Steueranordnung für eine Einrichtung zum Neigen des Wagenkastens gegenüber dem Fahrgestell eines Schienenfahrzeuges Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steueranord nung für eine mittels steuerbarer Antriebsorgane be- tätigbare Einrichtung zum Neigen des Wagenkastens gegenüber dem Fahrgestell eines Schienenfahrzeuges.
Zur Verbesserung des Fahrkomfortes von insbeson dere schnellfahrenden Schienenfahrzeugen ist es bekannt, den Wagenkasten über eine Einrichtung auf dem Fahr werk bzw. den Drehgestellen anzuordnen, die insbeson dere bei Kurvenfahrt ein Neigen des Wagenkastens gegenüber dem Fahrwerk gestattet. Solche Einrichtun gen sind z. B. Pendelaufhängungen und -Abstützungen sowie hydraulische oder pneumatische Federungen. Die Neigung des Wagenkastens wird dabei vorteilhafterweise durch steuerbare Antriebsorgane herbeigeführt, damit sie von der Wagenbelastung nicht beeinflusst wird.
Die Steuerung der Antriebsorgane erfolgt durch eine Steuer anordnung, die in Abhängigkeit der bei der Kurven fahrt auftretenden Fliehbeschleunigung die Neigung und auf geraden Fahrstrecken eine exakte Mitteleinstellung des Wagenkastens herbeiführt. Im Zusammenhang mit Luftfederungs-Neigungseinrichtungen sind bereits einige derartige Steueranordnungen bekanntgeworden. Diese sind jedoch sehr kompliziert und aufwendig und besitzen auch nicht die für einen sicheren Betrieb erforderlichen Kontroll- und Korrektureinrichtung.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu grunde, eine einfache zuverlässig arbeitende Steueranord nung zu schaffen, die auch die erforderlichen Korrektur- und Kontrolleinrichtungen aufweist.
Die erfindungsgemässe Steueranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsorgane zwei gegen läufig arbeitende, hydraulische oder pneumatische Ar beitszylinder sind, von denen jeder über eine Druck leitung mit je einem Steuerzylinder verbunden ist, wo bei die Steuerzylinder durch einen Stellantrieb über ein Gestänge gegenläufig betätigbar sind und der Stellantrieb von einer im Wagenkasten angeordneten fliehbeschleu nigungsabhängigen Schalteinrichtung entsprechend der einzustellenden Wagenkastenneigung in der einen oder anderen Richung einschaltbar ist.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Er findung sind die Druckleitungen über eine mittels eines Magnetventils verschliessbare Verbindungsleitung mitein ander verbindbar, wobei das Magnetventil die Verbin dungsleitung bei erregter Magnetwicklung entgegen der Kraft einer Feder verschlossen hält.
Auf der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausführungs beispiel der Erfindung dargestellt, welches im folgen den näher beschrieben wird. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Neigungs einrichtung, bei welcher der Wagenkasten mittels Rollen abgestützt ist, Fig. 2 eine schematische Darstellung des hydrau lischen Teils der Steueranordnung und Fig. 3 ein Schaltschema der elektrischen Apparate der Steueranordnung.
In der Fig. 1 ist mit 1 ein Wagenkasten eines Schie nenfahrzeuges bezeichnet, der auf den ihm gegenüber undrehbaren Teil 2 der Wiege eines nicht weiter dar gestellten Drehgestelles abgestützt ist. Die Abstützung erfolgt über zwei am Wiegenteil 2 drehbar gelagerten Rollen 3, 4, auf welchen der Wagenkasten 1 über an ihm befestigte, kreisförmig gewölbte Laufflächen 5, 6 aufliegt. In Ansicht liegen die beiden Laufflächen 5, 6 auf einem Kreis, dessen Mittelpunkt 7 in der vertikalen Mittelebene-8 des Schienenfahrzeuges liegt. Der Wagen kasten 1 ist somit um die durch diesen Kreismittel punkt 7 gelegte Wagenlängsachse 9 nach beiden Seiten neigbar.
Zwischen den Abstützorganen 3, 5 und 4, 6 sind zwei gegenläufig arbeitende hydraulische Arbeitszylin der 10, 11 angeordnet. Dabei ist jeweils die eine Seite dieser Arbeitszylinder 10, 11 in der Wagenmitte mittels eines Lagerbockes 12 am Wiegenteil 2 und die andere Seite je am Tragstück einer der beiden Laufflächen 5 bzw. 6 gelenkig gelagert. Parallel zu den beiden Ar beitszylindern 10,<B>11</B> sind Zugfedern 13, 14 am Lager bock 12 und an den Tragstücken der Laufflächen 5, 6 befestigt. Ferner sind zwischen dem Wagenkasten 1 und dem Wiegenteil 2 Stossdämpfer 15, 16 eingebaut.
Gemäss Fig. 2 steht der Arbeitszylinder 10 über eine mit Druckflüssigkeit gefüllte Druckleitung 17 mit einem Steuerzylinder 19 und der Arbeitszylinder 11 über eine mit Druckflüssigkeit gefüllte Druckleitung 18 mit einem Steuerzylinder 20 in Verbindung. Die Arbeits zylinder 10, 11 besitzen Kolben 10.1 bzw. 11.1 und Kolbenstangen 10.2 bzw. 11.2. Die Steuerzylinder 19, 20 weisen Kolben 19.1 bzw. 20.1 und Kolbenstangen 19.2 bzw. 20.2 auf. Die Steuerzylinder 19, 20 werden von einem aus einem drehrichtungsumkehrbaren Elek tromotor 21 und einem selbsthemmenden Getriebe 22 gebildeten Stellantrieb über ein aus einem doppelarmi- gen Hebel 23 bestehenden Gestänge betätigt.
Die beiden Steuerzylinder 19, 20 sind über den doppelarmigen Hebel 23 miteinander zwangläufig mechanisch verbun den und führen daher beim Einschalten des Stellmotors 21 eine gegenläufige Bewegung aus. Da über dem Wagenkasten 1 auch die Arbeitszylinder 10, 11 mecha nisch starr miteinander verbunden sind, führen auch diese immer eine gegenläufige Bewegung aus. Die bei den Druckleitungen 17, 18 sind durch eine Verbindungs leitung 24 miteinander verbunden, die mittels eines elek trisch gesteuerten Magnetventils 25 verschliessbar ist. Bei Erregung der Magnetwicklung 25.1 schliesst dieses Magnetventil 25.
Der Magnetwicklung 25.1 ist ein elek trischer Kondensator 25.2 parallel geschaltet, der beim Abschalten der Magnetwicklung 25.1 das Öffnen des Magnetventils 25 verzögert. In die Offenstellung wird das Magnetventil 25 durch eine Feder 25.3 gebracht.
Mit 26 ist ein Druckflüssigkeitsbehälter bezeichnet. An jeder Druckleitung 17, 18 ist je ein überdruck- ventil 27 bzw. 28 angeschlossen, deren gemeinsame Ab gangsleitung 29 in den Druckflüssigkeitsbehälter 26 mündet. Mittels einer Pumpe 30 kann Druckflüssigkeit aus dem Behälter 26 in die Druckleitungen 17, 18 ge pumpt werden. Zu diesem Zweck ist die Pumpe 30 in eine vom Behälter 26 über je ein Rückschlagventil 31, 32 in die beiden Druckleitungen 17, 18 mündende Leitung 33 eingesetzt. Das Ein- und Ausschalten der Pumpe 30 erfolgt durch Druckwächter 34, 35, von welchen je einer an eine der Druckleitungen 17, 18 angeschlossen ist.
Diese Druckwächter 34, 35 besitzen je einen elektrischen Kontakt 34.1, 35.1, welcher ge schlossen wird, sobald der Druck in der zugeordneten Druckleitung 17 bzw. 18 unter einen bestimmten Wert abgesunken ist. Am Druckflüssigkeitsbehälter 26 ist ein Schwimmerschalter 36 angeordnet, der einen Kontakt 36.1 schliesst, wenn der Flüssigkeitsstand unter einen bestimmten Wert abgesunken ist.
An jeder Kolbenstange 10.2, 11.2, 19.2, 20.2 der Arbeitszylinder 10, 11 und der Steuerzylinder 19, 20 ist eine Schaltkurve 10.3 bzw. 11.3 bzw. 19.3 bzw. 20.3 zur Betätigung von die Stellung dieser Kolbenstangen überwachenden elektrischen Schaltern 37, 38, 39, 40, 41, 42 befestigt. Dabei sind der Schaltkurve 10.3 die Schalter 37, 39 der Schaltkurve 11.3 die Schalter 38, 40, der Schaltkurve 19.3 der Schalter 41 und der Schaltkurve 20.3 der Schalter 42 zugeordnet. Die Schal ter 37, 38, 41, 42 bleiben unbetätigt, solange die ihnen entsprechenden Kolbenstangen 10.2, 11.2, 19.2, 20.2 nicht über ihre Mittelstellungen aus den Zylindern 10. 11, 19, 20 heraustreten.
Die Schalter 37, 38 weisen je zwei im unbetätigten Zustand geöffnete Kontakte 37.1, 37.2 bzw. 38.1, 38.2 auf. Die Schalter 41, 42 besitzen je einen im unbetätigten Zustand geöffneten Kontakt 41.1 bzw. 42.1 und je einen in diesem Zustand geschlossenen Kontakt 41.2 bzw. 42.2. Die Schalter 39, 40 sind Endschalter, welche betätigt werden, wenn die entsprechende Kolbenstange 10.2 bzw. 11.2 bis in die Endstellung aus dem Zylinder 10 bzw. 11 heraustritt. Diese Endschalter 39, 40 besitzen je einen im unbe- tätigten Zustand geschlossenen Kontakt 39.1 bzw. 40.1.
Im Schaltschema der Fig. 3 ist mit + die positive und mit - die negative Klemme einer Gleichspannungs quelle bezeichnet. 21.1 und 21.2 sind Schaltschütze zur Einschaltung des Elektromotors 21 in je einer seiner beiden Drehrichtungen. Beim Erregen des Schützes 21.1 wird der Elektromotor 21 in derjenigen Drehrichtung eingeschaltet, welche ein Eintauchen der Kolbenstange 19.2 in den Steuerzylinder 19 und daher ein Heraus treten der Kolbenstange 10.2 aus dem Arbeitszylinder 10 bewirkt. Beim Erregen des Schützes 21.2 wird der Stellmotor in umgekehrter Drehrichtung eingeschaltet, so dass die Kolbenstangen 19.2 und 10.2 eire gegen läufige Bewegung ausführen und die Kolbenstange 20.2 in den Steuerzylinder 20 eintaucht, während die Kolben stange 11.2 aus dem Arbeitszylinder 11 hervortritt.
Die Schütze 21.1, 21.2 werden von einer fliehbeschleu nigungsabhängigen Schalteinrichtung 43 betätigt, welche im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Pendelschalt- einrichtung ausgebildet ist. Diese Pendelschalteinrich- tung 43 besteht aus zwei Schaltern 44, 45, die durch ein Pendel 46 betätigbar sind, welches im Wagenkasten 1 frei pendelnd aufgehängt ist und einen Massenkörper 46.1 besitzt.
Die Schalter 44, 45 werden je durch eine Feder 44.1 bzw. 45.1 in der unbetätigten Stellung ge halten und besitzen je einen in dieser Stellung geöff neten Kontakt 44.2 bzw. 45.2 und je einen in dieser Stellung geschlossenen Kontakt 44.3 bzw. 45.3. Mit 47 ist ein Schalter bezeichnet, der in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit des Schienenfahrzeuges betätigt wird. Es wird geschlossen, wenn diese Geschwindigkeit einen bestimmten Wert, z. B. 50 km/Std. übersteigt. Dieser Schalter 47 soll vermeiden, dass die Steuerung auch bei Rangierfahrten, wo ein schneller Wechsel der Kastenneigung stattfinden würde, arbeitet.
Das Dreh richtungsschütz 21.1 ist einschaltbar über einen Strom kreis, in welchem der Schalter 47, der Kontakt 44.2 und der Endkontakt 39.1 in Reihe geschaltet sind, oder über einen Stromkreis, in welchem in Reihe zum Kon takt 45.3 die Parallelschaltung des Kontaktes 38.1 mit der Reihenschaltung der Kontakte 38.3 und 41.1 liegen. Das andere Drehrichtungsschütz 21.2 ist einschaltbar über einen Stromkreis, in welchem der Schalter 47, der Kontakt 45.2 und der Endkontakt 40.1 in Reihe liegen, oder über einen Stromkreis, in welchem in Reihe zum Kontakt 44.3 die Parallelschaltung des Kontaktes 37.1 mit der Reihenschaltung der Kontakte 37.3 und 42.1 geschaltet sind.
Zwischen den Klemmen + und - der Gleichspan nungsquelle sind ferner in parallelen Stromkreisen die Parallelschaltung der Erregerwicklung 25.1 mit dem Kondensator 25.2 des Magnetventils 25, ein Einschalt schütz 30.1 der Pumpe 30 und eine Kontrollampe 48 geschaltet. Im Stromkreis der Parallelschaltung der Wick lung 25.1 mit dem Kondensator 25.2 liegen in parallelen Stromzweigen die Reihenschaltung der Kontakte 41.2, 42.2, der Kontakt 37.2 und der Kontakt 38.2. Im Stromkreis des Einschaltschützes<B>30.1</B> liegt die Par allelschaltung der beiden Kontakte 34.1, 35.1 der Druckwächter 34, 35 und im Stromkreis der Kontroll- lampe 48 der Kontakt 36.1 des Schwimmerschalters 36.
Die beschriebene Steueranordnung arbeitet wie folgt: Es sei angenommen, dass sich das Schienenfahrzeug mit grosser Fahrgeschwindigkeit auf einer geraden Fahr strecke bewege und die Steueranordnung für die Be tätigung der Neigungsbewegung des Wagenkastens 1 in Betrieb gesetzt sei. Der Wagenkasten 1 befindet sich dann in der in Fig. 1 gezeichneten Stellung. Der Schal ter 47 ist geschlossen. Die Wicklung 25.1 wird über die Schalter 41.2, 42.2 erregt, so dass das Magnetventil 25 die Verbindungsleitung 24 geschlossen hält. Im übri gen befinden sich alle Apparate in den in den Fig. 2 und 3 gezeigten Stellungen.
Fährt nun das Schienenfahrzeug in eine Linkskurve ein, so wird das Pendel 46 unter der Wirkung der auf tretenden Fliehbeschleunigung nach rechts ausgelenkt. Der Massenkörper 46.1 betätigt dabei den Schalter 45, so dass der Kontakt 45.2 geschlossen und der Kontakt 45.3 geöffnet wird. über Schalter 47, Kontakt 45.2 und Endkontakt 40.1 spricht nun das Schütz 21.2 an und schaltet den Elektromotor 21 ein. über den Steuer zylinder 20 wird nun das Flüssigkeitsvolumen im Ar beitszylinder 11 vergrössert, so dass dessen Kolbenstange 11.2 mehr und mehr aus dem Zylinder 11 heraustritt. Der Wagenkasten 1 wird dabei in Linksdrehung um seine Schwenkachse 9 geneigt.
Der Steuerzylinder 19 führt dabei eine zum Steuerzylinder 20 gegenläufige und der Arbeitszylinder 10 eine zum Arbeitszylinder 11 gegenläufige Bewegung aus. Die Kontakte 38.1, 38.2, 41.1 werden nun geschlossen und die Kontakte 38.3, 41.2 geöffnet, was jedoch ohne Wirkung bleibt. Bei einer eventuellen kurzzeitigen Unterbrechung des Strom kreises der Wicklung 25.1, welche eintreten kann, wenn der Kontakt 41.2 öffnet, bevor der Kontakt 38.2 ge schlossen hat, wird diese Wicklung<B>25.1</B> aus dem Kon densator 25.2 gespeist. Das Magnetventil 25 verbleibt daher auf jeden Fall in der Sperrstellung.
Der Wagenkasten 1 kann sich je nach Kurvenform und Fahrgeschwindigkeit bis in seine Endstellung neigen oder aber auf einer Zwischenstellung stehen bleiben, wenn die Neigung die Fliehbeschleunigung bis auf den Einstellwert der Feder 45.1 ausgeglichen hat oder der Druck des Massenkörpers 46.1 infolge geringer wer dender Fliehbeschleunigung vermindert wird. Geht der Wagenkasten 1 in die Endstellung, so wird der beim Erreichen dieser Stellung öffnende Endkontakt 40.1 die Stromzufuhr zum Schütz 21.2 unterbrechen und damit den Elektromotor 21 stillsetzen.
Wird die erforderliche Neigung früher erreicht, so verringert sich die vom Massenkörper 46.1 auf den Schalter 45 ausgeübte Kraft so weit, dass der Kontakt 45.2 geöffnet, jedoch der Kontakt 45.1 noch nicht geschlossen wird. Das Schütz 21.2 wird dann stromlos und der Elektromotor 21 still gesetzt. Bei Stillstand des Elektromotors 21 verbleibt der Wagenkasten 1 in der eingesteuerten Neigung, da das Getriebe 22 selbsthemmend ist. Sobald sich die auf dem Massenkörper 46.1 ausgeübte Fliehkraft so weit verringert, dass der Schalter 45 unter der Wirkung der Feder 45.1 in seine Ausgangslage zurückgeht, so schaltet Kontakt 45.3 über den geschlossenen Kontakt 38.1 das Schütz 21.1 ein.
Der Elektromotor 21 wird dadurch mit umgekehrter Drehrichtung eingeschaltet und bewirkt über die Steuerzylinder 19, 20 und die Arbeits zylinder 10, 11 die Rückstellung des Wagenkastens 1. Der Rückstellvorgang kann bei einer geringeren Nei gung unterbrochen werden. Erreicht der Wagenkasten 1 die Ausgangslage, so wird der Rückstellvorgang durch den Schalter 38 unterbrochen, der seinen Kontakt 38.1 öffnet. In analoger Weise arbeitet die Steueranordnung beim Befahren einer Rechtskurve. Es wird dann vom Massen körper 46.1 der Schalter 44 betätigt und dabei der Elektromotor 21 derart eingeschaltet, dass die Kolben stange 10.2 aus dem Arbeitszylinder 10 herausbewegt wird, wobei sich der Wagenkasten 1 in Rechtsdrehung um seine Schwenkachse 9 neigt.
Bei Stromausfall öffnet nach kurzer Zeit das Magnet ventil 25 den Verbindungsweg der Verbindungsleitung 24. Die beiden Druckleitungen 17, 18 sind dadurch mit einander verbunden. Der Wagenkasten 1 wird nun ge gebenenfalls mittels der Federn 13, 14 in die Mittel stellung zurückgeführt und in dieser Stellung gehalten. Wenn der Wagenkasten 1 mit einer Pendelaufhängung versehen ist, so kann er frei auspendeln, wobei die Ver bindungsleitung 24 zusammen mit den Arbeitszylindern 10, 11 und eventuell vorgesehenen Stossdämpfern 15, 16 diese Bewegung dämpfen. Die Steuerzylinder 19, 20 verbleiben in der bei Stromausfall eingenommenen Stel lung. Es kann daher vorkommen, dass beim Wieder einschalten des Stromes die Wagenkastenstellung bzw. die Stellung der Arbeitszylinder 10, 11 nicht mit der Stellung der Steuerzylinder 19, 20 übereinstimmt.
Im allgemeinen befindet sich hierbei der Wagenkasten 1 in der Mittelstellung, während die Stellung der Steuer zylinder 19, 20 einer bestimmten Neigung entspricht. Es ist dann z. B. der Kontakt 41.1 geschlossen und der Kontakt 41.2 geöffnet. Beim Wiedereinschalten des Stroms wird dabei die Wicklung 25.1 nicht erregt, so dass die Verbindungsleitung 24 offen bleibt. Dagegen wird über die Kontakte 47, 45.3, 38.3, 41.1 das Schütz 21.1 betätigt, wodurch der Elektromotor 21 die Steuer zylinder 19, 20 in die Mittelstellung zurückführt. So bald diese Stellung erreicht ist, öffnet Kontakt 41.1 und setzt den Elektromotor 21 still. Kontakt 41.2 schliesst dann, wodurch die Wicklung 25.1 erregt wird und das Magnetventil 25 die Verbindungsleitung 24 wieder ver schliesst. Die Steueranordnung ist dann wieder betriebs bereit.
Wenn jedoch beim Wiedereinschalten des Stromes der Wagenkasten 1 ausnahmsweise nicht in Mittelstel lung steht, so wird die Wicklung 25.1 sofort, z. B. über den Kontakt<B>38.2,</B> erregt. Die Verbindungsleitung 24 wird dann verschlossen. Die Einrichtung arbeitet nun nicht mehr einwandfrei, jedoch nur so lange, bis der Wagenkasten 1 das nächste Mal in Mittelstellung gelangt. Dies geschieht nach kurzer Zeit durch die bei der Fahrt zwangläufig auftretenden Fliehkrafteinflüsse. Dann wird sofort die Stromzufuhr zur Wicklung 25.1 unterbrochen und die Verbindungsleitung 24 geöffnet. Es erfolgt dann der oben beschriebene Einstellvorgang.
Die bei einem Leck oder sonstwie auftretenden Druckunterschiede in den Druckleitungen 17, 18 bewirken ebenfalls Fehl stellungen der Steuerzylinder 19, 20 bezüglich der Stel lungen der Arbeitszylinder 10, 11. Auch diese Fehl stellungen werden auf die gleiche Art auskorrigiert. Die betreffende Korrekturschaltung arbeitet unabhängig von der Bewegungsrichtung und stellt eine einwandfrei ar beitende automatsiche Kontroll- und Korrektureinrich tung für den hydraulischen Teil der Steueranordnung dar.
Wenn in einer der Druckleitungen 17, 18 der Druck unter einen bestimmten Wert absinkt, so schliesst der entsprechende Druckwächter 34 bzw. 35 seinen Kontakt 34.1 bzw. 35.1. Das Einschaltschütz 30.1 für die Pumpe 30 wird damit betätigt. Die Pumpe 30 drückt über die Rückschlagventile 31, 32 so lange Druckflüssigkeit in die Druckleitungen 17, 18, bis der Druckwächter 34 bzw. 35 den Kontakt 34.1 bzw. 35.1 wieder öffnet und damit das Einschaltschütz 30.1 zum Abfallen bringt. Ein eventueller Überdruck wird durch die Überdruck ventile 27, 28 in den Druckflüssigkeitsbehälter 26 ab geleitet.
Sinkt der Druckflüssigkeitsstand im Behälter 26 unter einen bestimmten Wert, so schliesst der Schwim merschalter 36 seinen Kontakt 36.1, der seinerseits den Stromkreis einer Kontrollampe 48 schliesst.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das be schriebene Ausführungsbeispiel. Sie ist auch anwend bar, wenn der Wagenkasten 1 über Pendelaufhängun gen oder -abstützungen oder auf Federungen oder Gleit- schuhen .auf dem Fahrwerk angeordnet ist. In dem in der Fig. 2 dargestellten Steuerungsteil kann auch ein pneumatisches Druckmittel angewendet werden. Die fliehbeschleunigungsabhängige Schalteinrichtung 43 kann aus einem zwischen zwei Federn gehaltenen Massen körper bestehen, der die beiden Schalter 44 und 45 betätigt. Anderseits kann diese Schalteinrichtung und eventuell der ganze elektrische und/oder hydraulische Steuerungsteil zur Steuerung mehrerer Neigungseinrich tungen verwendet werden.
Als Stehantrieb 21, 22 kann ein hydraulisches oder pneumatisches Stellglied verwen det werden. Der Schwimmerschalter 26 kann auch zur Unterbrechung der Stromzufuhr zum elektrischen Steue rungsteil und/oder zur Betätigung weiterer Alarmeinrich tungen dienen. Anstelle des in Abhängigkeit der Fahr geschwindigkeit betätigten Schalters 47 kann ein Schal ter gesetzt werden, der in Abhängigkeit der Schalthäufig keit des Elektromotors 21 arbeitet. Ein solcher Schalter würde dann die Steuerung bei Rangierfahrten unter brechen, nicht aber, wenn das Schienenfahrzeug eine ausgebaute Kurve langsam befährt oder auf dieser still steht.
Control arrangement for a device for tilting the car body relative to the chassis of a rail vehicle. The present invention relates to a control arrangement for a device, which can be operated by means of controllable drive elements, for tilting the car body relative to the chassis of a rail vehicle.
To improve the driving comfort of in particular fast-moving rail vehicles, it is known to arrange the car body via a device on the chassis or the bogies, which in particular allows tilting of the car body relative to the chassis when cornering. Such Einrichtun conditions are such. B. Pendulum suspensions and supports as well as hydraulic or pneumatic suspensions. The inclination of the car body is advantageously brought about by controllable drive elements so that it is not influenced by the load on the car.
The drive elements are controlled by a control arrangement which, depending on the centrifugal acceleration occurring when cornering, brings about the inclination and, on straight routes, an exact center setting of the car body. Some such control arrangements have already become known in connection with air suspension inclination devices. However, these are very complicated and expensive and also do not have the control and correction devices required for safe operation.
The present invention is based on the object of creating a simple, reliable control arrangement which also has the necessary correction and control devices.
The control arrangement according to the invention is characterized in that the drive elements are two hydraulic or pneumatic working cylinders working in opposite directions, each of which is connected to a control cylinder via a pressure line, where the control cylinders can be operated in opposite directions by an actuator via a linkage and the actuator can be switched on in one direction or the other by an inclination-dependent switching device arranged in the car body, depending on the car body inclination to be set.
According to a preferred embodiment of the invention, the pressure lines can be connected to one another via a connecting line that can be closed by means of a solenoid valve, the solenoid valve keeping the connecting line closed against the force of a spring when the magnet winding is energized.
In the accompanying drawing, an embodiment example of the invention is shown, which is described in more detail in the follow. 1 shows a schematic representation of an inclination device in which the car body is supported by means of rollers, FIG. 2 shows a schematic representation of the hydraulic part of the control arrangement and FIG. 3 shows a circuit diagram of the electrical apparatus of the control arrangement.
In Fig. 1, 1 denotes a car body of a Schie nenfahrzeuges, which is supported on the opposite non-rotatable part 2 of the cradle of a bogie is not presented further. The support takes place via two rollers 3, 4 rotatably mounted on the cradle part 2, on which the car body 1 rests via circularly curved running surfaces 5, 6 attached to it. In the view, the two running surfaces 5, 6 lie on a circle, the center 7 of which lies in the vertical center plane 8 of the rail vehicle. The car box 1 can thus be inclined to both sides about the car's longitudinal axis 9 placed through this center of the circle.
Between the support members 3, 5 and 4, 6 two counter-rotating hydraulic Arbeitszylin 10, 11 are arranged. One side of this working cylinder 10, 11 is in each case articulated in the middle of the carriage by means of a bearing block 12 on the cradle part 2 and the other side is articulated on the support piece of one of the two running surfaces 5 and 6, respectively. Parallel to the two working cylinders 10, 11, tension springs 13, 14 are attached to the bearing block 12 and to the support pieces of the running surfaces 5, 6. Furthermore, shock absorbers 15, 16 are installed between the car body 1 and the cradle part 2.
According to FIG. 2, the working cylinder 10 is connected to a control cylinder 19 via a pressure line 17 filled with pressure fluid, and the working cylinder 11 is connected to a control cylinder 20 via a pressure line 18 filled with pressure fluid. The working cylinders 10, 11 have pistons 10.1 and 11.1 and piston rods 10.2 and 11.2. The control cylinders 19, 20 have pistons 19.1 and 20.1 and piston rods 19.2 and 20.2, respectively. The control cylinders 19, 20 are actuated by an actuator formed from a reversible electric motor 21 and a self-locking gear 22 via a linkage consisting of a double-armed lever 23.
The two control cylinders 19, 20 are inevitably mechanically verbun with one another via the double-armed lever 23 and therefore perform an opposite movement when the servomotor 21 is switched on. Since the working cylinders 10, 11 are mechanically rigidly connected to one another via the car body 1, they also always perform an opposite movement. The at the pressure lines 17, 18 are connected to each other by a connection line 24 which can be closed by means of an electrically controlled solenoid valve 25. When the magnet winding 25.1 is excited, this magnet valve 25 closes.
The magnet winding 25.1 is connected in parallel with an elec tric capacitor 25.2, which delays the opening of the magnet valve 25 when the magnet winding 25.1 is switched off. The solenoid valve 25 is brought into the open position by a spring 25.3.
With a pressure fluid container is designated. A pressure relief valve 27 or 28 is connected to each pressure line 17, 18, the common output line 29 of which opens into the pressure fluid container 26. By means of a pump 30, pressure fluid can be pumped from the container 26 into the pressure lines 17, 18. For this purpose, the pump 30 is inserted into a line 33 which opens from the container 26 via a check valve 31, 32 into the two pressure lines 17, 18. The pump 30 is switched on and off by pressure monitors 34, 35, one of which is connected to one of the pressure lines 17, 18.
These pressure monitors 34, 35 each have an electrical contact 34.1, 35.1, which is closed as soon as the pressure in the associated pressure line 17 or 18 has dropped below a certain value. A float switch 36 is arranged on the hydraulic fluid container 26 and closes a contact 36.1 when the fluid level has dropped below a certain value.
On each piston rod 10.2, 11.2, 19.2, 20.2 of the working cylinder 10, 11 and the control cylinder 19, 20 there is a switching curve 10.3 or 11.3 or 19.3 or 20.3 for actuating electrical switches 37, 38, 39, which monitor the position of these piston rods, 40, 41, 42 attached. The switches 37, 39 of the switching curve 11.3 are assigned the switches 38, 40, the switching curve 19.3 the switch 41 and the switching curve 20.3 the switch 42 are assigned to the switching curve 10.3. The scarf ter 37, 38, 41, 42 remain unactuated as long as the piston rods 10.2, 11.2, 19.2, 20.2 corresponding to them do not emerge from the cylinders 10. 11, 19, 20 beyond their middle positions.
The switches 37, 38 each have two contacts 37.1, 37.2 and 38.1, 38.2 which are open in the non-actuated state. The switches 41, 42 each have a contact 41.1 or 42.1 that is open in the non-actuated state and one contact 41.2 or 42.2 that is closed in this state. The switches 39, 40 are limit switches which are actuated when the corresponding piston rod 10.2 or 11.2 emerges from the cylinder 10 or 11 to the end position. These limit switches 39, 40 each have a contact 39.1 or 40.1 that is closed in the unactuated state.
In the circuit diagram of FIG. 3, + the positive and - denotes the negative terminal of a DC voltage source. 21.1 and 21.2 are contactors for switching on the electric motor 21 in one of its two directions of rotation. When the contactor 21.1 is energized, the electric motor 21 is switched on in the direction of rotation which causes the piston rod 19.2 to plunge into the control cylinder 19 and therefore the piston rod 10.2 to emerge from the working cylinder 10. When the contactor 21.2 is energized, the servomotor is switched on in the opposite direction of rotation, so that the piston rods 19.2 and 10.2 execute counter-rotating movement and the piston rod 20.2 plunges into the control cylinder 20, while the piston rod 11.2 emerges from the working cylinder 11.
The contactors 21.1, 21.2 are operated by an inclination-dependent switching device 43, which in the present exemplary embodiment is designed as a pendulum switching device. This pendulum switch device 43 consists of two switches 44, 45 which can be actuated by a pendulum 46 which is suspended in a freely oscillating manner in the car body 1 and has a mass body 46.1.
The switches 44, 45 are each held by a spring 44.1 or 45.1 in the unactuated position and each have a geöff designated contact 44.2 or 45.2 in this position and a closed contact 44.3 or 45.3 in this position. With a switch 47 is referred to, which is operated as a function of the traveling speed of the rail vehicle. It is closed when this speed reaches a certain value, e.g. B. 50 km / h exceeds. This switch 47 is intended to prevent the control from working even during maneuvering, where the box inclination would change quickly.
The directional contactor 21.1 can be switched on via a circuit in which the switch 47, the contact 44.2 and the end contact 39.1 are connected in series, or via a circuit in which the parallel connection of the contact 38.1 with the series connection in series with the contact 45.3 of contacts 38.3 and 41.1 lie. The other direction of rotation contactor 21.2 can be switched on via a circuit in which the switch 47, the contact 45.2 and the end contact 40.1 are in series, or via a circuit in which the parallel connection of the contact 37.1 with the series connection of the contacts 37.3 in series with contact 44.3 and 42.1 are switched.
Between the terminals + and - of the DC voltage source, the parallel connection of the field winding 25.1 with the capacitor 25.2 of the solenoid valve 25, a switch-on contactor 30.1 of the pump 30 and a control lamp 48 are also connected in parallel circuits. In the circuit of the parallel connection of the winding 25.1 with the capacitor 25.2 are the series connection of the contacts 41.2, 42.2, the contact 37.2 and the contact 38.2 in parallel branches. The parallel circuit of the two contacts 34.1, 35.1 of the pressure monitor 34, 35 is in the circuit of the switch-on contactor <B> 30.1 </B> and the contact 36.1 of the float switch 36 is in the circuit of the control lamp 48.
The control arrangement described works as follows: It is assumed that the rail vehicle is moving at high speed on a straight route and the control arrangement for actuating the tilting movement of the car body 1 is put into operation. The car body 1 is then in the position shown in FIG. The scarf ter 47 is closed. The winding 25.1 is excited via the switches 41.2, 42.2 so that the solenoid valve 25 keeps the connecting line 24 closed. In the rest of the conditions, all apparatus are in the positions shown in FIGS.
If the rail vehicle is now turning to the left, the pendulum 46 is deflected to the right under the effect of the centrifugal acceleration that occurs. The mass body 46.1 actuates the switch 45 so that the contact 45.2 is closed and the contact 45.3 is opened. The contactor 21.2 now responds via switch 47, contact 45.2 and end contact 40.1 and switches on the electric motor 21. The fluid volume in the working cylinder 11 is now increased via the control cylinder 20 so that its piston rod 11.2 protrudes more and more from the cylinder 11. The car body 1 is inclined about its pivot axis 9 in a counterclockwise rotation.
The control cylinder 19 performs a movement in the opposite direction to the control cylinder 20 and the working cylinder 10 a movement in the opposite direction to the working cylinder 11. The contacts 38.1, 38.2, 41.1 are now closed and the contacts 38.3, 41.2 are opened, but this has no effect. In the event of a possible brief interruption in the current circuit of winding 25.1, which can occur if contact 41.2 opens before contact 38.2 has closed, this winding 25.1 is fed from capacitor 25.2. The solenoid valve 25 therefore remains in the blocking position in any case.
Depending on the shape of the curve and the driving speed, the car body 1 can incline to its end position or it can remain in an intermediate position if the inclination has compensated the centrifugal acceleration up to the setting of the spring 45.1 or the pressure of the mass body 46.1 is reduced as a result of the lower centrifugal acceleration . If the car body 1 moves into the end position, the end contact 40.1 which opens when this position is reached will interrupt the power supply to the contactor 21.2 and thus stop the electric motor 21.
If the required inclination is reached earlier, the force exerted by the mass body 46.1 on the switch 45 is reduced to such an extent that the contact 45.2 is opened, but the contact 45.1 is not yet closed. The contactor 21.2 is then de-energized and the electric motor 21 is stopped. When the electric motor 21 is at a standstill, the car body 1 remains in the controlled inclination, since the transmission 22 is self-locking. As soon as the centrifugal force exerted on the mass body 46.1 is reduced to such an extent that the switch 45 returns to its starting position under the action of the spring 45.1, contact 45.3 switches on the contactor 21.1 via the closed contact 38.1.
The electric motor 21 is turned on in the opposite direction of rotation and causes the control cylinder 19, 20 and the working cylinder 10, 11 to reset the car body 1. The reset process can be interrupted at a lower inclination. If the car body 1 reaches the starting position, the reset process is interrupted by the switch 38, which opens its contact 38.1. The control arrangement works in an analogous manner when driving on a right-hand bend. The switch 44 is then actuated by the mass body 46.1 and the electric motor 21 is switched on in such a way that the piston rod 10.2 is moved out of the working cylinder 10, the car body 1 tilting clockwise around its pivot axis 9.
In the event of a power failure, the solenoid valve 25 opens the connecting path of the connecting line 24 after a short time. The two pressure lines 17, 18 are thereby connected to one another. The car body 1 is now ge if necessary returned by means of the springs 13, 14 in the central position and held in this position. If the car body 1 is provided with a pendulum suspension, it can swing freely, the Ver connecting line 24 together with the working cylinders 10, 11 and possibly provided shock absorbers 15, 16 dampen this movement. The control cylinders 19, 20 remain in the position assumed in the event of a power failure. It can therefore happen that when the power is switched on again, the car body position or the position of the working cylinders 10, 11 does not match the position of the control cylinders 19, 20.
In general, the car body 1 is in the middle position, while the position of the control cylinder 19, 20 corresponds to a certain inclination. It is then z. B. the contact 41.1 closed and the contact 41.2 opened. When the current is switched on again, the winding 25.1 is not excited, so that the connecting line 24 remains open. In contrast, the contactor 21.1 is operated via the contacts 47, 45.3, 38.3, 41.1, whereby the electric motor 21 returns the control cylinder 19, 20 to the central position. As soon as this position is reached, contact 41.1 opens and stops electric motor 21. Contact 41.2 then closes, whereby the winding 25.1 is excited and the solenoid valve 25 closes the connecting line 24 again. The control arrangement is then ready for operation again.
If, however, when the power is turned on again, the car body 1 is exceptionally not in the middle position, the winding 25.1 is immediately, for. B. excited via the contact <B> 38.2, </B>. The connecting line 24 is then closed. The device now no longer works properly, but only until the car body 1 is in the middle position the next time. This happens after a short time due to the inevitable effects of centrifugal force that occur when driving. The power supply to the winding 25.1 is then immediately interrupted and the connecting line 24 is opened. The setting process described above then takes place.
The pressure differences occurring in the pressure lines 17, 18 in the event of a leak or otherwise also cause incorrect positions of the control cylinders 19, 20 with respect to the positions of the working cylinders 10, 11. These incorrect positions are also corrected in the same way. The correction circuit in question works independently of the direction of movement and represents a perfectly working automatic control and correction device for the hydraulic part of the control arrangement.
If the pressure in one of the pressure lines 17, 18 falls below a certain value, the corresponding pressure monitor 34 or 35 closes its contact 34.1 or 35.1. The switch-on contactor 30.1 for the pump 30 is thus actuated. The pump 30 presses hydraulic fluid into the pressure lines 17, 18 via the check valves 31, 32 until the pressure monitor 34 or 35 opens the contact 34.1 or 35.1 again and thus causes the switch-on contactor 30.1 to drop out. Any overpressure is passed through the overpressure valves 27, 28 into the hydraulic fluid container 26.
If the pressure fluid level in the container 26 falls below a certain value, the float switch 36 closes its contact 36.1, which in turn closes the circuit of a control lamp 48.
The invention is not limited to the embodiment described be. It can also be used if the car body 1 is arranged on the chassis via pendulum suspensions or supports or on suspensions or sliding shoes. In the control part shown in FIG. 2, a pneumatic pressure medium can also be used. The switching device 43, which is dependent on centrifugal acceleration, can consist of a mass body which is held between two springs and which actuates the two switches 44 and 45. On the other hand, this switching device and possibly the entire electrical and / or hydraulic control part can be used to control several inclination devices.
A hydraulic or pneumatic actuator can be used as a standing drive 21, 22. The float switch 26 can also be used to interrupt the power supply to the electrical control part and / or to operate other alarm devices. Instead of the switch 47 actuated as a function of the driving speed, a switch can be set which operates as a function of the switching frequency of the electric motor 21. Such a switch would then interrupt the control during maneuvering, but not when the rail vehicle is slowly traveling through a developed curve or is stationary on it.