (55, 55') is shaped so as to provide integrated emergency support and anti-lifting device, allowing the superstructure (1) to tilt even when the transverse pneumatic springs (33, 33') are not pressurised.

22. A device according to any of claims 14 to 21, characterised in that the outer guide (55, 55') of the transverse pneumatic springs (33, 33') is advantageously made oval for the opposite locking (57, 58) respectively offset by 90°, of the integrated longitudinal locking and abutments (59, 60) of the integrated emergency support/anti-lifting device.

23. A device according to any of claims 1 - 11, 15 and 19, characterised in that an energy store without the transverse pneumatic springs (33, 33') is formed only by the superstructure suspension (16), in which the pneumatic springs (18, 18') have negative transverse stiffness.

24. A device according to any of claims 2 to 22, characterised in that at least one roller (45) is centrally disposed on the floating cross-member (8, 38, 48) and is paired with an abutment (46) shaped so as to determine the transverse characteristic, and brings about a passive tilt of the superstructure (1), e.g. when the transverse pneumatic springs (33, 33') are in the pressureless state.

25. A device according to claim 24, characterised in that the pairing of the roller (45) and abutment (46) takes over the longitudinal eccentric emergency support of the superstructure (1) in the event of travel round a bend when the pneumatic springs (18, 18') of the superstructure suspension (16) are operated without pressure.

26. A device according to claim 24 or 25, characterised in that the pairing of the roller (45) and abutment (46) compensate the changes in wheel load occurring during operation of the emergency springs (17, 17') and increases the protection against derailment, in the case of the respective wheel of a leading wheelset (11) on the outside of the curve when the bogie (2) is leading.

27. A device according to any of claims 2 - 26, characterised in that at least four anti-lifting devices (47) are disposed on the floating cross-member (8, 38, 48) and prevent the cross-member (8, 38, 48) from tilting relative to parts of the superstructure (1).

28. A device according to any of claims 14 - 22 or 24 - 27, characterised in that the transverse pneumatic springs (33, 33'), controlled by a change-over valve (63) operating in dependence on speed, are used to limit the transverse clearance of the superstructure (1) when travelling round bends.

29. A device according to claim 28, characterised in that the change-over valve (63), above a given speed, is moved by an electric pulse into a top position at which the two pneumatic springs (33, 33') are directly connected and communicate via a throttle orifice (53).

30. A device according to claim 28 or 29, characterised in that the change-over valve (63), when in a bottom position, is in a state without voltage, at which, in a lower speed range, the two transverse pneumatic springs (33, 33') are connected crosswise to the two position valves (62, 62') which tap the transverse travel of the floating cross-member (8, 38, 48).

31. A method of modifying an existing bogie comprising a longitudinal locking in a bogie comprising a device according to claim 1, characterised in that the longitudinal locking, consisting of a lemniscate yoke (50), two longitudinal rods (51, 51') and a bogie pin (52) incorporates an energy store (49) which has negative stiffness and comprises two transverse pneumatic springs (33, 33') disposed horizontally opposite one another between a bogie pin (32) and the two auxiliary longitudinal supports (14, 14').

32. A device according to claim 31, characterised in that the pneumatic springs (18, 18') of a superstructure suspension (16) are made unstable in the transverse direction, so that they have negative stiffness resulting in the supporting action of an energy store for a mechanical system, e.g. a four-bar linkage (4).

33. A device according to claim 31 or 32, for the purpose of passive tilting of the superstructure of a rail vehicle when travelling round bends at high speeds, characterised in that in order to overcome the parasitic stiffness of a mechanical system, e.g. a four-bar linkage (4), the energy stored in an energy store (49) is delivered under the control of a change-over valve (63) operating in dependence on the speed.

34. A device preferably according to any of claims 31 to 33, characterised in that the energy supply from an energy store (49) assists tilting of the superstructure (1) during travel round bends, and the tilt of the superstructure towards the interior of the bend is comparable with that attainable otherwise only by means of an active tilting system.

35. A device according to any of claims 31 to 34, characterised in that a change-over valve (63) releases an energy store (49) in which the two transverse pneumatic springs (33, 33') communicate with one another and are connected in dependence on the speed by a control pulse directly via a throttle orifice (53).

36. A method according to any of claims 31 to 3.., characterised in that a change-over valve (63) interrupts an energy store (49) in which the two transverse pneumatic springs (33, 33') are connected to the position valves (62, 62') by a control pulse in dependence on the speed.

Revendications

1. Dispositif pour la compensation de la position inclinée de la caisse de wagon d'un véhicule sur rails dans un parcours en courbe avec des vitesses élevées au moyen d'un système d'inclinaison passif, ayant un compensateur d'inclinaison (3), qui présente un quadrilatère articulé (4), qui reste en liaison fonctionnelle avec un accumulateur d'énergie (49), lequel annule les rigidités parasitaires du compensateur d'inclinaison (3) et, lors de parcours en courbe dans une voie (10) surélevée, la tendance d'une caisse de wagon (1) à l'inclinaison vers l'extérieur de courbe est compensée, de sorte qu'un contour de caisse de wagon (61), lequel présente en section transversale au moins trois côtés déterminants approximativement un rectangle ou un carré et une ligne de terminaison supérieure, s'insère sans renfoncement nécessité par l'inclinaison transversale dans un gabarit (9) prédéterminé, caractérisé en ce que le compensateur d'inclinaison présente un quadrilatère articulé (4), qui couplé avec un accumulateur d'énergie (49) engendre une inclinaison de la caisse de wagon (1) vers l'intérieur de courbe, où, celle-ci prend appui sur une suspension à ressorts transversale supplémentaire (23).

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le quadrilatère articulé (4) est formé d'au moins un stabilisateur de roulis (5), des deux appuis articulés (6, 6') et d'une traverse (8, 36, 48) agencée flottante, qui possède en son milieu un pivot de bogie (32), qui vient en prise dans l'accumulateur d'énergie (49).

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les deux appuis articulés (6, 6') sont inclinés convergents vers le haut et fixés à une traverse (8, 38, 48) agencée flottante dans les points d'articulation (31, 31'), de telle sorte que lors de parcours en courbe, chaque fois les appuis articulés (6, 6') se disposent vers l'extérieur de courbe et la traverse (8, 38, 48) impose un mouvement de rotation dirigé horizontalement.

4. Dispositif selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'une traverse (8, 38, 48) est logée flottante entre une suspension à ressorts de caisse de wagon (16) et une suspension à ressorts transversale supplémentaire (23, 43) mise en service en série avec celle-ci et le pivotement vers l'extérieur de la caisse de wagon (1) au-dessus du bogie (2) suite au parcours en courbe est absorbé par la suspension à ressorts transversale supplémentaire (23, 43).

5. Dispositif selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'une suspension à ressorts supplémentaire (23, 43) présente une caractéristique linéaire, progressive ou dégressive, et est ainsi dimensionnée, que la rigidité transversale de l'ensemble du système accepte une valeur optimale pour le confort de transport en direction transversale réduite sur le centre de gravité (S) de la caisse de wagon (1), de par exemple 0,5 Hz.

6. Dispositif selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'une suspension à ressorts transversale supplémentaire (23) est constituée de ressorts transversaux supplémentaires (19, 20, 21, 22) et (19', 20', 21', 22') agencés au-dessus et au-dessous d'une traverse (8, 38) flottante et mis sous tension, par paires, chacun avec une vis de tension (24, 25) et (24', 25').

7. Dispositif selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'une suspension à ressorts transversale supplémentaire (43) est constituée de ressorts transversaux supplémentaires (39, 40, 41, 42) agencés au-dessus d'une traverse (48) flottante.

8. Dispositif selon une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'une traverse (8, 38, 48) flottante est reliée, soit avec deux éléments de direction longitudinaux (34, 34') se trouvant à l'extérieur, agencés symétriquement ponctuellement ou en rotation, soit avec un élément de direction longitudinal (35) central, chaque fois par l'intermédiaire de logements d'articulation (36), avec la caisse de wagon (1).

9. Dispositif selon une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'entre une caisse de wagon (1) et une traverse (8, 38, 48) flottante, est prévue une butée transversale (26) élastique, consistant en deux amortisseurs transversaux (27, 27') avec les surfaces de butée (28, 28').

10. Dispositif selon une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'une tige de régulation de niveau (7, 7') est agencée entre le quadrilatère articulé (4) fixé au stabilisateur de roulis (5) et le châssis de bogie (12), laquelle n'est aucunement soumise à des influences provenant de l'inclinaison de la caisse de wagon (1) ou de mouvements transversaux et de pivotements vers l'extérieur du bogie (2), et dont la tige de mesure (37) consiste en une tige unique sans agencement de compensation.

11. Dispositif selon une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'accumulateur d'énergie (49) présente une rigidité négative et consiste en des coussins d'air transversaux (33, 33') agencés horizontalement, qui assistent une inclinaison d'une caisse de wagon (1) vers l'intérieur de la courbe prédéterminée par la cinématique du quadrilatère articulé (4), et qui sont serrés par paires à l'opposé les uns des autres entre les deux supports longitudinaux auxiliaires (14, 14') du châssis de bogie (12) et le pivot de bogie (32) faisant saillie à partir du dessous de la traverse (8, 38, 48) agencée flottante.

12. Dispositif selon une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les deux coussins d'air transversaux (33, 33') instables en soi travaillent comme accumulateur d'énergie (49), qui délivre l'énergie requise pour l'opération d'inclinaison pour la domination des rigidités parasitaires au reste du système.

13. Dispositif selon une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que les deux coussins à air transversaux (33, 33') sont reliés en communiquant l'un avec l'autre, de façon préférée, par l'intermédiaire d'un diaphragme d'étranglement (53).

14. Dispositif selon une des revendications 2 à 13, caractérisé en ce qu'un coussin d'air transversal (33, 33') présente un soufflet de rouleau (54, 54'), qui est serré entre un guidage (55, 55') extérieur fixé au pivot de bogie (32) et un cône (56, 56') fixé au support longitudinal auxiliaire (14, 14') du châssis de bogie (12).

15. Dispositif selon une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que grâce à une variation de la rigidité de l'accumulateur d'énergie (49), en jeu commun avec le quadrilatère articulé (4), l'angle d'inclinaison de la caisse de wagon (1) peut accepter la valeur comparable d'un agencement d'inclinaison actif.

16. Dispositif selon une des revendications 14 et 15, caractérisé en ce qu'avec la conformation du cône (56, 56') et du guidage extérieur (55, 55'), un changement de la surface active des coussins à air transversaux (33, 33') a lieu, grâce à quoi la rigidité de l'accumulateur d'énergie (49) peut être modifiée.

17. Dispositif selon une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que les coussins à air transversaux (33, 33'), grâce à des formes de constitution particulières, maintiennent lors de parcours en courbe, soit au choix, soit cumulativement, un entraînement longitudinal intégré, une venue en appui de secours verticale/sécurité de soulèvement verticale et une limitation de jeu transversale de la caisse de wagon (1) en fonction de la vitesse.

18. Dispositif selon une des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que des soufflets de rouleaux (54, 54') des deux coussins à air transversaux (33, 33'), pour un entraînement longitudinal intégré entre bogie (2) et caisse de wagon (1), présentent à leur côté intérieur, des surfaces d'entraînement (57, 57') et (58, 58') horizontales, se trouvant à l'opposé et recouvrant la région du plus grand diamètre des cônes (56, 56').

19. Dispositif selon la revendication 18, caractérisé en ce que grâce à la constitution des surfaces d'entraînement (57, 57') et (58, 58') avec des amortisseurs en caoutchouc ou en matière synthétique et/ou grâce à une conformation appropriée chaque fois de la région aux guidages (55, 55') extérieurs, le jeu longitudinal et les rigidités requises pour un entraînement longitudinal intégré sont prévus.

20. Dispositif selon la revendication 18 ou la revendication 19, caractérisé en ce que les soufflets de rouleaux (54, 54') des deux coussins à air transversaux (33, 33'), pour une sécurité de soulèvement/venue en appui de secours intégrée, entre caisse de wagon (1) et bogie (2), présentent à leur côté intérieur, des surfaces de butée (59, 59') et (60, 60') verticales, se trouvant à l'opposé et recouvrant la région du plus grand diamètre des cônes (56, 56').

21. Dispositif selon la revendication 20, caractérisé en ce que grâce à la constitution des surfaces de butée (59, 59') et (60, 60') avec des amortisseurs de caoutchouc ou de matière synthétique et/ou grâce à une conformation appropriée chaque fois de la région aux guidages (55, 55') extérieurs, une venue en appui de secours/sécurité de soulèvement intégrée est prévue, laquelle permet une inclinaison de la caisse de wagon (1), aussi dans l'état sans pression des coussins à air transversaux (33, 33').

22. Dispositif selon une des revendications 14 à 21, caractérisé en ce que le guidage extérieur (55, 55') des coussins à air transversaux (33, 33'), pour les entraînements (57, 58) situés à l'opposé, décalés chaque fois de 90°, de l'entraînement longitudinal et butées (59, 60) de l'appui de secours/sécurité de soulèvement intégrés, est constitué avec avantage ovale.

23. Dispositif selon une des revendications 1 à 11, 15, 19 , caractérisé en ce qu'un accumulateur d'énergie est formé sans les coussins d'air transversaux (33, 33'), uniquement par la suspension à ressorts de la caisse de wagon (16), dont les coussins (18, 18') présentent une rigidité transversale négative.

24. Dispositif selon une des revendications 2 à 22, caractérisé en ce qu'au moins un rouleau (45) agencé centralement à la traverse flottante (8, 38, 48) est prévu, qui s'apparie avec une butée (46) déterminant par sa conformation la caractéristique transversale, permet une inclinaison passive de la caisse de wagon (1), par exemple dans l'état sans pression des coussins à air transversaux (33, 33').

25. Dispositif selon la revendication 24, caractérisé en ce que l'appariement de rouleau (45) et de butée (46) encaisse l'appui de secours de la caisse de wagon (1) excentré longitudinalement, dans le cas d'un parcours en courbe, lors d'exploitation sans pression des coussins à air (18, 18') de la suspension à ressorts de caisse de wagon (16).

26. Dispositif selon la revendication 24 ou la revendication 25, caractérisé en ce que l'appariement de rouleau (45) et de butée (46) compense les changements de charge de roue survenant lors d'exploitation des ressorts de secours (17, 17') et accroît la sécurité au déraillement, chaque fois, de la roue à l'extérieur de la courbe d'un jeu de roues guidant (11) lors d'un bogie (2) avançant.

27. Dispositif selon une des revendications 2 à 26, caractérisé en ce qu'à la traverse (8, 38, 48) flottante, au moins quatre sécurités de soulèvement (47) sont adjointes, qui empêchent un basculement de la traverse (8, 38, 48) vis à vis de parties de la caisse de wagon (1).

28. Dispositif selon une des revendications 14 à 22, 24 à 27, caractérisé en ce que les coussins à air transversaux (33, 33'), commandés avec une vanne de commutation (63) travaillant en dessous de la vitesse, rendent possible une limitation de jeu transversal de la caisse de wagon (1) lors de parcours en courbe.

29. Dispositif selon la revendication 28, caractérisé en ce que la vanne de commutation (63), à partir d'une certaine vitesse, est translatée par une impulsion électrique dans une position supérieure, à laquelle les deux coussins à air (33, 33') sont reliés directement l'un à l'autre en communiquant par l'intermédiaire d'un diaphragme d'étranglement (53).

30. Dispositif selon la revendication 28 ou la revendication 29, caractérisé en ce que la vanne de commutation (63) présente dans une position inférieure un état sans tension, dans lequel, dans une plage de vitesses basse, les deux coussins à air transversaux (33, 33') sont reliés par croisement avec les deux vannes de position (62, 62') relevant la trajectoire transversale de la traverse (8, 38, 48) flottante.

31. Procédé pour la modification d'un bogie constitué avec un entraînement longitudinal, dans un bogie avec un dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'entraînement longitudinal, consistant en un élément cambré en lemniscate (50), de tige de direction (51, 51') et un pivot de bogie (52), incorpore un accumulateur d'énergie (49) présentant une rigidité négative, qui présente deux coussins à air transversaux (33, 33') agencés à l'opposé, horizontaux, entre un pivot de bogie (32) et les deux supports longitudinaux auxiliaires (14, 14').

32. Procédé selon la revendication 31, caractérisé en ce que l'on exécute les coussins à air (18, 18') instables en direction transversale d'une suspension de caisse de wagon (16), de sorte qu'ils présentent une rigidité négative et par suite fournissent l'effet de soutien d'un accumulateur d'énergie pour un système mécanique, par exemple un quadrilatère articulé (4).

33. Procédé selon la revendication 31 ou la revendication 32, en vue d'inclinaison passive de la caisse de wagon d'un véhicule sur rails lors de parcours en courbe avec des vitesses élevées, caractérisé en ce que pour surmonter les rigidités parasitaires d'un système mécanique, par exemple d'un quadrilatère articulé (4), l'énergie emmagasinée dans un accumulateur d'énergie (49) est délivrée par l'intermédiaire d'une vanne de commutation (63) commandée, travaillant en fonction de la vitesse.

34. Procédé, de façon préférée selon une des revendications 31 à 33, caractérisé en ce qu'avec l'amenée d'énergie à partir d'un accumulateur d'énergie (49), une inclinaison de la caisse de wagon (1) lors de parcours en courbe est soutenue et l'angle d'inclinaison de la caisse de wagon adopte des valeurs comparables vers l'intérieur de la courbe, comme elles sont par ailleurs seulement obtenables avec un système d'inclinaison actif.

35. Procédé selon une des revendications 31 à 34, caractérisé en ce qu'une vanne de commutation (63) libère un accumulateur d'énergie (49), dans lequel les deux coussins à air transversaux (33, 33') sont reliés l'un avec l'autre en communiquant, en fonction de la vitesse, par impulsion de commande, directement par l'intermédiaire d'un diaphragme d'étranglement (53).

36. Procédé selon une des revendications 31 à 34, caractérisé en ce qu'une vanne de commutation (63) interrompt un accumulateur d'énergie (49), dans lequel les deux coussins à air transversaux (33, 33') sont reliés, en fonction de la vitesse, par impulsion de commande, avec les vannes de position (62, 62').

Zeichnung