DE102005041163A1

DE102005041163A1 - Fahrzeug mit Wankstützen

Info

Publication number: DE102005041163A1
Application number: DE102005041163A
Authority: DE
Inventors: Volker Brundisch; Alfred Lohmann
Original assignee: Bombardier Transportation GmbH
Current assignee: Alstom Transportation Germany GmbH
Priority date: 2005-08-16
Filing date: 2005-08-30
Publication date: 2007-02-22
Also published as: US20090260537A1; AU2006281451B2; RU2008110046A; SI1915283T1; DE502006007114D1; WO2007020229A3; AU2006281451A1; CA2628827A1; WO2007020229A2; PL1915283T3; EP1915283A2; RU2406630C2; ES2345630T3; ATE469807T1; US8056484B2; EP1915283B1; PT1915283E

Abstract

Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, mit einer Fahrzeuglängsachse (1.1), wenigstens einer ersten Fahrzeugkomponente (2), die über wenigstens eine erste Federeinrichtung auf wenigstens einer ersten Radeinheit (4) abgestützt ist und die über wenigstens eine zweite Federeinrichtung auf wenigstens einer zur ersten Radeinheit (4) in Richtung der Fahrzeuglängsachse (1.1) beabstandeten zweiten Radeinheit (5) abgestützt ist, sowie mit wenigstens einer ersten Wankstützeinrichtung (7) und einer zweiten Wankstützeinrichtung (8), die über eine Koppeleinrichtung (9) miteinander gekoppelt sind, die jeweils mit der ersten Fahrzeugkomponente (2) verbunden sind und die jeweils Wankbewegungen der ersten Fahrzeugkomponente (2) um eine zur Fahrzeuglängsachse (1.1) parallele Wankachse entgegenwirken, wobei die erste Wankstützeinrichtung (7) in einem ersten Anlenkpunkt (7.4) an der Koppeleinrichtung (9) angelenkt ist, die zweite Wankstützeinrichtung (8) in einem zweiten Anlenkpunkt (8.4) an der Koppeleinrichtung (9) angelenkt ist, und die Koppeleinrichtung (9) derart ausgebildet ist, dass bedingt durch eine gegenkraftfreie erste Verschiebung der ersten Wankstützeinrichtung (7) über den ersten Anlenkpunkt (7.4) und den zweiten Anlenkpunkt (8.4) eine gegenläufige zweite Verschiebung in die zweite Wankstützeinrichtung (8) eingeleitet wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, mit einer Fahrzeuglängsachse, wenigstens einer ersten Fahrzeugkomponente, die über wenigstens eine erste Federeinrichtung auf wenigstens einer ersten Radeinheit abgestützt ist und die über wenigstens eine zweite Federeinrichtung auf wenigstens einer zur ersten Radeinheit in Richtung der Fahrzeuglängsachse beabstandeten zweiten Radeinheit abgestützt ist, sowie wenigstens einer ersten Wankstützeinrichtung und einer zweiten Wankstützeinrichtung, die über eine Koppeleinrichtung miteinander gekoppelt sind, die jeweils mit der ersten Fahrzeugkomponente verbunden sind und die jeweils Wankbewegungen der ersten Fahrzeugkomponente um eine zur Fahrzeuglängsachse parallele Wankachse entgegenwirken.

Bei Schienenfahrzeugen – aber auch bei anderen Fahrzeugen – ist der Wagenkasten in der Regel gegenüber den Radeinheiten, beispielsweise Radpaaren oder Radsätzen, über eine oder mehrere Federstufen federnd gelagert. Die bei Bogenfahrt auftretende, quer zur Fahrbewegung und damit zur quer Fahrzeuglängsachse wirkende Zentrifugalbeschleunigung bedingt wegen des vergleichsweise hoch liegenden Schwerpunkts des Wagenkastens die Tendenz des Wagenkastens, sich gegenüber den Radeinheiten nach bogenaußen zu neigen, mithin also eine Wankbewegung um eine zur Fahrzeuglängsachse parallele Wankachse auszuführen.

Solche Wankbewegungen sind oberhalb bestimmter Grenzwerte zum einen dem Fahrkomfort abträglich. Zum anderen bringen sie die Gefahr einer Verletzung des zulässigen Lichtraumprofils sowie im Hinblick auf die Entgleisungssicherheit unzulässiger einseitiger Radentlastungen mit sich. Um dies zu verhindern, werden in der Regel Wankstützeinrichtungen in Form so genannter Wankstabilisatoren eingesetzt. Deren Aufgabe ist es, der Wankbewegung des Wagenkastens einen Widerstand entgegenzusetzen, um sie zu mindern, während die Hub- und Tauchbewegungen des Wagenkastens gegenüber den Radeinheiten nicht behindert werden sollen.

Solche Wankstabilisatoren sind in verschiedenen hydraulisch oder rein mechanisch wirkenden Ausführungen bekannt. Häufig kommt eine sich quer zur Fahrzeuglängsrichtung erstreckende Torsionswelle zum Einsatz, wie sie beispielsweise aus der EP 1 075 407 B1 bekannt ist. Auf dieser Torsionswelle sitzen zu beiden Seiten der Fahrzeuglängsachse drehfest angebrachte Hebel, die sich in Fahrzeuglängsrichtung erstrecken. Diese Hebel sind wiederum mit Lenkern oder dergleichen verbunden, welche kinematisch parallel zu den Federeinrichtungen des Fahrzeugs angeordnet sind. Beim Einfedern der Federeinrichtungen des Fahrzeugs werden die auf der Torsionswelle sitzenden Hebel über die mit ihnen verbundenen Lenker in eine Drehbewegung versetzt.

Kommt es bei der Bogenfahrt zu einer Wankbewegung mit unterschiedlichen Federwegen der Federeinrichtungen auf den beiden Seiten des Fahrzeugs, ergeben sich hieraus unterschiedliche Drehwinkel der auf der Torsionswelle sitzenden Hebel. Die Torsionswelle wird demgemäß mit einem Torsionsmoment beaufschlagt, welches sie – je nach ihrer Torsionssteifigkeit – bei einem bestimmten Torsionswinkel durch ein aus ihrer elastischen Verformung resultierendes Gegenmoment ausgleicht und so eine weitere Wankbewegung verhindert. Dabei kann bei mit Drehgestellen ausgestatteten Schienenfahrzeugen die Wankstützeinrichtung sowohl für die Sekundärfederstufe vorgesehen sein, d. h. zwischen einem Fahrwerksrahmen und dem Wagenkasten als erster Fahrzeugkomponente wirken. Ebenso kann die Wankstützeinrichtung auch in der Primärstufe eingesetzt werden, d. h. zwischen den Radeinheiten und einem Fahrwerksrahmen als erster Fahrzeugkomponente wirken.

Diese isolierten Wankstabilisatoren führen zwar zu der gewünschten Erhöhung der Wanksteifigkeit der gesamten Anordnung, d. h. zu einem hinreichend niedrigen Neigungskoeffizienten des Wagenkastens. Sie weisen jedoch den Nachteil auf, dass bei Fahrt auf Gleisabschnitten mit einer Verwindung der Gleisebene, wie sie beispielsweise bei Gleisüberhöhungsrampen oder dergleichen auftritt, durch die nun gegeneinander geneigten Gleisebenen im Bereich der beiden Radeinheiten ein hohes Torsionsmoment in die erste Fahrzeugkomponente, also den Wagenkasten bzw. den Fahrgestellrahmen eingeleitet wird. Dies rührt daher, dass die jeweilige Wankstützeinrichtung auf eine Einstellung der ersten Fahrzeugkomponente hinwirkt, die senkrecht zu der im Bereich der Radeinheiten jeweils vorliegenden Gleisnormale verläuft. Da die Gleisnormalen im Bereich der Radeinheiten bei einer Verwindung der Gleisebene eine unterschiedliche Ausrichtung aufweisen, ergibt sich die beschriebene Torsionsbelastung der ersten Fahrzeugkomponente. Neben starken Beanspruchungen der ersten Fahrzeugkomponente kann durch die damit einhergehenden einzelnen Radentlastungen die Entgleisungssicherheit beeinträchtigt werden.

Mit anderen Worten besteht ein Zielkonflikt zwischen einerseits kleinem Wankkoeffizienten bzw. hoher Wanksteifigkeit und andererseits geringer Belastung bzw. niedriger Verwindungssteifigkeit der ersten Fahrzeugkomponente und hinreichender Entgleisungssicherheit des Fahrzeugs.

Um diesen Zielkonflikt aufzulösen, ist aus der DE 28 39 904 C2 eine Kopplung der einzelnen Wankstützeinrichtungen bekannt. Bei dieser Lösung sind die Wankstützeinrichtungen in einer hydraulischen Ausführung gestaltet. Die Wankstützeinrichtungen weisen jeweils zwei zweiseitig wirkende Arbeitszylinder auf, deren Wirkvolumina gegensinnig verbunden sind. Die Kopplung der Wankstützeinrichtungen ist dadurch realisiert, dass die Wirkvolumina der auf einer Seite des Fahrzeugs liegenden Arbeitszylinder der beiden Wankstützeinrichtungen über Rohrleitungen gleichsinnig miteinander verbunden sind.

Neben der prinzipiell unerwünschten Tatsache, dass es sich bei dieser Lösung um eine leckageanfällige Hydraulikinstallation handelt, tritt in den langen Rohrleitungen zwischen den Wankstützeinrichtungen an beiden Wagenenden ein bedeutender Fließwiderstand auf, der die Funktion und damit den Vorteil der Anordnung erheblich mindert.

Ähnliche Probleme mit erhöhten Torsionsbelastungen beim Durchfahren von Gleisabschnitten mit einer Verwindung der Gleisebene treten auch bei mehrgliedrigen Fahrzeugen auf, bei denen Wankbewegungen zwischen aneinandergrenzenden Wagenkästen über quer zur Fahrzeuglängsachse verlaufende Wankstützeinrichtungen, häufig einfache Querlenker, unterbunden sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Fahrzeug der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, welches die oben genannten Nachteile nicht oder zumindest in geringerem Maße aufweist und insbesondere eine auf einfache und zuverlässige Weise eine Reduktion der Torsionsbelastung der ersten Fahrzeugkomponente in verwundenen Gleisabschnitten ermöglicht.

Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe ausgehend von einem Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Der vorliegenden Erfindung liegt die technische Lehre zu Grunde, dass man auf einfache und zuverlässige Weise eine Reduktion der Torsionsbelastung der ersten Fahrzeugkomponente in verwundenen Gleisabschnitten ermöglicht, wenn die erste Wankstützeinrichtung in einem ersten Anlenkpunkt an der Koppeleinrichtung angelenkt ist, die zweite Wankstützeinrichtung in einem zweiten Anlenkpunkt an der Koppeleinrichtung angelenkt ist, die Koppeleinrichtung derart ausgebildet ist, dass bedingt durch eine gegenkraftfreie erste Verschiebung der ersten Wankstützeinrichtung über den ersten Anlenkpunkt und den zweiten An lenkpunkt eine gegenläufige zweite Verschiebung in die zweite Wankstützeinrichtung eingeleitet wird.

Durch die im zwangskräftefreien Zustand erzielte gegenläufige Verschiebung der beiden Wankstützeinrichtungen kann zum einen die oben bereits beschriebene vorteilhafte Reduktion der Torsionsbelastung der ersten Fahrzeugkomponente erzielt werden. Dies rührt daher, dass die beiden Wankstützeinrichtungen im Fall eines verwundenen oder anderweitig deformierten Gleisebenenverlaufs durch ihre dank der Kopplungseinrichtung erzielte gegenläufige Verschiebung dem deformierten Gleisebenenverlauf gegebenenfalls sogar vollständig folgen können, ohne betätigt zu werden, d. h. ohne eine auf die erste Fahrzeugkomponente wirkende Rückstellkraft auszuüben, welche dann zu der beschriebenen Torsionsbelastung der ersten Fahrzeugkomponente führen könnte.

Kann eine solche gegenläufige Verschiebung aufgrund eines nicht deformierten Gleisebenenverlaufs jedoch nicht stattfinden, können die Wankstützeinrichtungen hingegen ihre Wankbewegungen begrenzende Wirkung in vollem Umfange entfalten. Mit anderen Worten wird die Wirksamkeit der Wankstützeinrichtungen in den Fällen, in denen sie tatsächlich zum Einsatz kommen sollen, nicht beeinträchtigt.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt darin, dass durch die über die Anlenkpunkte an der Kopplungseinrichtung erzielte Verschiebung der Wankstützeinrichtungen keine Festlegung hinsichtlich der Bauform und Gestaltung der Wankstützeinrichtungen vorgegeben ist. Bei der erfindungsgemäßen Lösung können somit Wankstützeinrichtungen beliebiger Art (hydraulisch, mechanisch etc.) zum Einsatz kommen und gegebenenfalls beliebig miteinander kombiniert werden.

Bei besonders einfach gestalteten Varianten des erfindungsgemäßen Fahrzeugs ist die Koppeleinrichtung derart ausgebildet, dass eine gegenkraftfreie erste Verschiebung des ersten Anlenkpunkts eine gegenläufige zweite Verschiebung des zweiten Anlenkpunkts bewirkt. Hierdurch lässt sich insbesondere die Koppeleinrichtung besonders einfach gestalten, da eine solche gegenläufige Bewegung der beiden Anlenkpunkte gegebenenfalls einfach über einen einzigen schwenkbar gelagerten Hebelarm mit zwei freien Enden realisieren lässt, an denen sich jeweils einer der Anlenkpunkte befindet.

Die durch die Kopplungseinrichtung erzielte Bewegungsübersetzung kann grundsätzlich beliebig gewählt sein und an die Bauform und Gestaltung der auf der jeweiligen Seite der Kopplungseinrichtung angeschlossenen Wankstützeinrichtung angepasst sein. Bei beson ders einfach gestalteten Varianten des erfindungsgemäßen Fahrzeugs, insbesondere bei Varianten mit identisch aufgebauten Wankstützeinrichtungen, ist vorgesehen, dass die erste Verschiebung und die zweite Verschiebung im Wesentlichen denselben Betrag aber voneinander abweichende Richtung, insbesondere im Wesentlichen entgegengesetzte Richtung, aufweisen.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass der erste Anlenkpunkt ein Auflagerpunkt der ersten Wankstützeinrichtung ist und/oder der zweite Anlenkpunkt ein Auflagerpunkt der zweiten Wankstützeinrichtung ist. Die Verschiebung eines solchen Auflagerpunkts der jeweiligen Wankstützeinrichtung ermöglicht es in besonders einfacher Weise, das beschriebene dem deformierten Gleisebenenverlauf nachfolgende Bewegungsverhalten ohne Rückstellkräfte erzeugende Betätigung der Wankstützeinrichtungen zu erzielen. Mit anderen Worten kann hiermit die gesamte Wankstützeinrichtung dem deformierten Gleisebenenverlauf nachfolgen, ohne Rückstellkräfte zu erzeugen.

Wegen der einfachen Gestaltung mit gegenläufiger Bewegung der Anlenkpunkte ist bevorzugt vorgesehen, dass die Koppeleinrichtung auf derselben Seite der Fahrzeuglängsachse gelegene Teile der ersten Wankstützeinrichtung und der zweiten Wankstützeinrichtung verbindet. Vorzugsweise verbindet die Koppeleinrichtung zudem Komponenten der ersten Wankstützeinrichtung und der zweiten Wankstützeinrichtung, welche dieselbe Funktion und/oder Lage innerhalb der jeweiligen Wankstützeinrichtung aufweisen. Hierdurch lassen sich besonders einfache Bauvarianten mit einfacher Kinematik erzielen.

Wie oben bereits erwähnt, umfasst die Koppeleinrichtung wegen der besonders einfachen Gestaltung bevorzugt wenigstens einen um einen ersten Schwenkpunkt schwenkbar an der ersten Fahrzeugkomponente angelenkten ersten Hebelarm, wobei der erste Schwenkpunkt in der kinematischen Kette zwischen der ersten Wankstützeinrichtung und der zweiten Wankstützeinrichtung angeordnet ist. Vorzugsweise umfasst der erste Hebelarm ein freies erstes Ende und ein freies zweites Ende, wobei das erste Ende unmittelbar mit der ersten Wankstützeinrichtung verbunden ist und das zweite Ende unmittelbar oder über weitere Zwischenelemente mit der zweiten Wankstützeinrichtung verbunden ist. An den freien Enden eines solchen ersten Hebelarms kann dann, wie oben dargelegt, jeweils einer der Anlenkpunkte angeordnet sein.

Bei weiteren vorteilhaften Varianten des erfindungsgemäßen Fahrzeugs ist vorgesehen, dass die Koppeleinrichtung wenigstens einen um einen zweiten Schwenkpunkt schwenkbar an der ersten Fahrzeugkomponente angelenkten zweiten Hebelarm umfasst, wobei der zweite Schwenkpunkt in der kinematischen Kette zwischen der ersten Wankstützeinrichtung und der zweiten Wankstützeinrichtung angeordnet ist und der zweite Hebelarm mit dem ersten Hebelarm über wenigstens ein Koppelelement, insbesondere eine Schubstange, verbunden ist. Durch eine solche Anordnung lassen sich in vorteilhafter Weise günstige Bewegungsübersetzungen erzielen, sodass auch größere Strecken zwischen den Wankstützeinrichtungen überbrückt werden können, ohne dass die Koppeleinrichtung große Auslenkungen vollführen muss.

Die vorliegende Erfindung lässt sich wie erwähnt mit beliebigen Arten Wankstützeinrichtungen einsetzen. Besonders vorteilhaft ist ihr Einsatz jedoch im Zusammenhang mit den eingangs beschriebenen rein mechanischen Wankstützeinrichtungen, weil hiermit besonders robuste Gestaltungen erzielt werden können. Bevorzugt umfasst daher wenigstens eine der Wankstützeinrichtungen ein mit der ersten Fahrzeugkomponente verbundenes Torsionselement.

Die vorliegende Erfindung lässt sich weiterhin im Zusammenhang mit beliebigen Anordnungsvarianten von Wankstützeinrichtungen einsetzen. Bei vorteilhaften Varianten des erfindungsgemäßen Fahrzeugs ist die erste Fahrzeugkomponente daher ein Fahrwerksrahmen, insbesondere ein Drehgestellrahmen, wobei dann die erste Wankstützeinrichtung mit der ersten Radeinheit verbunden ist und die zweite Wankstützeinrichtung mit der zweiten Radeinheit verbunden ist.

Bei weiteren vorteilhaften Varianten des erfindungsgemäßen Fahrzeugs ist die erste Fahrzeugkomponente ein Wagenkasten, wobei dann die erste Wankstützeinrichtung mit der ersten Radeinheit verbunden ist und die zweite Wankstützeinrichtung mit der zweiten Radeinheit verbunden ist.

Bei weiteren vorteilhaften Varianten des erfindungsgemäßen Fahrzeugs ist die erste Fahrzeugkomponente schließlich ein erster Wagenkasten mit einem ersten Wagenkastenende und einem zweiten Wagenkastenende ist, wobei dann ein dem ersten Wagenkastenende benachbarter zweiter Wagenkasten und ein dem zweiten Wagenkastenende benachbarter dritter Wagenkasten vorgesehen sind, die erste Wankstützeinrichtung mit dem zweiten Wagenkasten verbunden ist und die zweite Wankstützeinrichtung mit dem dritten Wagenkasten verbunden ist.

Besonders vorteilhaft lässt sich die Erfindung dabei im Zusammenhang mit so genannten radlosen Sänften einsetzen, also Wagenkästen, die nicht mit Rädern versehen sind und zwischen zwei benachbarten Wagenkästen aufgehängt sind. Vorzugsweise ist daher vorgesehen, dass der erste Wagenkasten nach Art einer radlosen Sänfte ausgebildet ist, wobei er an dem zweiten Wagenkasten und dem dritten Wagenkasten befestigt ist.

Die Koppeleinrichtung kann wie erwähnt auf beliebige geeignete Weise ausgebildet sein, um die oben genannten gegenläufigen Verschiebungen der Wankstützeinrichtungen bzw. an den Wankstützeinrichtungen zu erzielen. Wie erwähnt, kann sie rein mechanisch durch ein Hebelgetriebe oder dergleichen ausgebildet sein. Ebenso kann sie aber auch ganz oder teilweise über ein fluidisches Getriebe, beispielsweise ein hydraulisches Getriebe realisiert sein. Bei weiteren bevorzugten Varianten des erfindungsgemäßen Fahrzeugs ist daher vorgesehen, dass die Koppeleinrichtung wenigstens einen mit der ersten Wankstützeinrichtung verbundenen ersten Arbeitszylinder, insbesondere einen ersten Hydraulikzylinder, umfasst, die Koppeleinrichtung wenigstens einen mit der zweiten Wankstützeinrichtung verbundenen zweiten Arbeitszylinder, insbesondere einen zweiten Hydraulikzylinder, umfasst und die Koppeleinrichtung wenigstens eine den ersten Arbeitszylinder und den zweiten Arbeitszylinder verbindende Verbindungsleitung für ein Arbeitsmedium, insbesondere ein Hydraulikfluid, umfasst.

Die Radeinheit des erfindungsgemäßen Fahrzeugs kann in beliebiger geeigneter Weise, beispielsweise als Fahrwerk mit einem oder mehreren Radpaaren oder Radsätzen ausgebildet sein. Bevorzugt umfasst wenigstens eine der Radeinheiten einen Radsatz oder ein Radpaar.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen bzw. der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt. Es zeigen:
1 eine schematische perspektivische Ansicht eines Teils einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs in Neutralstellung;
2 eine schematische perspektivische Ansicht eines Teils einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs in Neutralstellung;
3 eine schematische perspektivische Ansicht eines Teils einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs in Neutralstellung;
4 eine schematische Draufsicht auf einen Teil einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs in Neutralstellung;
5 eine schematische Draufsicht den Teil des Fahrzeugs aus 4 in Verwindungsstellung;
6 eine schematische Draufsicht auf einen Teil einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs in Neutralstellung.
Erstes Ausführungsbeispiel
Die 1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Teils einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs 1 mit einer Fahrzeuglängsachse 1.1. Das Fahrzeug 1 umfasst eine erste Fahrzeugkomponente in Form eines Fahrwerksrahmens, hier eines Drehgestellrahmens 2, der über eine Primärfederung 3 auf zwei Radeinheiten in Form von Radsätzen 4 und 5 abgestützt ist.
Der mit abgewinkelten Endbereichen ausgeführte Drehgestellrahmen 2 erstreckt sich im wesentlichen in einer Drehgestellrahmenebene. Über eine Sekundärfederung 6 ist auf dem Drehgestellrahmen 2 weiterhin ein – in 1 nicht dargestellter – Wagenasten abgestützt.
Der erste Radsatz 4 und der zweite Radsatz 5 sind in Richtung der Fahrzeuglängsachse 1.1 voneinander beabstandet. Der Drehgestellrahmen 2 ist über jeweils eine erste Primärfedereinrichtung 3.1 auf den Radlagern des ersten Radsatzes 4 abgestützt, während er über jeweils eine zweite Primärfedereinrichtung 3.2 auf den Radlagern des zweiten Radsatzes 5 abgestützt ist.
Die Primärfedereinrichtungen 3.1 und 3.2 sind in 1 ebenso wie die Sekundärfederung 6 vereinfachend als Schraubenfedern dargestellt. Es versteht sich jedoch, dass sie tatsächlich auch eine beliebige andere Ausgestaltung, wie sie für derartige Primär- und Sekundärfederungen möglich ist, aufweisen können.
Zwischen dem jeweiligen Radsatz 4, 5 und dem Drehgestellrahmen 2, also im Bereich in der Primärstufe, ist jeweils eine Wankstützeinrichtung 7 bzw. 8 angeordnet. So ist zwischen dem ersten Radsatz 4 und dem Drehgestellrahmen 2 eine erste Wankstützeinrichtung 7 vorgesehen, während zwischen dem zweiten Radsatz 5 und dem Drehgestellrahmen 2 eine zweite Wankstützeinrichtung 8 vorgesehen ist.
Die erste Wankstützeinrichtung 7 umfasst auf jeder Seite des Drehgestellrahmens 2 parallel zu jeder ersten Primärfedereinrichtung 3.1 eine Stange 7.1, die einerseits schwenkbar am jeweiligen Radsatzlager 4.1 andererseits jeweils schwenkbar an einem Hebel 7.2 der ersten Wankstützeinrichtung 7 angelenkt ist. Die beiden Hebel 7.2 sitzen drehfest auf einer Torsionswelle 7.3 der ersten Wankstützeinrichtung 7. Die Torsionswelle 7.3 ist auf der einen Fahrzeuglängsseite 1.2 drehbar in einem fest mit dem Drehgestellrahmen 2 verbundenen Lagerblock 2.1 gelagert. Auf der anderen Fahrzeuglängsseite 1.3 ist die Torsionswelle 7.3 drehbar in einem ersten Anlenkpunkt 7.4 in einem ersten freien Ende eines ersten Hebelarms 9.1 einer Koppeleinrichtung 9 gelagert, deren Funktion weiter unten noch näher erläutert wird.
In analoger Weise umfasst die zweite Wankstützeinrichtung 8 auf jeder Seite des Drehgestellrahmens 2 parallel zu jeder zweiten Primärfedereinrichtung 3.2 eine Stange 8.1, die einerseits schwenkbar am jeweiligen Radsatzlager 5.1 andererseits jeweils schwenkbar an einem Hebel 8.2 der zweiten Wankstützeinrichtung 8 angelenkt ist. Die beiden Hebel 8.2 sitzen wiederum drehfest auf einer drehbar gelagerten Torsionswelle 8.3 der zweiten Wankstützeinrichtung 8. Die Torsionswelle 8.3 ist auf der einen Fahrzeuglängsseite 1.2 wiederum drehbar in einem fest mit dem Drehgestellrahmen 2 verbundenen Lagerblock 2.2 gelagert. Auf der anderen Fahrzeuglängsseite 1.3 ist die Torsionswelle 8.3 drehbar in einem zweiten Anlenkpunkt 8.4 in dem zweiten freien Ende des ersten Hebelarms 9.1 der Koppeleinrichtung 9 gelagert, sodass die erste Wankstützeinrichtung 7 über die Koppeleinrichtung 9 mit der zweiten Wankstützeinrichtung 8 mechanisch gekoppelt ist.
Der erste Hebelarm 9.1 ist über einen zentralen Schwenkpunkt 9.2, der in der kinematischen Kette mittig zwischen dem ersten Anlenkpunkt 7.4 und dem zweiten Anlenkpunkt 8.4 liegt, an dem Drehgestellrahmen 2 angelenkt. Der erste Hebelarm 9.1 ist dabei um eine parallel zur Fahrzeugquerachse verlaufende Schwenkachse 9.3 schwenkbar, die fest mit dem Drehgestellrahmen 2 verbunden ist.
Im Folgenden wird die Wirkungsweise der Koppeleinrichtung 9 und der über sie gekoppelten ersten Wankstützeinrichtung 7 und zweiten Wankstützeinrichtung 8 erläutert.
Bei einer Fahrt in einem undeformierten Gleisbogen erfährt der – in 1 nicht dargestellte – Wagenkasten infolge der Zentrifugalkraft, die auf seinen oberhalb des Drehgestell rahmens 2 liegenden Schwerpunkt wirkt, ein Wankmoment um eine zur Fahrzeuglängsachse 1.1 parallele Wankachse. Dieses Wankmoment resultiert in einer unterschiedlich starken Einfederung der Sekundärfederung 6. Liegt beispielsweise die Fahrzeuglängsseite 1.3 auf der Bogenaußenseite, federt der Teil der Sekundärfederung 6 auf dieser Seite stärker ein, als auf der anderen Fahrzeuglängsseite 1.2. Über den Drehgestellrahmen 2 überträgt sich dies auch auf die Primärfederung 3. So federn die Primärfedern 3.1 und 3.2 auf der bogenäußeren Fahrzeuglängsseite 1.3 stärker ein als auf der bogeninneren Fahrzeuglängsseite 1.2. Im undeformierten Gleisbogen federn die Primärfedern 3.1 bzw. 3.2 auf der jeweiligen Fahrzeuglängsseite 1.2 bzw. 1.3 dabei gleich weit ein.
Wegen der unterschiedlich starken Einfederung der Primärfedern 3.1 und 3.2 auf den beiden Fahrzeuglängsseiten 1.3 und 1.2 werden die Hebel 7.2 der ersten Wankstützeinrichtung 7 auf den beiden Fahrzeuglängsseiten 1.3 und 1.2 ebenfalls unterschiedlich stark ausgelenkt. Dies hat eine elastische Torsion der Torsionswelle 7.3 zur Folge. Gleiches gilt für die Hebel 8.2 der zweiten Wankstützeinrichtung 8 auf den beiden Fahrzeuglängsseiten 1.3 und 1.2. Diese werden ebenfalls unterschiedlich stark ausgelenkt, sodass eine elastische Torsion der Torsionswelle 8.3 erfolgt.
Da im undeformierten Gleisbogen entlang der Fahrzeuglängsachse 1.1 eine im Wesentlichen gleichmäßige Kraftverteilung herrscht und die Primärfedern 3.1 bzw. 3.2 auf der jeweiligen Fahrzeuglängsseite 1.2 bzw. 1.3 somit gleich weit einfedern, wirken an dem ersten Anlenkpunkt 7.4 und dem zweiten Anlenkpunkt 8.4 senkrecht zur Drehgestellrahmenebene die gleichen Vertikalkräfte. Dies hat zur Folge, dass der erste Hebel 9.1 der Koppeleinrichtung 9 wegen der mittigen Anordnung des Schwenkpunkts 9.2 im Wesentlichen in seiner in 1 dargestellten Neutralstellung verbleibt, in der er im Wesentlichen parallel zur Drehgestellrahmenebene ausgerichtet ist. Mit anderen Worten wird im undeformierten Gleisbogen mit den beiden Wankstützeinrichtungen 7 und 8 der selbe Effekt erzielt wie bei den bekannten Wankstützeinrichtungen, bei denen alle Anlenkpunkte in fest am Drehgestellrahmen befestigten Lagerblöcken liegen.
Die beschriebene Gestaltung der Koppeleinrichtung 9 und die Anlenkung der beiden Wankstützeinrichtungen 7 und 8 an der Koppeleinrichtung 9 haben andererseits den Effekt, dass bei einer gegenkraftfreien ersten Verschiebung der ersten Wankstützeinrichtung 7 mit einer ersten Auslenkung des ersten Anlenkpunktes 7.4 nach unten über den ersten Hebel 9.1 eine gegenläufige zweite Verschiebung der zweiten Wankstützeinrichtung 8 mit einer zur ersten Auslenkung gegenläufigen zweiten Auslenkung des zweiten Anlenkpunktes 8.4 nach oben bedingt wird. Der Betrag der Verschiebungen bzw. Auslenkungen ist dabei gleich, während die Richtungen jeweils entgegengesetzt sind.
Bei solchen Verschiebungen der Wankstützeinrichtungen 7 und 8 kommt es zu keiner nennenswerten Torsion der Torsionswellen 7.3 und 8.3, sodass über die Wankstützeinrichtungen 7 und 8 keine nennenswerten zusätzlichen Kräfte in den Drehgestellrahmen 2 eingeleitet werden, welche den Drehgestellrahmen 2 andernfalls deformieren, insbesondere tordieren, würden.
Um Verschiebungen der Anlenkpunkte 7.4 bzw. 8.4 in Richtung des Drehgestellrahmens zu ermöglichen, weist dieser im Bereich der freien Enden des ersten Hebels 9.1 entsprechende Ausnehmungen 2.3 auf. Es versteht sich hierbei weiterhin, dass die Lagerung der Torsionswellen 7.3 und 8.3 in den Lagerblöcken 2.1 und 2.2 sowie in dem ersten Hebel 9.1 so gestaltet ist, dass sie eine Verkippung der Torsionswellen 7.3 und 8.3 zur Fahrzeugquerachse ohne weiteres zulassen.
Erfolgt bei dem Fahrzeug 1 aus 1 also eine unterschiedliche Einfederung der Primärfedern 3.1 bzw. 3.2 nicht durch ein Wanken des Wagenkastens, sondern durch eine Deformation, z. B. eine Torsion, des befahrenen Gleisstücks, d. h. durch unterschiedliche Vertikalkoordinaten der Aufstandspunkte der Räder der Radsätze 4 und 5 auf den – in 1 nicht dargestellten – Schienen, so können die beiden Wankstützeinrichtungen 7 und 8 dank der beschriebenen Gestaltung der Koppeleinrichtung 9 der deformierten Gleisform durch Kippen des ersten Hebels 9.1 gegebenenfalls vollständig folgen. Dabei kommt es je nach Art der Deformation der Gleislage gegebenenfalls zu den beschriebenen Verschiebungen der beiden Wankstützeinrichtungen 7 und 8 ohne Torsion der Torsionswellen 7.3 und 8.3.
In bestimmten Fällen liegt beispielsweise eine Torsion des Gleises durch eine Längssteigung der Schiene, die auf der – in Fahrtrichtung – rechten Fahrzeuglängsseite 1.3 liegt, bei horizontaler Lage der auf der linken Fahrzeuglängsseite 1.2 liegenden Schiene vor, wobei die beiden Schienen in der Mitte zwischen den beiden Radsätzen 4 und 5 das selbe Gleisniveau aufweisen. In diesem Fall liegt der Aufstandspunkt des in Fahrtrichtung vorn rechts befindlichen Rads 5.2 höher als derjenige des zum selben Radsatz 5 gehörenden Rades auf der linken Fahrzeuglängsseite 1.2. Demgegenüber liegt der Aufstandspunkt des in Fahrtrichtung hinten rechts befindlichen Rads 4.2 niedriger als derjenige des zum selben Radsatz 4 gehörenden Rades auf der linken Fahrzeuglängsseite 1.2.
Die über die betreffenden Stangen 7.1 bzw. 8.1 übertragenen Vertikalverschiebungen von vorderem und hinterem Rad 4.2 bzw. 5.2 auf der rechten Fahrzeuglängsseite 1.3 führen nun jedoch nicht zu einer Torsion der Torsionswellen 7.3 bzw. 8.3 der beiden Wankstützeinrichtungen 7 und 8. Diese werden vielmehr durch eine Hebung des zweiten Anlenkpunktes 8.4 über dem rechten vorderen Rad 5.2 und eine Senkung des ersten Anlenkpunktes 7.4 über dem rechten hinteren Rad 4.2 über die Verkippung des ersten Hebels 9.1 um seine Kippachse 9.3 ausgeglichen
Es versteht sich, dass bei unterschiedlicher Höhe der Hebung bzw. Senkung der beiden auf derselben Fahrzeuglängsseite angeordneten Räder 4.2 und 5.2 der Drehgestellrahmen 2 durch die sich am Schwenkpunkt 9.2 ergebende Restkraft im Bereich des Schwenkpunkts 9.2 um den halben Differenzbetrag auf dieser Fahrzeuglängsseite gehoben bzw. gesenkt wird. Reaktionskräfte, wie sie in den starr mit dem Drehgestellrahmen verbundenen Lagern bekannter Wankstützeinrichtungen auftreten und welche die vorderen und hinteren Enden der Langträger des Drehgestellrahmens 2 stark beanspruchen, entfallen hierbei.
Die Koppeleinrichtung 9 bewirkt somit im Bereich der Wankstützeinrichtungen 7 und 8 eine vorteilhafte Entkopplung von Reaktionen auf Wankbewegungen und Reaktionen auf Gleisdeformationen, insbesondere Gleistorsion, indem mechanische Verschiebungen an Anlenkpunkten 7.4 bzw. 8.4 der Wankstützeinrichtungen 7 und 8 vorgenommen werden. Die Erzielung des beschriebenen Ausgleichseffekts durch mechanische Verschiebungen an Anlenkpunkten 7.4 bzw. 8.4 der Wankstützeinrichtungen 7 und 8 hat neben der einfachen mechanischen Realisierung den Vorteil, dass die Erfindung mit beliebig gestalteten Wankstützeinrichtungen eingesetzt werden kann, ohne dass in irgend einer Form ein wesentlicher Eingriff in die Gestaltung der Wankstützeinrichtung vorgenommen werden muss.
Um die beschriebene Entkopplung der Reaktionen der Wankstützeinrichtungen 7 und 8 zu erzielen genügt es, eine einzige Koppeleinrichtung 9 vorzusehen. Dennoch versteht es sich, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch auf beiden Seiten eine entsprechende Koppeleinrichtung vorgesehen sein kann. Weiterhin versteht es sich, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch eine Koppeleinrichtung vorgesehen sein kann, die bei einer Verschiebung der ersten Wankstützeinrichtung auf der gegenüberliegenden Fahrzeuglängsseite eine gleichlaufende Verschiebung der zweiten Wankstützeinrichtung erzielt wird, da hiermit insgesamt letztlich die gleiche Ausgleichsbewegung erzielt werden kann.
Zweites Ausführungsbeispiel
Eine weitere vorteilhafte Ausführung des erfindungsgemäßen Fahrzeugs 101 ist in 2 dargestellt. Das Fahrzeug 101 entspricht dabei in seiner grundsätzlichen Gestaltung und Funktionsweise dem Fahrzeug 1 aus 1, sodass hier lediglich auf die Unterschiede eingegangen werden soll.
Der einzige Unterschied zur Ausführung aus 1 besteht in der Gestaltung der Koppeleinrichtung 109, über welche die beiden Wankstützeinrichtungen 107 und 108 miteinander gekoppelt sind. An Stelle des ersten Hebelarmes 9.1 umfasst die Koppeleinrichtung 109 einen ersten Hebelarm 109.1 und einen zweiten Hebelarm 109.4, die über eine als Zug-Druck-Stange ausgebildete Koppelstange 109.5 gekoppelt sind.
Der als kurzer Winkelhebel ausgebildete erste Hebelarm 109.1 ist in der Nähe der ersten Wankstützeinrichtung 107 um einen ersten Schwenkpunkt 109.2 mit einer ersten Schwenkachse 109.3 schwenkbar an dem Drehgestellrahmen 102 angelenkt. Die erste Schwenkachse 109.3 befindet sich im Berech des Knicks des ersten Hebelarms 109.1 und ist ortsfest mit dem Drehgestellrahmen 102 verbunden.
An dem ersten freien Ende des ersten Hebelarms 109.1 befindet sich der erste Anlenkpunkt 107.4 der ersten Wankstützeinrichtung 107, während am zweiten freien Ende des ersten Hebelarms 109.1 die Koppelstange 109.5 über ein Kugelgelenk oder ein ähnlich bewegliches Gelenk angelenkt ist.
Der ebenfalls als kurzer Winkelhebel ausgebildete zweite Hebelarm 109.4 ist in der Nähe der zweiten Wankstützeinrichtung 108 um einen zweiten Schwenkpunkt 109.6 mit einer zweiten Schwenkachse 109.7 schwenkbar an dem Drehgestellrahmen 102 angelenkt. Die zweite Schwenkachse 109.7 befindet sich im Berech des Knicks des zweiten Hebelarms 109.4 und ist ortsfest mit dem Drehgestellrahmen 102 verbunden.
An dem ersten freien Ende des zweiten Hebelarms 109.4 befindet sich der zweite Anlenkpunkt 108.4 der zweiten Wankstützeinrichtung 108, während am zweiten freien Ende des zweiten Hebelarms 109.1 die Koppelstange 109.5 über ein Kugelgelenk oder ein ähnlich bewegliches Gelenk angelenkt ist.
Der erste Hebelarm 109.1 und der zweite Hebelarm 109.4 weisen identische Abmessungen auf und sind symmetrisch zur Quermittenebene des Drehgestellrahmens 102 angeordnet. Dabei verläuft die Koppelstange 109.5 durchgehend auf einer Seite der Verbindungsgeraden der Schwenkpunkte 109.2 und 109.6, sodass eine gegenkraftfreie Auslenkung des ersten freien Endes des ersten Hebelarms 109.1 eine gegenläufige Auslenkung des ersten freien Endes des zweiten Hebelarms 109.4 erzeugt und umgekehrt.
Wegen der Lage des ersten Anlenkpunktes 107.4 an dem ersten freien Ende des ersten Hebelarms 109.1 und der Lage des zweiten Anlenkpunktes 108.4 an dem ersten freien Ende des zweiten Hebelarm 109.4 bedingt die Koppeleinrichtung 109 analog zu der Koppeleinrichtung 9 aus 1 gegenläufige Auslenkungen des ersten Anlenkpunktes 107.4 und des zweiten Anlenkpunktes 108.4 der jeweiligen Wankstützeinrichtung 107 bzw. 108. Der Betrag der Auslenkungen ist dabei gleich, während die Richtungen jeweils entgegengesetzt sind.
Bei den daraus resultierenden Verschiebungen der Wankstützeinrichtungen 107 und 108 kommt es zu keiner nennenswerten Torsion der Torsionswellen 107.3 und 108.3, sodass über die Wankstützeinrichtungen 107 und 108 keine nennenswerten zusätzlichen Kräfte in den Drehgestellrahmen 102 eingeleitet werden, welche den Drehgestellrahmen 102 andernfalls deformieren, insbesondere tordieren, würden.
Bei einer Fahrt in einem undeformierten Gleisbogen erfährt der – in 2 nicht dargestellte – Wagenkasten infolge der Zentrifugalkraft wie oben beschrieben ein Wankmoment um eine zur Fahrzeuglängsachse 101.1 parallele Wankachse. Dieses Wankmoment resultiert in einer unterschiedlich starken Einfederung der Primärfedern 103.1 und 103.2. Diese federn auf der bogenäußeren Fahrzeuglängsseite 101.3 stärker ein als auf der bogeninneren Fahrzeuglängsseite 101.2.
Die Primärfedern 103.1 und 103.2 federn auf der jeweiligen Fahrzeuglängsseite 101.2 bzw. 101.3 im undeformierten Gleisbogen wegen der im Wesentlichen gleichmäßigen Kraftverteilung im Wesentlichen gleich weit ein. Daher wirken an dem ersten Anlenkpunkt 107.4 und dem zweiten Anlenkpunkt 108.4 senkrecht zur Drehgestellrahmenebene die gleichen Vertikalkräfte. Dies hat zur Folge, dass der erste Hebel 109.1 und der zweite Hebel 109.4 der Koppeleinrichtung 109 wegen der identischen Abmessungen im Wesentlichen in ihrer in 2 dargestellten Neutralstellung verbleiben. Mit anderen Worten wird im undeformierten Gleisbogen auch mit den beiden Wankstützeinrichtungen 107 und 108 der selbe Effekt erzielt wie bei den bekannten Wankstützeinrichtungen, bei denen alle Anlenkpunkte in fest am Drehgestellrahmen befestigten Lagerblöcken liegen.
Um Verschiebungen der Anlenkpunkte 107.4 bzw. 108.4 in Richtung des Drehgestellrahmens 102 zu ermöglichen, weist dieser im Bereich des ersten freien Endes des ersten He bels 109.1 und im Bereich des ersten freien Endes des zweiten Hebels 109.4 entsprechende Ausnehmungen 102.3 auf. Es versteht sich hierbei weiterhin, dass die Lagerung der Torsionswellen 107.3 und 108.3 in den Lagerblöcken 102.1 und 102.2 sowie in dem ersten Hebel 109.1 und dem zweiten Hebel 109.4 so gestaltet ist, dass sie eine Verkippung der Torsionswellen 107.3 und 108.3 zur Fahrzeugquerachse ohne weiteres zulassen.
Erfolgt bei dem Fahrzeug 101 aus 2 also eine unterschiedliche Einfederung der Primärfedern 3.1 bzw. 3.2 nicht durch ein Wanken des Wagenkastens, sondern durch eine Deformation, z. B. eine Torsion, des befahrenen Gleisstücks, d. h. durch unterschiedliche Vertikalkoordinaten der Aufstandspunkte der Räder 104.2 bzw. 105.2 der Radsätze 104 und 105 auf den – in 2 nicht dargestellten – Schienen, so können die beiden Wankstützeinrichtungen 107 und 108 dank der beschriebenen Gestaltung der Koppeleinrichtung 109 der deformierten Gleisform durch Kippen des ersten Hebels 109.1 und des zweiten Hebels 109.4 gegebenenfalls vollständig folgen. Dabei kommt es je nach Art der Deformation der Gleislage gegebenenfalls zu den beschriebenen Verschiebungen der beiden Wankstützeinrichtungen 107 und 108 ohne Torsion der Torsionswellen 107.3 und 108.3.
Es versteht sich, dass bei unterschiedlicher Höhe der Hebung bzw. Senkung der beiden auf derselben Fahrzeuglängsseite angeordneten Räder 104.2 und 105.2 der Drehgestellrahmen 102 durch die sich in der Koppeleinrichtung 109 ergebende Restkraft über im die Schwenkpunkte 109.2 und 109.6 mittig um den halben Differenzbetrag auf dieser Fahrzeuglängsseite gehoben bzw. gesenkt wird. Reaktionskräfte, wie sie in den starr mit dem Drehgestellrahmen verbundenen Lagern bekannter Wankstützeinrichtungen auftreten und welche die vorderen und hinteren Enden der Langträger des Drehgestellrahmens 102 stark beanspruchen, entfallen hierbei.
Die Koppeleinrichtung 109 bewirkt somit im Bereich der Wankstützeinrichtungen 107 und 108 ebenfalls eine vorteilhafte Entkopplung von Reaktionen auf Wankbewegungen und Reaktionen auf Gleisdeformationen, insbesondere Gleistorsion, indem mechanische Verschiebungen an Anlenkpunkten 107.4 bzw. 108.4 der Wankstützeinrichtungen 107 und 108 vorgenommen werden. Die Vorteile dieser Entkopplung wurden bereits oben im Zusammenhang mit 1 beschrieben, sodass diesbezüglich auf die obigen Ausführungen verwiesen wird.
Drittes Ausführungsbeispiel
Eine weitere vorteilhafte Ausführung des erfindungsgemäßen Fahrzeugs 201 mit der Entkopplung im Bereich der Sekundärfederung ist in 3 dargestellt. Die 3 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Teils des Fahrzeugs 201 mit einer Fahrzeuglängsachse 201.1. Das Fahrzeug 201 umfasst eine erste Fahrzeugkomponente in Form eines Wagenkastens 202, der jeweils über eine – nicht dargestellte – Kastenfedereinrichtung, z. B. eine Sekundärfedereinrichtung, auf zwei in Richtung der Fahrzeuglängsachse 201.1 voneinander beabstandeten Radeinheiten in Form von Fahrwerken 204 und 205 abgestützt ist.
Es versteht sich, dass es sich bei den Fahrwerken 204 und 205 um beliebig gestaltete Fahrwerke handeln kann. So können diese beispielsweise sowohl Einzelachsfahrwerke als auch Drehgestelle sein. Insbesondere bei Einzelachsfahrwerken kann die Kastenfedereinrichtung dann in einer Stufe ausgebildet sein und die einzige Federung des Wagenkastens bilden.
Zwischen dem jeweiligen Fahrwerk 204, 205 und dem Wagenkasten 202, also im Bereich in der Kastenfederstufe, ist parallel zu den dortigen Kastenfedereinrichtungen jeweils eine Wankstützeinrichtung 207 bzw. 208 angeordnet. So ist zwischen dem ersten Fahrwerk 204 und dem Wagenkasten 202 eine erste Wankstützeinrichtung 207 vorgesehen, während zwischen dem zweiten Fahrwerk 205 und dem Wagenkasten 202 eine zweite Wankstützeinrichtung 208 vorgesehen ist.
Die erste Wankstützeinrichtung 207 umfasst auf jeder Seite des ersten Fahrwerks 204 parallel zu jeder Kastenfedereinrichtung eine Stange 207.1, die einerseits schwenkbar an einem Hebel 207.2 der ersten Wankstützeinrichtung 207 angelenkt ist. Die beiden Hebel 207.2 sitzen drehfest auf einer Torsionswelle 207.3 der ersten Wankstützeinrichtung 207. Die Torsionswelle 207.3 ist auf beiden Fahrzeuglängsseiten 201.2 und 201.3 drehbar in einem fest mit dem ersten Fahrwerk 204 verbundenen Lagerblock 202.1 gelagert. Auf der einen Fahrzeuglängsseite 201.2 ist der Hebel 207.2 schwenkbar an dem Wagenkasten 202 angelenkt. Auf der anderen Fahrzeuglängsseite 201.3 ist der Hebel 207.2 drehbar in einem ersten Anlenkpunkt 207.4 in einem ersten freien Ende eines ersten Hebelarms 209.1 einer Koppeleinrichtung 209 gelagert, deren Funktion weiter unten noch näher erläutert wird.
In analoger Weise umfasst die zweite Wankstützeinrichtung 208 auf jeder Seite des zweiten Fahrwerks 205 parallel zu jeder Kastenfedereinrichtung eine Stange 208.1, die einer seits schwenkbar an einem Hebel 208.2 der zweiten Wankstützeinrichtung 208 angelenkt ist. Die beiden Hebel 208.2 sitzen drehfest auf einer Torsionswelle 208.3 der zweiten Wankstützeinrichtung 208. Die Torsionswelle 208.3 ist auf beiden Fahrzeuglängsseiten 201.2 und 201.3 drehbar in einem fest mit dem zweiten Fahrwerk 205 verbundenen Lagerblock 202.2 gelagert. Auf der einen Fahrzeuglängsseite 201.2 ist der Hebel 208.2 schwenkbar an dem Wagenkasten 202 angelenkt. Auf der anderen Fahrzeuglängsseite 201.3 ist der Hebel 207.2 drehbar in einem zweiten Anlenkpunkt 208.4 in einem ersten freien Ende eines zweiten Hebelarms 209.4 der Koppeleinrichtung 209 gelagert. Der erste Hebelarm 209.1 und der zweite Hebelarm 209.4 sind über eine Koppelstange 209.5 mechanisch verbunden, sodass die erste Wankstützeinrichtung 207 über die Koppeleinrichtung 209 mit der zweiten Wankstützeinrichtung 208 mechanisch gekoppelt ist.
Der als kurzer Winkelhebel ausgebildete erste Hebelarm 209.1 ist in der Nähe der ersten Wankstützeinrichtung 207 um einen ersten Schwenkpunkt 209.2 mit einer ersten Schwenkachse 209.3 schwenkbar an dem Wagenkasten 202 angelenkt. Die erste Schwenkachse 209.3 befindet sich im Berech des Knicks des ersten Hebelarms 209.1 und ist ortsfest mit dem Wagenkasten 202 verbunden.
An dem ersten freien Ende des ersten Hebelarms 209.1 befindet sich der erste Anlenkpunkt 207.4 der ersten Wankstützeinrichtung 207, während am zweiten freien Ende des ersten Hebelarms 209.1 die Koppelstange 209.5 angelenkt ist.
Der ebenfalls als kurzer Winkelhebel ausgebildete zweite Hebelarm 209.4 ist in der Nähe der zweiten Wankstützeinrichtung 208 um einen zweiten Schwenkpunkt 209.6 mit einer zweiten Schwenkachse 209.7 schwenkbar an dem Wagenkasten 202 angelenkt. Die zweite Schwenkachse 209.7 befindet sich im Berech des Knicks des zweiten Hebelarms 209.4 und ist ortsfest mit dem Wagenkasten 202 verbunden.
An dem ersten freien Ende des zweiten Hebelarms 209.4 befindet sich der zweite Anlenkpunkt 208.4 der zweiten Wankstützeinrichtung 208, während am zweiten freien Ende des zweiten Hebelarms 209.1 die Koppelstange 209.5 angelenkt ist.
Der erste Hebelarm 209.1 und der zweite Hebelarm 209.4 weisen identische Abmessungen auf und sind symmetrisch zur Quermittenebene des Wagenkasten 202 angeordnet. Dabei verläuft die Koppelstange 209.5 durchgehend auf einer Seite der Verbindungsgeraden der Schwenkpunkte 209.2 und 209.6, sodass eine gegenkraftfreie Auslenkung des ersten frei en Endes des ersten Hebelarms 209.1 eine gegenläufige Auslenkung des ersten freien Endes des zweiten Hebelarms 209.4 erzeugt und umgekehrt.
Wegen der Lage des ersten Anlenkpunktes 207.4 an dem ersten freien Ende des ersten Hebelarms 209.1 und der Lage des zweiten Anlenkpunktes 208.4 an dem ersten freien Ende des zweiten Hebelarm 209.4 bedingt die Koppeleinrichtung 209 analog zu der Koppeleinrichtung 109 aus 2 gegenläufige Auslenkungen des ersten Anlenkpunktes 207.4 und des zweiten Anlenkpunktes 208.4 der jeweiligen Wankstützeinrichtung 207 bzw. 208. Der Betrag der Auslenkungen ist dabei gleich, während die Richtungen jeweils entgegengesetzt sind.
Im Folgenden wird die Wirkungsweise der Koppeleinrichtung 209 und der über sie gekoppelten ersten Wankstützeinrichtung 207 und zweiten Wankstützeinrichtung 208 erläutert.
Bei einer Fahrt in einem undeformierten Gleisbogen erfährt der Wagenkasten 202 infolge der Zentrifugalkraft, die auf seinen oberhalb der Fahrwerke liegenden Schwerpunkt wirkt, ein Wankmoment um eine zur Fahrzeuglängsachse 201.1 parallele Wankachse. Dieses Wankmoment resultiert in einer unterschiedlich starken Einfederung der Sekundärfederung. Liegt beispielsweise die Fahrzeuglängsseite 201.3 auf der Bogenaußenseite, federt der Teil der Kastenfedereinrichtungen auf dieser Seite stärker ein, als auf der anderen Fahrzeuglängsseite 201.2. Im undeformierten Gleisbogen federn die Kastenfedereinrichtungen auf der jeweiligen Fahrzeuglängsseite 201.2 bzw. 201.3 dabei gleich weit ein.
Bei unterschiedlich starker Einfederung der Kastenfedereinrichtungen auf den beiden Fahrzeuglängsseiten 201.3 und 201.2 werden die Hebel 207.2 der ersten Wankstützeinrichtung 207 auf den beiden Fahrzeuglängsseiten 201.3 und 201.2 ebenfalls unterschiedlich stark ausgelenkt. Dies hat eine elastische Torsion der Torsionswelle 207.3 zur Folge. Gleiches gilt für die Hebel 208.2 der zweiten Wankstützeinrichtung 208 auf den beiden Fahrzeuglängsseiten 201.3 und 201.2. Diese werden ebenfalls unterschiedlich stark ausgelenkt, sodass eine elastische Torsion der Torsionswelle 208.3 erfolgt.
Da im undeformierten Gleisbogen entlang der Fahrzeuglängsachse 201.1 eine im Wesentlichen gleichmäßige Kraftverteilung herrscht und die Kastenfedereinrichtungen auf der jeweiligen Fahrzeuglängsseite 201.2 bzw. 201.3 somit gleich weit einfedern, wirken an dem ersten Anlenkpunkt 207.4 und dem zweiten Anlenkpunkt 208.4 senkrecht zur Fahrwerksebene die gleichen Vertikalkräfte. Dies hat zur Folge, dass der erste Hebel 209.1 und der zweite Hebel 209.4 der Koppeleinrichtung 209 im Wesentlichen in ihrer in 3 darge stellten Neutralstellung verbleiben. Mit anderen Worten wird im undeformierten Gleisbogen mit den beiden Wankstützeinrichtungen 207 und 208 der selbe Effekt erzielt wie bei den bekannten Wankstützeinrichtungen, bei denen alle Anlenkpunkte der beiden Wankstützeinrichtungen in fest am Wagenkasten befestigten Lagerblöcken liegen, wie dies in 3 durch die gestrichelten Konturen 210.1 auf der Fahrzeuglängsseite 201.3 angedeutet ist.
Die beschriebene Gestaltung der Koppeleinrichtung 209 und die Anlenkung der beiden Wankstützeinrichtungen 207 und 208 an der Koppeleinrichtung 209 haben andererseits den Effekt, dass bei einer gegenkraftfreien ersten Verschiebung der ersten Wankstützeinrichtung 207 mit einer ersten Auslenkung des ersten Anlenkpunktes 207.4 nach unten über die Koppeleinrichtung 209 eine gegenläufige zweite Verschiebung der zweiten Wankstützeinrichtung 208 mit einer zur ersten Auslenkung gegenläufigen zweiten Auslenkung des zweiten Anlenkpunktes 208.4 nach oben bedingt wird.
Bei solchen Verschiebungen der Wankstützeinrichtungen 207 und 208 kommt es zu keiner nennenswerten Torsion der Torsionswellen 207.3 und 208.3, sodass über die Wankstützeinrichtungen 207 und 208 keine nennenswerten zusätzlichen Kräfte in den Wagenkasten 202 eingeleitet werden, welche den Wagenkasten 202 andernfalls deformieren, insbesondere tordieren, würden.
Erfolgt bei dem Fahrzeug 201 aus 3 also eine unterschiedliche Einfederung der Kastenfedereinrichtungen nicht durch ein Wanken des Wagenkastens 202, sondern durch eine Deformation, z. B. eine Torsion, des befahrenen Gleisstücks, d. h. durch unterschiedliche Vertikalkoordinaten der Aufstandspunkte der Räder der Fahrwerke 204, 205 auf den – in 3 nicht dargestellten – Schienen, so können die beiden Wankstützeinrichtungen 207 und 208 dank der beschriebenen Gestaltung der Koppeleinrichtung 209 der deformierten Gleisform durch synchrones Kippen des ersten Hebels 209.1 und des zweiten Hebels 209.4 gegebenenfalls vollständig folgen. Dabei kommt es je nach Art der Deformation der Gleislage gegebenenfalls zu den beschriebenen Verschiebungen der beiden Wankstützeinrichtungen 207 und 208 ohne Torsion der Torsionswellen 207.3 und 208.3.
In bestimmten Fällen liegt beispielsweise eine Torsion des Gleises durch eine Längssteigung der Schiene, die auf der – in Fahrtrichtung – rechten Fahrzeuglängsseite 201.3 liegt, bei horizontaler Lage der auf der linken Fahrzeuglängsseite 201.2 liegenden Schiene vor, wobei die beiden Schienen in der Mitte zwischen den beiden Fahrwerken 204, 205 das selbe Gleisniveau aufweisen. In diesem Fall liegt der Aufstandspunkt des in Fahrtrichtung vorn rechts befindlichen Rads höher als derjenige des zum selben Fahrwerk gehörenden Rades auf der linken Fahrzeuglängsseite 201.2. Demgegenüber liegt der Aufstandspunkt des in Fahrtrichtung hinten rechts befindlichen Rads niedriger als derjenige des zum selben Fahrwerk gehörenden Rades auf der linken Fahrzeuglängsseite 201.2. Ähnliche Gleislagezustände können sich bei Fahrten in Abschnitten mit unterschiedlicher Gleisüberhöhung ergeben.
Die über die betreffenden Stangen 207.1 bzw. 208.1 übertragenen Vertikalverschiebungen von vorderem und hinterem Rad auf der rechten Fahrzeuglängsseite 201.3 führen nun jedoch nicht zu einer Torsion der Torsionswellen 207.3 bzw. 208.3 der beiden Wankstützeinrichtungen 207 und 208. Diese werden vielmehr durch eine Hebung des zweiten Anlenkpunktes 208.4 über dem rechten vorderen Rad und eine Senkung des ersten Anlenkpunktes 207.4 über dem rechten hinteren Rad über die synchrone Verkippung des ersten Hebels 209.1 und des zweiten Hebels 209.4 um seine Kippachse 209.3 bzw. 209.7 ausgeglichen
Es versteht sich, dass bei unterschiedlicher Höhe der Hebung bzw. Senkung der beiden auf derselben Fahrzeuglängsseite angeordneten Räder 204.2 und 205.2 der Wagenkasten 202 durch die sich an der Koppeleinrichtung 209.2 ergebende Restkraft im Mittenbereich um den halben Differenzbetrag auf dieser Fahrzeuglängsseite gehoben bzw. gesenkt wird. Reaktionskräfte, wie sie in den starr mit dem Wagenkasten verbundenen Lagern bekannter Wankstützeinrichtungen auftreten und welche den Wagenkasten 202 stark beanspruchen, entfallen hierbei.
Die Koppeleinrichtung 209 bewirkt somit im Bereich der Wankstützeinrichtungen 207 und 208 eine vorteilhafte Entkopplung von Reaktionen auf Wankbewegungen und Reaktionen auf Gleisdeformationen, insbesondere Gleistorsion, indem mechanische Verschiebungen an Anlenkpunkten 207.4 bzw. 208.4 der Wankstützeinrichtungen 207 und 208 vorgenommen werden. Die Erzielung des beschriebenen Ausgleichseffekts durch mechanische Verschiebungen an Anlenkpunkten 207.4 bzw. 208.4 der Wankstützeinrichtungen 207 und 208 hat neben der einfachen mechanischen Realisierung den Vorteil, dass die Erfindung mit beliebig gestalteten Wankstützeinrichtungen eingesetzt werden kann, ohne dass in irgend einer Form ein wesentlicher Eingriff in die Gestaltung der Wankstützeinrichtung vorgenommen werden muss.
Wie in 3 durch die Kontur 210.2 angedeutet ist, können im Bereich der Koppeleinrichtung 209 eine oder mehrere Stell- und/oder Dämpfungseinrichtungen vorgesehen sein, um aktive Stellkräfte zu erzeugen und/oder die in der Anordnung auftretenden Bewegun gen zu dämpfen. So kann mit der Stell- und/oder Dämpfungseinrichtung 210.2 beispielsweise durch eine Längenänderung der Koppelstange 209.5 aktiv eine gewünschte Rollbewegung des Wagenkastens 202 erzeugt werden.
Es versteht sich hierbei, dass derartige Stell- und/oder Dämpfungseinrichtungen bei anderen Varianten des erfindungsgemäßen Fahrzeugs auch an anderer Stelle angeordnet sein können. Ebenso versteht es sich, dass derartige Stell- und/oder Dämpfungseinrichtungen auch bei sämtlichen anderen hier beschriebenen Ausführungsbeispielen zum Einsatz kommen können.
Um die beschriebene Entkopplung der Reaktionen der Wankstützeinrichtungen 207 und 208 zu erzielen genügt es auch hier, eine einzige Koppeleinrichtung 209 vorzusehen. Dennoch versteht es sich, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch auf beiden Seiten eine entsprechende Koppeleinrichtung vorgesehen sein kann. Weiterhin versteht es sich, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch eine Koppeleinrichtung vorgesehen sein kann, die bei einer Verschiebung der ersten Wankstützeinrichtung auf der gegenüberliegenden Fahrzeuglängsseite eine gleichlaufende Verschiebung der zweiten Wankstützeinrichtung erzielt wird, da hiermit insgesamt letztlich die gleiche Ausgleichsbewegung erzielt werden kann.
Viertes Ausführungsbeispiel
Die bisher beschriebenen Ausführungsbeispiele bezogen sich auf Anwendungen innerhalb eines Fahrwerks bzw. innerhalb eines Wagens als erster Fahrzeugkomponente, bei denen innerhalb der jeweiligen Struktur der Fahrzeugkomponente übermäßige Torsionsbelastungen infolge von Gleisverwindungen vermieden werden sollen. Eine vergleichbare Aufgabe stellt sich für Gliederzüge wie z.B. mehrteilige Straßenbahnen oder Triebzüge, welche aus einzelnen, miteinander gekoppelten Segmenten mit dazwischenliegenden Übergängen für Fahrgäste bestehen. Dies gilt insbesondere dann, wenn einzelne Segmente nicht auf eigenen Fahrwerken abgestützt werden, sondern als so genannte „Sänfte" über Gelenkverbindungen im Bodenbereich und ggf. weitere Koppelelemente im Dachbereich mit ihren Nachbarsegmenten verbunden sind.
Auch hier lässt sich die Erfindung vorteilhaft anwenden. Die 4 und 5 zeigen schematische Draufsichten auf einen Teil eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs 301 mit einer Fahrzeuglängsachse 301.1. Das Fahrzeug 301 umfasst eine erste Fahrzeugkomponente in Form eines radlosen ersten Wagenkastens 302, der an zwei benachbarten zweiten Fahr zeugkomponenten in Form eines zweiten Wagenkastens 311 und eines dritten Wagenkastens 312 nach Art einer solchen Sänfte abgestützt ist.
Die Wagenkästen 311 und 312 sind jeweils im Anschlussbereich an den ersten Wagenkasten 302 über entsprechende Federeinrichtungen auf Fahrwerken 304 und 305 abgestützt. Der erste Wagenkasten 302 stützt sich somit über den zweiten Wagenkasten 311 und die zugehörige Federeinrichtung auf dem ersten Fahrwerk 304 und über den dritten Wagenkasten 312 und die zugehörige Federeinrichtung auf dem zweiten Fahrwerk 305 ab. Die Wagenkästen 302, 311 und 312 stellen dabei mit anderen Worten Fahrzeugsegmente des mehrgliedrigen Fahrzeugs 301 dar.
Während übermäßige Wankdifferenzen zwischen den Wagenkästen 302, 311 und 312 verhindert werden sollen, sollen sich aufgrund des Befahrens von den oben ausführlich beschriebenen deformierten Gleisabschnitten, insbesondere von Gleisverwindungen, einstellende gestaffelte Neigungen der aufeinander folgender Wagenkästen 302, 311 und 312 um ihre jeweilige Längsachse zugelassen werden.
Bekannte Lösungen weisen z.B. im Dachbereich zwischen benachbarten Wagenkästen in Querrichtung angeordnete und diese gelenkig verbindenden Stangen auf, wie sie in 4 durch die gestrichelten Konturen 310 angedeutet sind. Die Wagenkästen 302, 311, 312 sind weiterhin beispielsweise durch eine – nicht dargestellte – Artikulation im Bodenbereich gelenkig miteinander verbunden. Bei Wankbewegungen eines Wagenkastens 302, 311, 312, d. h. einer Querbewegung im Dachbereich gegenüber dem tiefer liegenden Wankpol, wird diese Querbewegung über die Steifigkeit der Stangen 310 auf den benachbarten Wagenkasten des Gliederzugs übertragen. Die Stangen 310 verhindern somit das Wanken der Wagenkästen 302, 311, 312 relativ zueinander, während gleichzeitig relative Nickbewegungen der Wagenkästen 302, 311, 312, wie sie beim Befahren von Gleiswannen oder -kuppen auftreten können, zugelassen werden.
Beim Befahren von Gleisverwindungen versuchen diese Stangen 310 jedoch, die benachbarten Wagenkästen 302, 311, 312 alle parallel zueinander, insbesondere in Vertikalrichtung parallel zueinander zu halten, was zum Entstehen starker Zwangskräfte in den Anlenkpunkten dieser Stangen 310 und damit der Struktur der Wagenkästen 302, 311, 312 führt.
Um diesen Nachteil zu überwinden, ist eine erfindungsgemäße Entkoppelung der dynamisch bedingten und unerwünschten Wankbewegung von der durch das Befahren eines deformierten Gleisabschnitte, z. B. einer Gleisverwindung, erzeugten relativen Querneigung aufeinander folgender Segmente eines Gliederzugs erforderlich.
Dies wird bei dem in 4 und 5 schematisch dargestellten Fahrzeug 301 wie folgt erreicht, wobei die 4 in der Draufsicht die Situation auf ebenem Gleis und die 5 die Situation auf verwundenem Gleis darstellt:
Zwischen dem jeweiligen zweiten Wagenkasten 311, 312 und dem ersten Wagenkasten 302 ist jeweils eine Wankstützeinrichtung 307 bzw. 308 angeordnet. So ist zwischen dem Wagenkasten 311 und dem Wagenkasten 302 eine erste Wankstützeinrichtung 307 vorgesehen, während zwischen dem Wagenkasten 312 und dem Wagenkasten 302 eine zweite Wankstützeinrichtung 308 vorgesehen ist.
Die erste Wankstützeinrichtung ist in Form einer ersten Zug-Druck-Stange 307 ausgebildet, die einerseits schwenkbar an einer Konsole an dem zweiten Wagenkasten 311 angelenkt ist. An ihrem dem ersten Wagenkasten 302 zugewandten Ende ist die erste Stange 307 drehbar in einem ersten Anlenkpunkt 307.4 in einem ersten freien Ende eines ersten Hebelarms 309.1 einer Koppeleinrichtung 309 gelagert, deren Funktion weiter unten noch näher erläutert wird.
In analoger Weise ist die zweite Wankstützeinrichtung 308 in Form einer zweiten Zug-Druck-Stange 308 ausgebildet, die einerseits schwenkbar an einer Konsole an dem dritten Wagenkasten 312 angelenkt ist. An ihrem dem ersten Wagenkasten 302 zugewandten Ende ist die zweite Stange 308 drehbar in einem zweiten Anlenkpunkt 308.4 in einem ersten freien Ende eines zweiten Hebelarms 309.4 der Koppeleinrichtung 309 gelagert. Der erste Hebelarm 309.1 und der zweite Hebelarm 309.4 sind über eine Koppelstange 309.5 mechanisch verbunden, sodass die erste Wankstützeinrichtung 307 über die Koppeleinrichtung 309 mit der zweiten Wankstützeinrichtung 308 mechanisch gekoppelt ist.
Der als kurzer Winkelhebel ausgebildete erste Hebelarm 309.1 ist in der Nähe der ersten Wankstützeinrichtung 307 um einen ersten Schwenkpunkt 309.2 mit einer ersten Schwenkachse schwenkbar an dem ersten Wagenkasten 302 angelenkt. Die erste Schwenkachse befindet sich im Berech des Knicks des ersten Hebelarms 309.1 und ist ortsfest mit dem ersten Wagenkasten 302 verbunden.
An dem ersten freien Ende des ersten Hebelarms 309.1 befindet sich der erste Anlenkpunkt 307.4 der ersten Wankstützeinrichtung 307, während am zweiten freien Ende des ersten Hebelarms 309.1 die Koppelstange 309.5 angelenkt ist.
Der ebenfalls als kurzer Winkelhebel ausgebildete zweite Hebelarm 309.4 ist in der Nähe der zweiten Wankstützeinrichtung 308 um einen zweiten Schwenkpunkt 309.6 mit einer zweiten Schwenkachse schwenkbar an dem ersten Wagenkasten 302 angelenkt. Die zweite Schwenkachse 309.7 befindet sich im Berech des Knicks des zweiten Hebelarms 309.4 und ist ortsfest mit dem Wagenkasten 302 verbunden.
An dem ersten freien Ende des zweiten Hebelarms 309.4 befindet sich der zweite Anlenkpunkt 308.4 der zweiten Wankstützeinrichtung 308, während am zweiten freien Ende des zweiten Hebelarms 309.1 die Koppelstange 309.5 angelenkt ist.
Der erste Hebelarm 309.1 und der zweite Hebelarm 309.4 weisen identische Abmessungen auf und sind symmetrisch zur Quermittenebene des ersten Wagenkastens 302 angeordnet. Dabei verläuft die Koppelstange 309.5 durchgehend auf einer Seite der Verbindungsgeraden der Schwenkpunkte 309.2 und 309.6, sodass eine gegenkraftfreie Auslenkung des ersten freien Endes des ersten Hebelarms 309.1 eine gegenläufige Auslenkung des ersten freien Endes des zweiten Hebelarms 309.4 erzeugt und umgekehrt.
Wegen der Lage des ersten Anlenkpunktes 307.4 an dem ersten freien Ende des ersten Hebelarms 309.1 und der Lage des zweiten Anlenkpunktes 308.4 an dem ersten freien Ende des zweiten Hebelarm 309.4 bedingt die Koppeleinrichtung 309 analog zu der Koppeleinrichtung 109 aus 2 gegenläufige Auslenkungen des ersten Anlenkpunktes 307.4 und des zweiten Anlenkpunktes 308.4 der jeweiligen Wankstützeinrichtung 307 bzw. 308. Der Betrag der Auslenkungen ist dabei gleich, während die Richtungen jeweils entgegengesetzt sind.
Im Folgenden wird die Wirkungsweise der Koppeleinrichtung 309 und der über sie gekoppelten ersten Wankstützeinrichtung 307 und zweiten Wankstützeinrichtung 308 erläutert.
Erfährt der erste Wagenkasten 302, z. B. infolge einer Laufunruhe und seines hochliegenden Schwerpunkts, ein reines Wankmoment um eine Wankachse parallel zur Fahrzeuglängsachse 301.1, so bewegen sich der erste Anlenkpunkt 307.4 und der zweite Anlenkpunkt 308.4 an seinen beiden Wagenkastenenden gegenüber den benachbarten Wagenkästen 311, 312 in gleicher Relativrichtung. Dadurch wird auf die ersten freien Enden der beiden Winkelhebel 309.1 und 309.4 symmetrisch belastet, d. h. es wird auf sie jeweils eine Kraft im Wesentlichen gleicher Richtung und gleichen Betrags ausgeübt. Aufgrund ihrer eigenen Steifigkeit und der Steifigkeit der Koppelstange 309.5 werden die Winkelhebel 309.1 und 309.4 an einer Drehung gehindert, sodass die Anordnung wie die bekannten Stangen 310 der Wankbewegung entgegenwirkt.
Bei Verwindung des Gleises werden die Wagenkästen 302, 311, 312 etc. in Fahrtrichtung sukzessive aus der Vertikalrichtung ausgelenkt. Die relative Horizontalbewegung zwischen dem ersten Wagenkasten 302 und dem vorausfahrenden dritten Wagenkasten 312 sowie zwischen dem ersten Wagenkasten 302 und dem nachfolgenden zweiten Wagenkasten 311 erfolgt nun in entgegengesetzter Richtung. Dadurch können sich die beiden Winkelhebel 309.1 und 309.4 um ihren jeweiligen Schwenkpunkt 309.2 bzw. 309.6 gleichsinnig drehen. Die Koppelstange 309.5 erfährt hierbei keine nennenswerte Kraft, sondern bewegt sich ebenso nahezu widerstandslos in Fahrzeuglängsrichtung 301.1 Dadurch werden die Konsolen an den Wagenkästen 302, 311, 312 sowie die Wagenkästen 302, 311, 312 selbst nicht wie im herkömmlichen Fall mit den Stangen 310 mit Zwangskräften belastet.
Bei einer Mischform beider Bewegungen, d. h. bei gleichzeitigem Wanken eines Wagenkastens während der Überfahrt über ein Stück deformiertes Gleis, werden nur die dem eigentlichen Wanken eines einzelnen Wagenkastens gegenüber den ihm benachbarten Wagenkästen entsprechenden Differenzkräfte von den Konsolen der Wankstützeinrichtungen 307, 308 aufgenommen, während die durch die Gleisverwindung hervorgerufene zunehmende Schrägstellung der Wagenkästen 302, 311, 312 in Querrichtung keine unerwünschten Zwangskräfte hervorruft.
Fünftes Ausführungsbeispiel
Eine weitere vorteilhafte Ausführung des erfindungsgemäßen Fahrzeugs 401 mit den Wagenkästen 402, 411, 412 ist in 6 dargestellt. Das Fahrzeug 401 entspricht dabei in seiner grundsätzlichen Gestaltung und Funktionsweise dem Fahrzeug 301 aus 4, sodass hier lediglich auf die Unterscheide eingegangen werden soll.
Der einzige Unterschied zur Ausführung aus 4 besteht in der Gestaltung der Koppeleinrichtung 409, über welche die beiden Wankstützeinrichtungen 407 und 408 miteinander gekoppelt sind. An Stelle der Koppelstange 309.5 umfasst die Koppeleinrichtung 409 eine hydraulische Kopplung 409.5 mit Hydraulikzylindern 409.8 und 409.9, deren Arbeitsräume über eine Hydraulikleitung 409.10 verbunden sind.
Die Hydraulikzylinder 409.8 und 409.9 sind jeweils an einem Ende schwenkbar an dem ersten Wagenkasten 402 angelenkt. An seinem anderen Ende ist der erste Hydraulikzylinder 409.8 an dem ersten Hebelarm 409.1 schwenkbar angelenkt, während der zweite Hydraulikzylinder 409.9 schwenkbar an dem und einen zweiten Hebelarm 409.4 angelenkt ist.
Es versteht sich, dass bei anderen Varianten des erfindungsgemäßen Fahrzeugs die vorstehend beschriebene hydraulische Koppeleinrichtung auch mit einer aktiven Stelleinrichtung und/oder einer Dämpfungseinrichtung versehen sein kann. So kann beispielsweise eine entsprechende Pump- und Steuereinheit oder dergleichen vorgesehen sein, welche den Füllgrad der Arbeitsräume der Hydraulikzylinder entsprechend den Vorgaben einer Steuereinrichtung modifiziert.
Es versteht sich, dass bei anderen Varianten des erfindungsgemäßen Fahrzeugs die vorstehend beschriebenen oder auch andere Kopplungsmechanismen einzeln oder zur in Kombination zur Anwendung kommen können, um die erfindungsgemäße Kopplung zwischen den Wankstützeinrichtungen zu realisieren.
Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend ausschließlich anhand von Beispielen für Schienenfahrzeuge beschrieben. Es versteht sich schließlich weiterhin, dass die Erfindung auch in Verbindung mit beliebigen anderen Fahrzeugen zum Einsatz kommen kann.

Claims

Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, mit – einer Fahrzeuglängsachse (1.1; 101.1; 201.1; 301.1), – wenigstens einer ersten Fahrzeugkomponente (2; 102; 202; 302; 402), – die über wenigstens eine erste Federeinrichtung auf wenigstens einer ersten Radeinheit (4; 104; 204; 304) abgestützt ist und – die über wenigstens eine zweite Federeinrichtung auf wenigstens einer zur ersten Radeinheit (4; 104; 204; 304) in Richtung der Fahrzeuglängsachse (1.1; 101.1; 201.1; 301.1) beabstandeten zweiten Radeinheit (5; 105; 205; 305) abgestützt ist, sowie – wenigstens einer ersten Wankstützeinrichtung (7; 107; 207; 307; 407) und einer zweiten Wankstützeinrichtung (8; 108; 208; 308; 408), – die über eine Koppeleinrichtung (9; 109; 209; 309; 409) miteinander gekoppelt sind, – die jeweils mit der ersten Fahrzeugkomponente (2; 102; 202; 302; 402) verbunden sind und – die jeweils Wankbewegungen der ersten Fahrzeugkomponente (2; 102; 202; 302; 402) um eine zur Fahrzeuglängsachse (1.1; 101.1; 201.1; 301.1) parallele Wankachse entgegenwirken, dadurch gekennzeichnet, dass – die erste Wankstützeinrichtung (7; 107; 207; 307; 407) in einem ersten Anlenkpunkt (7.4; 107.4; 207.4; 307.4) an der Koppeleinrichtung (9; 109; 209; 309; 409) angelenkt ist, – die zweite Wankstützeinrichtung (8; 108; 208; 308; 408) in einem zweiten Anlenkpunkt (8.4; 108.4; 208.4; 308.4) an der Koppeleinrichtung (9; 109; 209; 309; 409) angelenkt ist, und – die Koppeleinrichtung (9; 109; 209; 309; 409) derart ausgebildet ist, dass bedingt durch eine gegenkraftfreie erste Verschiebung der ersten Wankstützeinrichtung (7; 107; 207; 307; 407) über den ersten Anlenkpunkt (7.4; 107.4; 207.4; 307.4) und den zweiten Anlenkpunkt (8.4; 108.4; 208.4; 308.4) eine gegenläufige zweite Verschiebung in die zweite Wankstützeinrichtung (8; 108; 208; 308; 408) eingeleitet wird.
Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die erste Wankstützeinrichtung (7; 107; 207; 307; 407) in einem ersten Anlenkpunkt (7.4; 107.4; 207.4; 307.4) an der Koppeleinrichtung (9; 109; 209; 309; 409) angelenkt ist, – die zweite Wankstützeinrichtung (8; 108; 208; 308; 408) in einem zweiten Anlenkpunkt (8.4; 108.4; 208.4; 308.4) an der Koppeleinrichtung (9; 109; 209; 309; 409) angelenkt ist, und – die Koppeleinrichtung (9; 109; 209; 309; 409) derart ausgebildet ist, dass eine gegenkraftfreie erste Verschiebung des ersten Anlenkpunkts (7.4; 107.4; 207.4; 307.4) eine gegenläufige zweite Verschiebung des zweiten Anlenkpunkts (8.4; 108.4; 208.4; 308.4) bewirkt.
Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Verschiebung und die zweite Verschiebung im Wesentlichen denselben Betrag aber voneinander abweichende Richtung, insbesondere im Wesentlichen entgegengesetzte Richtung, aufweisen.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – der erste Anlenkpunkt (7.4; 107.4; 207.4; 307.4) ein Auflagerpunkt der ersten Wankstützeinrichtung (7; 107; 207; 307; 407) ist und/oder – der zweite Anlenkpunkt (8.4; 108.4; 208.4; 308.4) ein Auflagerpunkt der zweiten Wankstützeinrichtung (8; 108; 208; 308; 408) ist.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppeleinrichtung (9; 109; 209; 309; 409) auf derselben Seite der Fahrzeuglängsachse (1.1; 101.1; 201.1; 301.1) gelegene Teile der ersten Wankstützeinrichtung (7; 107; 207; 307; 407) und der zweiten Wankstützeinrichtung (8; 108; 208; 308; 408) verbindet.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppeleinrichtung (9; 109; 209; 309; 409) Komponenten der ersten Wankstützeinrichtung (7; 107; 207; 307; 407) und der zweiten Wankstützeinrichtung (8; 108; 208; 308; 408) verbindet, welche dieselbe Funktion und/oder Lage innerhalb der jeweiligen Wankstützeinrichtung aufweisen.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Koppeleinrichtung (9; 109; 209; 309; 409) wenigstens einen um einen ersten Schwenkpunkt (9.2; 109.2; 209.2; 309.2) schwenkbar an der ersten Fahrzeugkomponente (2; 102; 202; 302; 402) angelenkten ersten Hebelarm (9.1; 109.1; 209.1; 309.1; 409.1) umfasst, wobei – der erste Schwenkpunkt (9.2; 109.2; 209.2; 309.2) in der kinematischen Kette zwischen der ersten Wankstützeinrichtung (7; 107; 207; 307; 407) und der zweiten Wankstützeinrichtung (8; 108; 208; 308; 408) angeordnet ist.
Fahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass – der erste Hebelarm (9.1; 109.1; 209.1; 309.1; 409.1) ein freies erstes Ende und ein freies zweites Ende umfasst, wobei – das erste Ende unmittelbar mit der ersten Wankstützeinrichtung (7; 107; 207; 307; 407) verbunden ist und – das zweite Ende unmittelbar oder über weitere Zwischenelemente mit der zweiten Wankstützeinrichtung (8; 108; 208; 308; 408) verbunden ist.
Fahrzeug nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass – die Koppeleinrichtung (109; 209; 309; 409) wenigstens einen um einen zweiten Schwenkpunkt (109.6; 209.6; 309.6) schwenkbar an der ersten Fahrzeugkomponente (2; 102; 202; 302; 402) angelenkten zweiten Hebelarm (109.4; 209.4; 309.4; 409.4) umfasst, wobei – der zweite Schwenkpunkt (109.6; 209.6; 309.6) in der kinematischen Kette zwischen der ersten Wankstützeinrichtung (107; 207; 307; 407) und der zweiten Wankstützeinrichtung (108; 208; 308; 408) angeordnet ist und – der zweite Hebelarm (109.4; 209.4; 309.4; 409.4) mit dem ersten Hebelarm (109.1; 209.1; 309.1; 409.1) über wenigstens ein Koppelelement (109.5; 209.5; 309.5; 409.5), insbesondere eine Schubstange, verbunden ist.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Wankstützeinrichtungen (7, 8; 107, 108; 207, 208) ein mit der ersten Fahrzeugkomponente (2; 102; 202) verbundenes Torsionselement (7.3, 8.3; 107.3, 108.3; 207.3, 208.3) umfasst.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die erste Fahrzeugkomponente (2; 102) ein Fahrwerksrahmen ist, – die erste Wankstützeinrichtung (7; 107) mit der ersten Radeinheit (4; 104) verbunden ist und – die zweite Wankstützeinrichtung (8; 108) mit der zweiten Radeinheit (5; 105) verbunden ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass – die erste Fahrzeugkomponente (202) ein Wagenkasten ist, – die erste Wankstützeinrichtung (207) mit der ersten Radeinheit (204) verbunden ist und – die zweite Wankstützeinrichtung (208) mit der zweiten Radeinheit (205) verbunden ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass – die erste Fahrzeugkomponente ein erster Wagenkasten (302; 402) mit einem ersten Wagenkastenende und einem zweiten Wagenkastenende ist, – ein dem ersten Wagenkastenende benachbarter zweiter Wagenkasten (311; 411) und ein dem zweiten Wagenkastenende benachbarter dritter Wagenkasten (312; 412) vorgesehen sind, – die erste Wankstützeinrichtung (307; 407) mit dem zweiten Wagenkasten (311; 411) verbunden ist und – die zweite Wankstützeinrichtung (308; 408) mit dem dritten Wagenkasten (312; 412) verbunden ist.
Fahrzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wagenkasten (302; 402) nach Art einer radlosen Sänfte ausgebildet ist, wobei er an dem zweiten Wagenkasten (311; 411) und dem dritten Wagenkasten (312; 412) befestigt ist.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Koppeleinrichtung (409) wenigstens einen mit der ersten Wankstützeinrichtung (407) verbundenen ersten Arbeitszylinder (409.8), insbesondere einen ersten Hydraulikzylinder, umfasst, – die Koppeleinrichtung (409) wenigstens einen mit der zweiten Wankstützeinrichtung (408) verbundenen zweiten Arbeitszylinder (409.9), insbesondere einen zweiten Hydraulikzylinder, umfasst und – die Koppeleinrichtung (409) wenigstens eine den ersten Arbeitszylinder (409.8) und den zweiten Arbeitszylinder (409.9) verbindende Verbindungsleitung (409.10) für ein Arbeitsmedium, insbesondere ein Hydraulikfluid, umfasst.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Radeinheiten (4, 5; 104; 105; 204, 205; 304, 305) einen Radsatz oder ein Radpaar umfasst.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppeleinrichtung (209) eine Dämpfungseinrichtung (210.2) umfasst.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppeleinrichtung (209) eine Stelleinrichtung (210.2) umfasst.