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EP2121406A1 - Fahrzeug mit einem jakobs-drehgestell und einer wankstütze - Google Patents

Fahrzeug mit einem jakobs-drehgestell und einer wankstütze

Info

Publication number
EP2121406A1
EP2121406A1 EP08716911A EP08716911A EP2121406A1 EP 2121406 A1 EP2121406 A1 EP 2121406A1 EP 08716911 A EP08716911 A EP 08716911A EP 08716911 A EP08716911 A EP 08716911A EP 2121406 A1 EP2121406 A1 EP 2121406A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vehicle
coupling
roll
coupling device
car body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP08716911A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2121406B1 (de
Inventor
Volker Brundisch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alstom Transportation Germany GmbH
Original Assignee
Bombardier Transportation GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bombardier Transportation GmbH filed Critical Bombardier Transportation GmbH
Priority to PL08716911T priority Critical patent/PL2121406T3/pl
Publication of EP2121406A1 publication Critical patent/EP2121406A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2121406B1 publication Critical patent/EP2121406B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
    • B61F5/02—Arrangements permitting limited transverse relative movements between vehicle underframe or bolster and bogie; Connections between underframes and bogies
    • B61F5/22—Guiding of the vehicle underframes with respect to the bogies
    • B61F5/24—Means for damping or minimising the canting, skewing, pitching, or plunging movements of the underframes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D3/00—Wagons or vans
    • B61D3/10—Articulated vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle, in particular a rail vehicle, having a vehicle longitudinal axis, a first car body, which is supported via a first spring means on a chassis, a second car body, which is disposed adjacent the first car body in the direction of the vehicle longitudinal axis and a second spring means is supported on the chassis, as well as an anti-roll device, which is at least coupled via a first coupling device with the first car body and counteracts rolling movements of the first car body about a vehicle longitudinal axis parallel to the roll axis.
  • the car body In rail vehicles - but also in other vehicles - the car body is usually resiliently mounted relative to the wheel units, for example, wheel pairs or sets of wheels via one or more spring stages. Due to the comparatively high center of gravity of the car body, the tendency of the car body to tilt towards the wheel units towards the bow, ie to perform a rolling motion about a roll axis parallel to the vehicle longitudinal axis, thus occurring during the arc run, transverse to the driving movement and thus transversely to the vehicle longitudinal axis.
  • Such roll stabilizers are known in various hydraulic or purely mechanical embodiments.
  • a torsion shaft extending transversely to the vehicle longitudinal direction is used, as is known, for example, from EP 1 075 407 B1.
  • levers extending in the vehicle longitudinal direction.
  • links or the like which are arranged kinematically parallel to the spring means of the vehicle.
  • the torsion wave is thus subjected to a torsional moment which, depending on its torsional stiffness, is compensated for at a certain torsion angle by a counter-torque resulting from its elastic deformation and thus prevents further rolling movement.
  • the anti-roll device d. H. between a chassis frame and the car body act.
  • the anti-roll device can also be used in the primary stage, d. H. between the wheel units and a chassis frame or - in the absence of secondary suspension - act a car body.
  • Such roll stabilizers are also used in generic rail vehicles, as they are known for example from DE 43 11 521 C1.
  • two adjacent car bodies are supported on a common so-called Jacobs bogie, with a separate roll stabilizer supported on the bogie being provided for each car body.
  • the two adjacent car bodies are also supported at their other end also via roll stabilizers on a leading or trailing bogie.
  • the roll stabilizers lead to the desired increase in roll stiffness of the entire arrangement, d. H. to a sufficiently low tilt coefficient of the car body.
  • they have the disadvantage that when driving on track sections with a distortion of the track level, as occurs for example Gleisüberhöhu ⁇ gsrampen or the like, by now mutually inclined track levels in the leading bogie, the Jacobs bogie and the trailing
  • Bogie a high torsional moment about the longitudinal axis of the respective car body and the Jacobs bogie is initiated. This is due to the fact that the respective anti-roll device acts on an adjustment of the vertical axis of the car bodies, which runs parallel to the track standard present in each case in the area of the wheel units. Since the track standards in the field of wheel units of the bogies have a different orientation with a distortion of the track level, the torsional load of the car bodies and the Jacobs bogie described results. In addition to heavy loads on the car bodies and the Jacobs bogie, the derailment safety can be impaired by the accompanying individual wheel relief.
  • the present invention is therefore based on the object to provide a vehicle of the type mentioned, which does not have the disadvantages mentioned above, or at least to a lesser extent and in particular a simple and reliable way to reduce the torsional load on the car bodies and the chassis in twisted track sections allows.
  • the present invention solves this problem starting from a vehicle according to the preamble of claim 1 by the features stated in the characterizing part of claim 1.
  • the present invention is based on the technical teaching that allows a simple and reliable way to reduce the torsional load on the car bodies and their common chassis in twisted track sections, if you do not provide separate anti-roll devices but only a common anti-roll device for the two car bodies, however is coupled to the respective car body, that opposing rolling movements of the two car bodies are allowed, while the common anti-roll device in correspondence Wa ⁇ kangoen the two car bodies in conventionally limited.
  • the common anti-roll device For a non-deformed track plane course, i. H. in co-rolling movements of the two car bodies, the common anti-roll device, however, can unfold their rolling movements limiting effect in full scale. In other words, the effectiveness of the anti-roll devices is not compromised in cases where they are actually to be used.
  • Another advantage of the solution according to the invention is that can be saved by the common anti-roll device for both car bodies compared to the known vehicles, usually comparatively complex and therefore expensive anti-roll device. This also space available, which was previously occupied by the second anti-roll device. This allows greater freedom of design for the chassis, the car bodies and / or other vehicle components in this area. In particular, this does not specify the design and design of the anti-roll devices. In the solution according to the invention, therefore, it is possible for the common anti-roll device to use anti-roll bars of any type (hydraulic, mechanical, etc.).
  • the invention relates to a vehicle, in particular a rail vehicle, with a vehicle longitudinal axis, a first car body, which is supported via a first spring means on a chassis, a second car body, which is arranged adjacent to the first car body in the direction of the vehicle longitudinal axis and a second spring means supported on the chassis, as well as a
  • Anti-roll device which is at least coupled via a first coupling device with the first car body and counteracts rolling movements of the first car body about a vehicle longitudinal axis parallel to the roll axis.
  • the first coupling device may be formed in any suitable manner to allow the counter-rotating rolling movements between the first car body and the second car body.
  • an active system may be provided in which the first coupling device z. B.
  • active control elements and a control device associated therewith which detects the respective driving condition or Wanktendenz the two car bodies and in opposite Wanktendenz the two car bodies allows the opposite rolling motion between the two car bodies on the control elements, while the control elements at the same Wanktendenz the two car bodies be fixed, for example, so that the anti-roll device can come into effect.
  • a passive system is preferably provided for the first coupling device.
  • the first coupling device is articulated in a first articulation point to the first car body and articulated in a second articulation point on the second car body and the first coupling device formed and / or connected to the anti-roll device, that a counterforce-free first displacement of the first articulation point an opposite second Displacement of the second pivot point causes.
  • any desired ratio between the first displacement and the second displacement can be provided.
  • consideration of the respective kinematics of the support of the two car bodies is possible.
  • the first displacement and the second displacement have substantially the same amount but differing directions, in particular substantially opposite directions.
  • the first coupling device can basically work according to any suitable operating principle or combinations of different active principles. For example, it can work according to a fluidic, electromechanical or purely mechanical action principle or any combination of these principles of action. Because of the simple structure and the low susceptibility to interference, a purely mechanical active principle is preferably provided for the first coupling device.
  • the first coupling device comprises a first compensating lever, wherein the first compensating lever has a first end which is connected to the first articulation point, the first compensating lever has a second end which is connected to the second articulation point, and the first compensating lever at one, in particular is centrally, pivotally arranged between the first end and the second end arranged first pivot point with the anti-roll device.
  • the first compensating lever may be articulated directly at the first and second articulation point.
  • the first compensating lever is connected via a first coupling element, in particular a first coupling rod, with the first articulation point and / or the first compensating lever is connected via a second coupling element, in particular a second coupling rod, with the second articulation point, as a result
  • a first coupling element in particular a first coupling rod
  • a second coupling element in particular a second coupling rod
  • the first coupling device operates according to a fluidic action principle.
  • the first coupling device preferably comprises a first working cylinder, in particular a first hydraulic cylinder, and a second working cylinder, in particular a second hydraulic cylinder.
  • the first working cylinder is connected to the anti-roll device and the first link point, while the second cylinder is connected to the anti-roll device and the second link point.
  • the working spaces of the first working cylinder and the second working cylinder are connected in the same direction, so that the opposite rolling movements between the two car bodies are allowed while co-rotating rolling movements are inhibited because of the same sense connection of the working spaces.
  • the common anti-roll device can in principle be arranged in any way on the vehicle.
  • it may be provided in an actively controlled anti-roll device that it is arranged only on one side of the vehicle.
  • passive anti-roll devices provision is generally made for these to extend in the transverse direction of the vehicle or for their components to be arranged on both sides of the longitudinal center plane of the vehicle in order to be able to counteract the rolling movements about the vehicle longitudinal axis in a simple manner.
  • the anti-roll device is coupled via a second coupling device to the first car body and the second car body, wherein the first coupling device and the second coupling device are arranged on different sides of a longitudinal axis of the vehicle containing the vehicle longitudinal axis.
  • the second coupling device may be constructed differently than the first coupling device.
  • the second Koppelei ⁇ raum causes no opposing rolling movements between the two car bodies. In this case, then sufficient over the first coupling device enabled counter-rotating displacements to the opposing rolling movements between the two
  • the second coupling device is designed and / or connected to the anti-roll device such that it permits counter-rotating rolling movements between the first vehicle body and the second vehicle body.
  • the second coupling device is formed identical to the first coupling device, since this is a particularly simple structure is achieved.
  • the common anti-roll device itself can be constructed in any suitable manner.
  • the anti-roll device comprises a torsion element connected to the chassis, which has a torsion axis in order to achieve a counter-torque to the rolling moments of the two vehicle bodies in a well-known manner via the torsional moment in the torsion element.
  • the anti-roll device has a first torsion arm which is connected in a rotationally fixed manner to the torsion element and the first coupling device is articulated to the first torsion arm in a first connection point, the first connection point being spaced from the torsion axis. This achieves a particularly simple and effective configuration.
  • the anti-roll device operates according to a fluidic, in particular hydraulic, active principle.
  • the anti-roll device preferably comprises two working cylinders spaced apart from one another, transversely to the vehicle longitudinal axis, in particular hydraulic cylinders whose working spaces are connected in opposite directions to the work spaces of the respective other working cylinder.
  • the two working cylinders are each connected at one end to the chassis, while the first coupling device is articulated at the end of one of the two working cylinders, which faces away from the chassis.
  • the first Koppelei device comprises a damping device and additionally or alternatively an adjusting device.
  • Figure 1 is a schematic side view of part of a preferred embodiment of the vehicle according to the invention in neutral position;
  • Figure 2 is a schematic perspective view of a part of the vehicle of Figure 1 in neutral position
  • Figure 3 is a schematic side view of a portion of the vehicle of Figure 1 in a twisting position
  • FIG. 4 shows a schematic perspective view of a part of the vehicle from FIG. 1 in a twisting position
  • Figure 5 is a schematic side view of part of another preferred embodiment of the vehicle according to the invention in neutral position.
  • a coordinate system is indicated in the figures, in which the x-coordinate denotes the longitudinal direction of the rail vehicle 101, the y-coordinate the transverse direction of the rail vehicle 101 and the z-coordinate the height direction of the rail vehicle 101.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a part of the vehicle 101, which has a vehicle longitudinal axis 101.1.
  • the vehicle 101 comprises a first vehicle body 102 and a second vehicle body 103, which is adjacent in the direction of the vehicle longitudinal axis 101.1 (x direction) and which are supported on a common chassis in the form of a so-called Jacobs bogie 104.
  • the other not shown in Figure 1 - the end of each car body 102, 103 is ever supported on another chassis, such as another bogie.
  • the bogie 104 comprises a first wheel unit 104.1 and a second wheel unit 104.2, on each of which a bogie frame 104.4 is supported via a primary suspension 104.3.
  • the first car body 102 is in turn supported by a first secondary suspension 102.1 on the bogie frame 104.4, while the second car body 103 is supported by a second secondary suspension 103.2 on the bogie frame 104.4.
  • the primary suspensions 104.3 and the secondary suspensions 102.1, 103.1 are simplified in FIG. 1 as coil springs.
  • the respective primary suspension 104.3 or secondary suspension 102.1, 103.1 can be any suitable spring device.
  • in the secondary suspension 102.1, 103.1 is preferably a well-known air suspension or the like.
  • the vehicle 101 further comprises for the two car bodies 102 and 103 a common anti-roll device in the form of a roll support 105, which is arranged kinematically parallel to the two secondary suspensions 102.1, 103.1 between the bogie frame 104.4 and the two car bodies 102, 103 together with two coupling devices 106, 107 is.
  • the common roll support 105 comprises a first torsion arm in the form of a first lever 105.1 and a second torsion arm in the form of a second lever 105.2.
  • the two levers 105.1 and 105.2 sit on both sides of the longitudinal center plane (xz-plane) of the vehicle 101 respectively rotationally fixed on the ends of a torsion shaft 105.3 of the roll support 105.
  • the torsion shaft 105.3 extends in the transverse direction (y-direction) of the vehicle and is rotatable in Bearing blocks 105.4 stored, which in turn are firmly connected to the bogie frame 104.4.
  • the first coupling device 106 is articulated, via which the roll support 105 is connected both to the first car body 102 and to the second car body 103.
  • the first coupling device 106 comprises a first compensating lever 106.1, a first coupling rod 106.2 and a second coupling rod 106.3.
  • the first balance lever 106.1 is pivoted at its center in a first pivot point 106.4 pivoted to the first lever 105.1, while at one end of the first balance lever 106.1 one end of the first coupling rod 106.2 is hinged pivotally and at the other end of the first balance lever 106.1 one end of second coupling rod 106.3 is pivotally articulated.
  • the other end of the first coupling rod 106.2 is pivotally hinged to the first car body 102 in a first articulation point 106.5, while the other end of the second coupling rod 106.3 in a second pivot point 106.6 pivotally hinged to the second body 103.
  • the second coupling device 107 is articulated, via which the roll support 105 is also connected both to the first car body 102 and to the second car body 103.
  • the second coupling device 107 is constructed identically to the first coupling device 106. It is understood, however, that in other variants of the invention, the second coupling device may also be constructed differently than the first coupling device.
  • the second coupling device may also comprise only two simple coupling rods (as indicated by the dashed contours 108 in FIG. 2) via which the respective body is directly connected to the free end of the second lever 105.2 of the roll support 105.
  • the second coupling device 107 comprises a second compensating lever 107.1, a third coupling rod 107.2 and a fourth coupling rod 107.3.
  • the second balance lever 107.1 is at its center in a second pivot point
  • the first coupling device 106 lies on the outside of the bow, the first coupling rod 106.2 and the second coupling rod 106.3 are loaded with a compressive force because of the rectified rolling moment on both carriage bodies 102, 103, while the third coupling rod 107.2 and the fourth coupling rod 107.3 are loaded with a tensile force.
  • the first lever 105.1 and the second lever 105.2 of the roll support 105 are deflected to different degrees. This results in an elastic torsion of the torsion shaft 105.3, whereby the roll support 105 builds up a counteracting moment counteracting the unidirectional rolling movement of the two bodies 102, 103 and thus restricts the rolling movement of the two bodies 102, 103.
  • the described configuration of the first coupling device 106 has the effect that an opposing second displacement of the second coupling point 106.6 is effected with a counterforce-free first displacement of the first coupling point 106.5, as shown in FIGS. 3 and 4.
  • a counterforce-free first displacement of the first articulation point 106.5 and thus the first coupling rod 106.2 upwards via the first balance lever 106.1 causes an opposite second displacement of the second coupling rod 106.3 and thus of the second articulation point 106.6 downward.
  • the amount of the first shift and the second shift is the same while the directions are opposite. The same applies to the second coupling device 107.
  • the landing gear of the first carbody 102 which is not shown in FIG. 1, is located at a first track section whose normal is inclined more to the vertical direction than the normal of the second track section, at the bogie 104 is located. Accordingly, the leading chassis of the first car body 102 is inclined more toward the horizontal direction than the bogie 104.
  • the bogie 104 is more inclined to the vertical direction than the normal of a third track section, in which at this time the - not shown in Figure 1 - trailing Chassis of the second car body 103 is located. Accordingly, the bogie 104 is more inclined to the horizontal direction than the trailing chassis of the second car body 103rd
  • a roll support acting on the leading chassis of the first carbody 102 impresses the first carbody 102 with a first roll motion (arrow 109 in FIG. 4) which includes the first vehicle body 102 on the vehicle longitudinal side on which the first coupling device 106 is raised with respect to the bogie 104, as shown in Figures 3 and 4.
  • the roll support also provided on the trailing undercarriage of the second carriage body 103 imprints on the second carriage body 103 a second rolling motion (arrow 110 in FIG. 4), which is opposite to the first rolling motion, which the second carriage body 103 lies on the vehicle longitudinal side, on which the first coupling device 106 lies , with respect to the bogie 104 lowers, as is also shown in Figures 3 and 4.
  • the two coupling devices 106, 107 allow such opposing rolling movements of the two car bodies 102, 103 without further ado, so that in such cases of driving over deformed track sections, no appreciable torsional loads on the two car bodies 102, 103 and the bogie frame 104.4 occur.
  • FIG. 1 A further advantageous embodiment of the vehicle 201 according to the invention is shown in FIG.
  • the vehicle 201 corresponds in its basic design and mode of operation of the vehicle 101 of Figure 1, so that only the differences should be discussed here.
  • the first coupling device 206 in this example comprises only a first hydraulic cylinder 206.7 and a second hydraulic cylinder 206.8.
  • the first Hydraulic cylinder 206.7 is pivoted on the one hand in the first pivot point 206.4 at the free end of the first lever 105.1 of the roll support 105.
  • the first hydraulic cylinder 206.7 is pivotably articulated in the first articulation point 206.5 on the first vehicle body 102.
  • the second hydraulic cylinder 206.8 is pivotally hinged to the free end of the first lever 105.1 of the roll support 105 again in the first pivot point 206.4.
  • the second hydraulic cylinder 206.8 is pivotably articulated in the second articulation point 206.6 on the second carriage body 103.
  • the two hydraulic cylinders 206.7 and 206.8 are constructed as unilaterally acting hydraulic cylinders, i. H. they each have only one working space 206.9 or 206.10.
  • the working space 206.9 of the first hydraulic cylinder 206.7 and the working space 206.10 of the second hydraulic cylinder 206.8 are connected to each other in the same direction via a pressure line 206.11.
  • This co-directional connection of the working spaces causes (with an incompressible hydraulic medium) no simultaneous shortening or lengthening of the two hydraulic cylinders 206.7, 206.8 is possible. Rather, (analogous to the first coupling device 106), only an opposite change of the distance of the first linkage point 206.5 to the first pivot point 206.4 and the distance of the second linkage point 206.6 to the first pivot point 206.4 is possible.
  • a throttle or the like may be provided in order to dampen the opposing roll movements between the first
  • Car body 102 and the second car body 103 to achieve.
  • a pumping device or the like may be provided, which modifies the degree of filling of the working chambers of the hydraulic cylinder according to the specifications of a control device to achieve an active adjustment of the rolling movements between the first car body 102 and the second car body 103.
  • hydraulic anti-roll supports can of course also be used as a common anti-roll support of the first and second car bodies, in which double-acting hydraulic cylinders are used on both longitudinal sides of the vehicle whose work spaces are connected in opposite directions.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)

Abstract

Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, mit einer Fahrzeuglängsachse (101.1), einem ersten Wagenkasten (102), der über eine erste Federeinrichtung (102.1) auf einem Fahrwerk (104) abgestützt ist, einem zweiten Wagenkasten (103), der dem ersten Wagenkasten (102) in Richtung der Fahrzeuglängsachse (101.1) benachbart angeordnet ist und über eine zweite Federeinrichtung (103.1) auf dem Fahrwerk (104) abgestützt ist, sowie einer Wankstützeinrichtung (105), die wenigstens über eine erste Koppeleinrichtung (106) mit dem ersten Wagenkasten (102) gekoppelt ist und Wankbewegungen des ersten Wagenkastens (102) um eine zur Fahrzeuglängsachse (101.1) parallele Wankachse entgegenwirkt, wobei der zweite Wagenkasten (103) über die erste Koppeleinrichtung (106) mit der Wankstützeinrichtung (105) verbunden ist, und wobei die erste Koppeleinrichtung (106) derart ausgebildet und/oder mit der Wankstützeinrichtung (105) verbunden ist, dass sie gegenläufige Wankbewegungen zwischen dem ersten Wagenkasten (102) und dem zweiten Wagenkasten (103) zulässt.

Description

FAHRZEUG MIT EINEM JAKOBS-DREHGESTELL UND EINER WANKSTÜTZE
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, mit einer Fahrzeuglängsachse, einem ersten Wagenkasten, der über eine erste Federeinrichtung auf einem Fahrwerk abgestützt ist, einem zweiten Wagenkasten, der den ersten Wagenkasten in Richtung der Fahrzeuglängsachse benachbart angeordnet ist und über eine zweite Federeinrichtung auf dem Fahrwerk abgestützt ist, sowie einer Wankstützeinrichtung, die wenigstens über eine erste Koppeleinrichtung mit dem ersten Wagenkasten gekoppelt ist und Wankbewegungen des ersten Wagenkastens um eine zur Fahrzeuglängsachse parallele Wankachse entgegenwirkt.
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 quer zur 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 Einfedem 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 wirken. Ebenso kann die Wankstützeinrichtung auch in der Primärstufe eingesetzt werden, d. h. zwischen den Radeinheiten und einem Fahrwerksrahmen oder - bei fehlender Sekundärfederung - einem Wagenkasten wirken.
Solche Wankstabilisatoren werden auch bei gattungsgemäßen Schienenfahrzeugen eingesetzt, wie sie beispielsweise aus der DE 43 11 521 C1 bekannt sind. Bei dem aus diesem Dokument bekannten Schienenfahrzeug sind zwei benachbarte Wagenkästen auf einem gemeinsamen so genannten Jacobs-Drehgestell abgestützt, wobei für jeden Wagenkasten jeweils ein separater auf dem Drehgestell abgestützter Wankstabilisator vorgesehen ist. Weiterhin sind die beiden benachbarten Wagenkästen jeweils an ihrem anderen Ende ebenfalls über Wankstabilisatoren auf einem vorlaufenden bzw. nachlaufenden Drehgestell abgestützt.
Die 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 Gleisüberhöhuπgsrampen oder dergleichen auftritt, durch die nun gegeneinander geneigten Gleisebenen im Bereich des vorlaufenden Drehgestells, des Jacobs-Drehgestells und des nachlaufenden
Drehgestells ein hohes Torsionsmoment um die Längsachse den jeweiligen Wagenkasten und das Jacobs-Drehgestell eingeleitet wird. Dies rührt daher, dass die jeweilige Wankstützeinrichtung auf eine Einstellung der Hochachse der Wagenkästen hinwirkt, die parallel zu der im Bereich der Radeinheiten jeweils vorliegenden Gleisnormale verläuft. Da die Gleisnormalen im Bereich der Radeinheiten der Drehgestelle bei einer Verwindung der Gleisebene eine unterschiedliche Ausrichtung aufweisen, ergibt sich die beschriebene Torsionsbelastung der Wagenkästen und des Jacobs-Drehgestells. Neben starken Beanspruchungen der Wagenkästen und des Jacobs-Drehgestells kann durch die damit einhergehenden einzelnen Radentlastungen die Entgleisungssicherheit beeinträchtigt werden.
Mit anderen Worten besteht ein Zielkonflikt zwischen einerseits kleinem Wankkoeffizienten bzw. hoher Wanksteif igkeit und andererseits geringer Belastung bzw. niedriger Verwindungssteifigkeit und hinreichender Entgleisungssicherheit des Fahrzeugs.
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 Wagenkästen und der Fahrwerke 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 Wagenkästen und ihres gemeinsamen Fahrwerks in verwundenen Gleisabschnitten ermöglicht, wenn man für die beiden Wagenkästen keine separaten Wankstützeinrichtungen sondern lediglich eine gemeinsame Wankstützeinrichtung vorsieht, die jedoch derart mit dem jeweiligen Wagenkasten gekoppelt ist, dass gegenläufige Wankbewegungen der beiden Wagenkästen zugelassen werden, während die gemeinsame Wankstützeinrichtung gleichläufige Waπkbewegungen der beiden Wagenkästen in herkömmlicherweise begrenzt.
Durch das Zulassen gegenläufiger Wankbewegungen zwischen den beiden Wagenkästen kann zum einen in verwundenen Gleisabschnitten eine vorteilhafte Reduktion der Torsionsbelastung der Wagenkästen und des gemeinsamen Fahrwerks erzielt werden. Dies rührt daher, dass die Wagenkästen im Fall eines verwundenen oder anderweitig deformierten Gleisebenenverlaufs durch ihre spezielle Ankopplung an die gemeinsame Wankstützeinrichtung dem deformierten Gleisebenenverlauf gegebenenfalls sogar vollständig folgen können, ohne dass die gemeinsame Wankstützeinrichtung betätigt wird, d. h. ohne dass die gemeinsame Wankstützeinrichtung auf die beiden Wagenkästen eine Rückstellkraft ausübt, welche dann zu der beschriebenen Torsionsbelastung der Wagenkästen und des gemeinsamen Fahrwerks führen könnte.
Bei einem nicht deformierten Gleisebenenverlauf, d. h. bei gleichläufigen Wankbewegungen der beiden Wagenkästen kann die gemeinsame Wankstützeinrichtung hingegen ihre die 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 gemeinsame Wankstützeinrichtung für beide Wagenkästen gegenüber den bekannten Fahrzeugen eine, in der Regel vergleichsweise aufwändige und damit teure Wankstützeinrichtung eingespart werden kann. Hierdurch wird zudem Bauraum verfügbar, der bisher durch die zweite Wankstützeinrichtung belegt war. Dies ermöglicht eine größere Gestaltungsfreiheit für das Fahrwerk, die Wagenkästen und/oder andere Fahrzeugkomponenten in diesem Bereich. Insbesondere ist hiermit keine Festlegung hinsichtlich der Bauform und Gestaltung der Wankstützeinrichtungen vorgegeben. Bei der erfindungsgemäßen Lösung können somit für die gemeinsame Wankstützeinrichtung Wankstützen beliebiger Art (hydraulisch, mechanisch etc.) zum Einsatz kommen.
Demgemäß betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, mit einer Fahrzeuglängsachse, einem ersten Wagenkasten, der über eine erste Federeinrichtung auf einem Fahrwerk abgestützt ist, einem zweiten Wagenkasten, der dem ersten Wagenkasten in Richtung der Fahrzeuglängsachse benachbart angeordnet ist und über eine zweite Federeinrichtung auf dem Fahrwerk abgestützt ist, sowie einer
Wankstützeinrichtung, die wenigstens über eine erste Koppeleinrichtung mit dem ersten Wagenkasten gekoppelt ist und Wankbewegungen des ersten Wagenkastens um eine zur Fahrzeuglängsachse parallele Wankachse entgegenwirkt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der zweite Wagenkasten über die erste Koppeleinrichtung mit der Wankstützeinrichtung verbunden ist, wobei die erste Koppeleinrichtung derart ausgebildet und/oder mit der Wankstützeinrichtung verbunden ist, dass sie gegenläufige Wankbewegungen zwischen dem ersten Wagenkasten und dem zweiten Wagenkasten zulässt. Die erste Koppeleinrichtung kann auf beliebige geeignete Weise ausgebildet sein, um die gegenläufigen Wankbewegungen zwischen dem ersten Wagenkasten und dem zweiten Wagenkasten zuzulassen. So kann beispielsweise ein aktives System vorgesehen sein, bei dem die erste Koppeleinrichtung z. B. aktive Stellelemente und eine damit verbundene Steuereinrichtung umfasst, die den jeweiligen Fahrzustand bzw. Wanktendenz der beiden Wagenkästen erfasst und bei gegenläufiger Wanktendenz der beiden Wagenkästen die gegenläufige Wankbewegung zwischen den beiden Wagenkästen über die Stellelemente zulässt, während die Stellelemente bei gleichläufiger Wanktendenz der beiden Wagenkästen beispielsweise fixiert werden, sodass die Wankstützeinrichtung zur Wirkung kommen kann.
Wegen des einfacheren Aufbaus und der geringeren Störanfälligkeit ist für die erste Koppeleinrichtung bevorzugt ein passives System vorgesehen. Vorzugsweise ist hierbei die erste Koppeleinrichtung in einem ersten Anlenkpunkt an den ersten Wagenkasten angelenkt sowie in einem zweiten Anlenkpunkt an dem zweiten Wagenkasten angelenkt und die erste Koppeleinrichtung derart ausgebildet und/oder mit der Wankstützeinrichtung verbunden, dass eine gegenkraftfreie erste Verschiebung des ersten Anlenkpunktes eine gegenläufige zweite Verschiebung des zweiten Anlenkpunktes bewirkt. Durch eine solche Kinematik der erste Koppeleinrichtung werden in einfacher Weise gegenläufige Wankbewegungen zwischen den beiden Wagenkästen ermöglicht, während die erste Koppeleinrichtung gleichläufige Wankbewegungen zwischen den beiden Wagenkästen blockiert, sodass in diesem Fall die Wankstützeinrichtung zum Tragen kommen kann.
Hierbei kann gegebenenfalls eine beliebige Übersetzung zwischen der erste Verschiebung und der zweiten Verschiebung vorgesehen sein. Hierüber ist beispielsweise eine Berücksichtigung der jeweiligen Kinematik der Abstützung der beiden Wagenkästen möglich. Vorzugsweise ist wegen des einfachen Aufbaus vorgesehen, dass die erste Verschiebung und die zweite Verschiebung im Wesentlichen denselben Betrag aber voneinander abweichende Richtung, insbesondere im Wesentlichen entgegengesetzte Richtung, aufweisen.
Die erste Koppeleinrichtung kann grundsätzlich nach einem beliebigen geeigneten Wirkprinzip oder Kombinationen unterschiedlicher Wirkprinzipien arbeiten. So kann sie beispielsweise nach einem fluidischen, elektromechanischen oder rein mechanischen Wirkprinzip bzw. beliebigen Kombinationen dieser Wirkprinzipien arbeiten. Wegen des einfachen Aufbaus und der geringen Störanfälligkeit ist bevorzugt ein rein mechanisches Wirkprinzip für die erste Koppeleinrichtung vorgesehen. Vorzugsweise umfasst die erste Koppeleinrichtung einen ersten Ausgleichshebel, wobei der erste Ausgleichshebel ein erstes Ende aufweist, das mit dem ersten Anlenkpunkt verbunden ist, der erste Ausgleichshebel ein zweites Ende aufweist, das mit dem zweiten Anlenkpunkt verbunden ist, und der erste Ausgleichshebel an einem, insbesondere mittig, zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende angeordneten ersten Schwenkpunkt schwenkbar mit der Wankstützeinrichtung verbunden ist. Der erste Ausgleichshebel kann unmittelbar an dem ersten bzw. zweiten Anlenkpunkt angelenkt sein. Bevorzugt ist jedoch vorgesehen, dass der erste Ausgleichshebel über ein erstes Koppelelement, insbesondere eine erste Koppelstange, mit dem ersten Anlenkpunkt verbunden ist und/oder der erste Ausgleichshebel über ein zweites Koppelelement, insbesondere eine zweite Koppelstange, mit dem zweiten Anlenkpunkt verbunden ist, da hierdurch eine Anlenkung erzielt wird, welche in günstiger Weise anderweitige Relativbewegungen der Wagenkästen zueinander bzw. zum Fahrwerk nicht beeinträchtigt.
Bei anderen bevorzugten Varianten des erfindungsgemäßen Fahrzeugs arbeitet die erste Koppeleinrichtung nach einem fluidischen Wirkprinzip. Vorzugsweise umfasst die erste Koppeleinrichtung hierzu einen ersten Arbeitszylinder, insbesondere einen ersten Hydraulikzylinder, und einen zweiten Arbeitszylinder, insbesondere einen zweiten Hydraulikzylinder. Der erste Arbeitszylinder ist mit der Wankstützeinrichtung und dem ersten Anlenkpunkt verbunden, während der zweite Arbeitszylinder mit der Wankstützeinrichtung und dem zweiten Anlenkpunkt verbunden ist. Die Arbeitsräume des ersten Arbeitszylinders und des zweiten Arbeitszylinders sind gleichsinnig verbunden, sodass die gegenläufigen Wankbewegungen zwischen den beiden Wagenkästen zugelassen werden, während gleichläufige Wankbewegungen wegen der gleichsinnigen Verbindung der Arbeitsräume gehemmt werden.
Die gemeinsame Wankstützeinrichtung kann grundsätzlich in beliebiger Weise am Fahrzeug angeordnet sein. Beispielsweise kann bei einer aktiv gesteuerten Wankstützeinrichtung vorgesehen sein, dass diese nur einseitig an dem Fahrzeug angeordnet ist. Bei passiven Wankstützeinrichtungen ist in der Regel vorgesehen, dass sich diese in Querrichtung des Fahrzeugs erstrecken bzw. ihre Komponenten zu beiden Seiten der Längsmittenebene des Fahrzeugs angeordnet sind, um den Wankbewegungen um die Fahrzeuglängsachse einfach entgegenwirken zu können. Vorzugsweise ist daher vorgesehen, dass die Wankstützeinrichtung über eine zweite Koppeleinrichtung mit dem ersten Wagenkasten und dem zweiten Wagenkasten gekoppelt ist, wobei die erste Koppeleinrichtung und die zweite Koppeleinrichtung auf unterschiedlichen Seiten einer die Fahrzeuglängsachse enthaltenden Längsmittenebene des Fahrzeugs angeordnet sind. Die zweite Koppeleinrichtung kann anders als die erste Koppeleinrichtung aufgebaut sein. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die zweite Koppeleiπrichtung aus sich heraus keine gegenläufigen Wankbewegungen zwischen den beiden Wagenkästen bewirkt. In diesem Fall reichen dann die über die erste Koppeleinrichtung ermöglichten gegenläufigen Verschiebungen aus, um die gegenläufigen Wankbewegungen zwischen den beiden
Wagenkästen zu ermöglichen. Vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, dass auch die zweite Koppeleinrichtung derart ausgebildet und/oder mit der Wankstützeinrichtung verbunden ist, dass sie gegenläufige Wankbewegungen zwischen dem ersten Wagenkasten und dem zweiten Wagenkasten zulässt. Bevorzugt ist weiterhin vorgesehen, dass die zweite Koppeleinrichtung identisch zur ersten Koppeleinrichtung ausgebildet ist, da hiermit ein besonders einfacher Aufbau erzielt wird.
Die gemeinsame Wankstützeinrichtung selbst kann in beliebiger geeigneter Weise aufgebaut sein. Bevorzugt umfasst die Wankstützeinrichtung ein mit dem Fahrwerk verbundenes Torsionselement, das eine Torsionsachse aufweist, um in hinlänglich bekannter Weise über das Torsionsmoment in dem Torsionselement ein Gegenmoment zu den Wankmomenten der beiden Wagenkästen zu erzielen. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Wankstützeinrichtung einen drehfest mit dem Torsionselement verbundenen ersten Torsionsarm aufweist und die erste Koppeleinrichtung in einem ersten Verbindungspunkt an dem ersten Torsionsarm angelenkt ist, wobei der erste Verbindungspunkt von der Torsionsachse beabstandet ist. Hiermit wird eine besonders einfache und wirkungsvolle Konfiguration erzielt.
Bei anderen Varianten des erfindungsgemäßen Fahrzeugs ist vorgesehen, dass die Wankstützeinrichtung nach einem fluidischen, insbesondere hydraulischen, Wirkprinzip arbeitet. Bevorzugt umfasst die Wankstützeinrichtung hierbei zwei beidseitig wirkende, quer zur Fahrzeuglängsachse beabstandete Arbeitszylinder, insbesondere Hydraulikzylinder, deren Arbeitsräume gegensinnig mit den Arbeitsräumen des jeweils anderen Arbeitszylinders verbunden sind. Die beiden Arbeitszylinder sind jeweils an einem Ende mit dem Fahrwerk verbunden, während die erste Koppeleinrichtung an dem Ende eines der beiden Arbeitszylinder angelenkt ist, welches dem Fahrwerk abgewandt ist.
Bei weiteren bevorzugten Varianten des erfindungsgemäßen Fahrzeugs umfasst die erste Koppelei nrichtung eine Dämpfungseinrichtung und zusätzlich oder alternativ eine Stelleinrichtung. Hierdurch können in vorteilhafter Weise die in der Anordnung auftretenden Bewegungen bedämpft werden und/oder aktive Stellkräfte erzeugt werden. 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:
Figur 1 eine schematische Seitenansicht eines Teils einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs in Neutralstellung;
Figur 2 eine schematische perspektivische Ansicht eines Teils des Fahrzeugs aus Figur 1 in Neutralstellung;
Figur 3 eine schematische Seitenansicht eines Teils des Fahrzeugs aus Figur 1 in Verwindungsstellung;
Figur 4 eine schematische perspektivische Ansicht eines Teils des Fahrzeugs aus Figur 1 in Verwindungsstellung;
Figur 5 eine schematische Seitenansicht eines Teils einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs in Neutralstellung.
Erstes Ausführungsbeispiel
im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 4 ein erstes bevorzugtes
Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrzeugs in Form eines Schienenfahrzeugs 101 beschrieben.
Zum einfacheren Verständnis der nachfolgenden Erläuterungen ist in den Figuren ein Koordinatensystem angegeben, in dem die x-Koordinate die Längsrichtung des Schienenfahrzeugs 101, die y-Koordinate die Querrichtung des Schienenfahrzeugs 101 und die z-Koordinate die Höhenrichtung des Schienenfahrzeugs 101 bezeichnen.
Die Figur 1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Teils des Fahrzeugs 101 , welches eine Fahrzeuglängsachse 101.1 aufweist. Das Fahrzeug 101 umfasst einen ersten Wagenkasten 102 und einen in Richtung der Fahrzeuglängsachse 101.1 (x- Richtung) benachbarten zweiten Wagenkasten 103, die auf einem gemeinsamen Fahrwerk in Form eines so genannten Jacobs-Drehgestells 104 abgestützt sind. Das andere - in Figur 1 nicht dargestellte - Ende des jeweiligen Wagenkastens 102, 103 ist jemals auf einem weiteren Fahrwerk, beispielsweise einem weiteren Drehgestell abgestützt. Das Drehgestell 104, umfasst eine erste Radeinheit 104.1 und eine zweite Radeinheit 104.2, auf denen sich jeweils über eine Primärfederung 104.3 ein Drehgestellrahmen 104.4 abstützt. Der erste Wagenkasten 102 ist wiederum über eine erste Sekundärfederung 102.1 auf dem Drehgestellrahmen 104.4 abgestützt, während der zweite Wagenkasten 103 über eine zweite Sekundärfederung 103.2 auf dem Drehgestelirahmen 104.4 abgestützt ist. Die Primärfederungen 104.3 und die Sekundärfederungen 102.1 , 103.1 sind in Figur 1 vereinfachend als Schraubenfedern dargestellt. Bei der jeweiligen Primärfederung 104.3 bzw. Sekundärfederung 102.1, 103.1 kann es sich um eine beliebige geeignete Federeinrichtung handeln. Insbesondere bei der Sekundärfederung 102.1, 103.1 handelt es sich bevorzugt um eine hinlänglich bekannte Luftfederung oder dergleichen.
Das Fahrzeug 101 umfasst weiterhin für die beiden Wagenkästen 102 und 103 eine gemeinsame Wankstützeinrichtung in Form einer Wankstütze 105, die zusammen mit zwei Koppeleinrichtungen 106, 107 kinematisch parallel zu den beiden Sekundärfederungen 102.1 , 103.1 zwischen dem Drehgestellrahmen 104.4 und den beiden Wagenkästen 102, 103 angeordnet ist.
Wie insbesondere Figur 2 zu entnehmen ist (welche lediglich die Wankstütze 105 und die beiden Koppeleinrichtungen 106, 107 zeigt), umfasst die gemeinsame Wankstütze 105 einen ersten Torsionsarm in Form eines ersten Hebels 105.1 und einen zweiten Torsionsarm in Form eines zweiten Hebels 105.2. Die beiden Hebel 105.1 und 105.2 sitzen zu beiden Seiten der Längsmittenebene (xz-Ebene) des Fahrzeugs 101 jeweils drehfest auf den Enden einer Torsionswelle 105.3 der Wankstütze 105. Die Torsionswelle 105.3 erstreckt sich in Querrichtung (y-Richtung) des Fahrzeugs und ist drehbar in Lagerblöcken 105.4 gelagert, die ihrerseits fest mit dem Drehgestellrahmen 104.4 verbunden sind.
Am freien Ende des ersten Hebels 105.1 ist die erste Koppeleinrichtung 106 angelenkt, über welche die Wankstütze 105 sowohl mit dem ersten Wagenkasten 102 als auch mit dem zweiten Wagenkasten 103 verbunden ist. Hierzu umfasst die erste Koppeleinrichtung 106 einen ersten Ausgleichshebel 106.1 , ein erste Koppelstange 106.2 und eine zweite Koppelstange 106.3. Der erste Ausgleichshebel 106.1 ist in seiner Mitte in einem ersten Schwenkpunkt 106.4 schwenkbar an dem ersten Hebel 105.1 angelenkt, während an einem Ende des ersten Ausgleichshebels 106.1 ein Ende der ersten Koppelstange 106.2 schwenkbar angelenkt ist und an dem anderen Ende des ersten Ausgleichshebels 106.1 ein Ende der zweiten Koppelstange 106.3 schwenkbar angelenkt ist. Das andere Ende der ersten Koppelstange 106.2 ist in einem ersten Anlenkpunkt 106.5 schwenkbar an dem ersten Wagenkasten 102 angelenkt, während das andere Ende der zweiten Koppelstange 106.3 in einem zweiten Anlenkpunkt 106.6 schwenkbar an dem zweiten Wagenkasten 103 angelenkt ist.
Am freien Ende des zweiten Hebels 105.2 ist die zweite Koppeleinrichtung 107 angelenkt, über welche die Wankstütze 105 ebenfalls sowohl mit dem ersten Wagenkasten 102 als auch mit dem zweiten Wagenkasten 103 verbunden ist. Die zweite Koppeleinrichtung 107 ist identisch zu der ersten Koppeleinrichtung 106 aufgebaut. Es versteht sich jedoch, dass die zweite Koppeleinrichtung bei anderen Varianten der Erfindung auch anders als die erste Koppeleinrichtung aufgebaut sein kann. Insbesondere kann die zweite Koppeleinrichtung auch lediglich zwei einfache Koppelstangen umfassen (wie sie in Figur 2 durch die gestrichelten Konturen 108 angedeutet sind) über welche der jeweilige Wagenkasten unmittelbar mit dem freien Ende des zweiten Hebels 105.2 der Wankstütze 105 verbunden ist.
Analog zur ersten Koppeleinrichtung 106 umfasst die zweite Koppeleinrichtung 107 einen zweiten Ausgleichshebel 107.1 , ein dritte Koppelstange 107.2 und eine vierte Koppelstange 107.3. Der zweite Ausgleichshebel 107.1 ist in seiner Mitte in einem zweiten Schwenkpunkt
107.4 schwenkbar an dem zweiten Hebel 105.2 angelenkt, während an einem Ende des zweiten Ausgleichshebels 107.1 ein Ende der dritten Koppelstange 107.2 schwenkbar angelenkt ist und an dem anderen Ende des zweiten Ausgleichshebels 107.1 ein Ende der vierten Koppelstange 107.3 schwenkbar angelenkt ist. Das andere Ende der dritten Koppelstange 107.2 ist in einem dritten Anlenkpunkt 107.5 schwenkbar an dem ersten Wagenkasten 102 angelenkt, während das andere Ende der vierten Koppelstaπge 107.3 in einem vierten Anlenkpunkt 107.6 schwenkbar an dem zweiten Wagenkasten 103 angelenkt ist.
In den Figuren 1 und 2 ist der Zustand in der Neutralstellung des Fahrzeugs 101 dargestellt, welche sich bei einer Fahrt in einem geraden und nicht verwundenen Gteis 108 ergibt. In dieser Neutralstellung verlaufen die Koppelstangen 106.2, 106.3, 107.2 und 107.3 im vorliegenden Beispiel annähernd parallel zur Hochachse (z-Achse) des Fahrzeugs 101. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch vorgesehen sein kann, dass die Koppelstangen zur Hochachse des Fahrzeugs geneigt verlaufen.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 4 die Wirkungsweise der Koppeleinrichtungen 106, 107 und der gemeinsamen Wankstütze 105 erläutert. Bei einer Fahrt in einem undeformierten Gleisbogen erfahren die beiden Wagenkästen 102 und 103 infolge der Zentrifugalkraft, die auf ihren jeweils oberhalb des Drehgestellrahmens 104.4 liegenden Schwerpunkt wirkt, bezogen auf das Drehgestell 104 jeweils ein gleichgerichtetes Wankmoment um eine zur Fahrzeuglängsachse 101.1 parallele Wankachse. Dieses Wankmoment resultiert in einer unterschiedlich starken Einfederung der jeweiligen Sekundärfederung 102.1 bzw. 103.1 auf den Längsseiten des Fahrzeugs 101 , mithin also zu einer Wankbewegung der beiden Wagenkästen 102, 103 um die jeweilige Wankachse. Der auf der Bogenaußenseite liegende Teil der jeweiligen Sekundärfederung 102.1 bzw. 103.1 federt stärker ein als der auf der Bogeninnenseite liegende Teil.
Liegt die erste Koppeleinrichtung 106 auf der Bogenaußenseite werden die erste Koppelstange 106.2 und die zweite Koppelstange 106.3 wegen des gleichgerichteten Wankmoments auf beide Wagenkästen 102, 103 mit einer Druckkraft belastet, während die dritte Koppelstange 107.2 und die vierte Koppelstange 107.3 mit einer Zugkraft belastet werden. Hierdurch werden die der erste Hebel 105.1 und der zweite Hebel 105.2 der Wankstütze 105 unterschiedlich stark ausgelenkt. Dies hat eine elastische Torsion der Torsionswelle 105.3 zur Folge, wodurch die Wankstütze 105 ein der gleichgerichteten Wankbewegung der beiden Wagenkästen 102, 103 entgegenwirkendes Gegenmoment aufbaut und so die Wankbewegung der beiden Wagenkästen 102, 103 begrenzt.
Mit anderen Worten wird im undeformierten Gleisbogen mit der über die beiden Koppeleinrichtungen 106, 107 mit den beiden Wagenkästen 102, 103 gekoppelten gemeinsamen Wankstütze 105 derselbe Effekt erzielt, wie er bei herkömmlichen Fahrzeugen mit zwei separaten Wankstützeinrichtungen für die beiden Wagenkästen erzielt wird.
Die beschriebene Gestaltung der ersten Koppeleinrichtung 106 hat andererseits den Effekt, dass bei einer gegenkraftfreien ersten Verschiebung des ersten Anlenkpunktes 106.5 eine gegenläufige zweite Verschiebung des zweiten Anlenkpunktes 106.6 bewirkt wird, wie dies in Figur 3 und 4 gezeigt ist. So bewirkt eine gegenkraftfreie erste Verschiebung des ersten Anlenkpunktes 106.5 und damit der ersten Koppelstange 106.2 nach oben über den ersten Ausgleichshebel 106.1 eine gegenläufige zweite Verschiebung der zweiten Koppelstange 106.3 und damit des zweiten Anlenkpunkt des 106.6 nach unten. Der Betrag der ersten Verschiebung und der zweiten Verschiebung ist dabei gleich, während die Richtungen jeweils entgegengesetzt sind. Gleiches gilt für die zweite Koppeleinrichtung 107. Mit der jeweils symmetrischen Kinematik der beiden Koppeleinrichtungen 106, 107 ergibt sich im vorliegenden Beispiel wie beschrieben eine Übersetzungsverhältnis von 1 :1 zwischen der ersten Verschiebung und der zweiten Verschiebung. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung gegebenenfalls auch eine beliebige Übersetzung zwischen der erste Verschiebung und der zweiten Verschiebung vorgesehen sein kann.. Hierüber ist beispielsweise eine Berücksichtigung der jeweiligen Kinematik der Abstützung der beiden Wagenkästen möglich.
Durch diese Kinematik der ersten Koppeleinrichtung 106 und der zweiten Koppelei nrichtung 107 werden in einfacher Weise (bezogen auf das Drehgestell 104) gegenläufige Wankbewegungen zwischen dem ersten Wagenkasten 102 und dem zweiten Wagenkasten 103 zugelassen, ohne dass es zu einer nennenswerten Torsion der Torsionswelle 105.3 der Wankstütze 105 kommt. Folglich lassen die beiden Koppeleinrichtungen 106, 107 derartige gegenläufige Wankbewegungen der beiden Wagenkästen 102, 103 ohne weiteres zu, sodass es in diesem Fall zu keiner durch ein Gegenmoment der gemeinsamen Wankstütze 105 bedingten nennenswerten Torsionsbelastung der beiden Wagenkästen 102, 103 und des Drehgestellrahmens 104.4 kommt.
Dies ist von besonderem Vorteil, wenn das Fahrzeug 101 einen Gleisbereich durchfährt, in dem eine Deformation, z, B. eine Torsion, des befahrenen Gleisstücks, d. h. durch unterschiedliche Vertikalkoordinaten der Aufstandspunkte der Räder des Fahrzeugs 101 vorliegt. Eine solche Torsion des Gleises 108 liegt beispielsweise beim Befahren einer so genannten Gleisüberhöhungsrampe vor, bei der die Normale der durch die Schienenoberkanten definierten Gleisebene ausgehend von einer Ausrichtung in Vertikalrichtung im horizontalen Gleis mit Fortschreiten der Gleisüberhöhungsrampe eine immer stärkere Neigung zur Vertikalrichtung einnimmt.
Fährt das Fahrzeug 101 in seine solche Gleisüberhöhungsrampe ein, so befindet sich zu einem bestimmten Zeitpunkt das - in Figur 1 nicht dargestellte - vorlaufende Fahrwerk des ersten Wagenkastens 102 in einem ersten Gleisabschnitt dessen Normale stärker zur Vertikalrichtung geneigt ist als die Normale des zweiten Gleisabschnitts, in dem sich das Drehgestell 104 befindet. Demgemäß ist das vorlaufende Fahrwerk des ersten Wagenkastens 102 stärker zur Horizontalrichtung geneigt als das Drehgestell 104.
Weiterhin ist die Normale des zweiten Gleisabschnitts, in dem sich das Drehgestell 104 befindet, stärker zur Vertikalrichtung geneigt als die Normale eines dritten Gleisabschnitts, in dem sich zu diesem Zeitpunkt das - in Figur 1 nicht dargestellte - nachlaufende Fahrwerk des zweiten Wagenkastens 103 befindet. Demgemäß ist das Drehgestell 104 stärker zur Horizontalrichtung geneigt als das nachlaufende Fahrwerk des zweiten Wagenkastens 103.
Von dem Drehgestell 104 aus betrachtet, prägt eine an dem vorlaufenden Fahrwerk des ersten Wagenkastens 102 wirkende Wankstütze dem ersten Wagenkasten 102 eine erste Wankbewegung (Pfeil 109 in Figur 4) auf, welche den ersten Wagenkasten 102 auf der Fahrzeuglängsseite, auf der die erste Koppeleinrichtung 106 liegt, bezüglich des Drehgestells 104 anhebt, wie dies in den Figuren 3 und 4 dargestellt ist. Demgegenüber prägt die an dem nachlaufenden Fahrwerk des zweiten Wagenkastens 103 ebenfalls vorgesehene Wankstütze dem zweiten Wagenkasten 103 eine zur ersten Wankbewegung gegenläufige zweite Wankbewegung (Pfeil 110 in Figur 4) auf, welche den zweiten Wagenkasten 103 auf der Fahrzeuglängsseite, auf der die erste Koppeleinrichtung 106 liegt, bezüglich des Drehgestells 104 absenkt, wie dies ebenfalls in den Figuren 3 und 4 dargestellt ist.
Wie oben beschrieben lassen die beiden Koppeleinrichtungen 106, 107 derartige gegenläufige Wankbewegungen der beiden Wagenkästen 102, 103 ohne weiteres zu, sodass es in solchen Fällen der Fahrt über deformierte Gleisabschnitte zu keinen nennenswerten Torsionsbelastungen der beiden Wagenkästen 102, 103 und des Drehgestellrahmens 104.4 kommt.
Zweites Ausführungsbeispiel
Eine weitere vorteilhafte Ausführung des erfindungsgemäßen Fahrzeugs 201 ist in Figur 5 dargestellt. Das Fahrzeug 201 entspricht dabei in seiner grundsätzlichen Gestaltung und Funktionsweise dem Fahrzeug 101 aus Figur 1 , sodass hier lediglich auf die Unterschiede eingegangen werden soll.
Der Unterschied zur Ausführung aus Figur 1 besteht in der Gestaltung der ersten
Koppeleinrichtung 206 und der identisch ausgeführten - in Figur 5 nicht dargestellten - zweiten Koppeleinrichtung, während alle übrigen Fahrzeugkomponenten identisch mit denjenigen der Ausführung aus Figur 1 sind und daher mit identischen Bezugszeichen versehen sind.
Die erste Koppeleinrichtung 206 umfasst in diesem Beispiel lediglich einen ersten Hydraulikzylinder 206.7 und einen zweiten Hydraulikzylinder 206.8. Der erste Hydraulikzylinder 206.7 ist zum einen in dem ersten Schwenkpunkt 206.4 schwenkbar an dem freien Ende des ersten Hebels 105.1 der Wankstütze 105 angelenkt. Zum anderen ist der erste Hydraulikzylinder 206.7 schwenkbar in dem ersten Anlenkpunkt 206.5 an dem ersten Wagenkasten 102 angelenkt. Der zweite Hydraulikzylinder 206.8 ist zum einen wiederum in dem ersten Schwenkpunkt 206.4 schwenkbar an dem freien Ende des ersten Hebels 105.1 der Wankstütze 105 angelenkt. Zum anderen ist der zweite Hydraulikzylinder 206.8 schwenkbar in dem zweiten Anlenkpunkt 206.6 an dem zweiten Wagenkasten 103 angelenkt.
Die beiden Hydraulikzylinder 206.7 und 206.8 sind als einseitig wirkende Hydraulikzylinder aufgebaut, d. h. sie weisen jeweils nur einen Arbeitsraum 206.9 bzw. 206.10 auf. Der Arbeitsraum 206.9 des ersten Hydraulikzylinders 206.7 und der Arbeitsraum 206.10 des zweiten Hydraulikzylinders 206.8 sind über eine Druckleitung 206.11 gleichsinnig miteinander verbunden. Diese gleichsinnige Verbindung der Arbeitsräume bewirkt, dass (bei einem inkompressiblen Hydraulikmedium) keine gleichzeitige Verkürzung oder Verlängerung der beiden Hydraulikzylinder 206.7, 206.8 möglich ist. Vielmehr ist (analog zu der ersten Koppele inrichtung 106) nur eine gegenläufige Änderung des Abstands des ersten Anlenkpunkts 206.5 zum ersten Schwenkpunkt 206.4 und des Abstands des zweiten Anlenkpunkts 206.6 zum ersten Schwenkpunkt 206.4 möglich.
Mit anderen Worten wird hiermit also eine zu der Kinematik der ersten Koppelei nrichtung 106 aus Figur 1 gleichwirkende Kinematik erzielt, welche die oben beschriebenen Vorteile hinsichtlich der Wirksamkeit der gemeinsamen Wankstütze 105 bei gleichsinnigen Wankbewegungen der beiden Wagenkästen 102, 103 und der zugelassenen gegensinnigen Wankbewegungen zwischen den beiden Wagenkästen 102, 103 aufweist.
In der Druckleitung 206.11 kann zum einen eine Drossel oder dergleichen vorgesehen sein, um eine Dämpfung der gegensinnigen Wankbewegungen zwischen den ersten
Wagenkasten 102 und dem zweiten Wagenkasten 103 zu erzielen. Ebenso kann in der Druckleitung 206.11 eine Pumpeinrichtung oder dergleichen vorgesehen sein, welche den Füllgrad der Arbeitsräume der Hydraulikzylinder entsprechend den Vorgaben einer Steuereinrichtung modifiziert, um eine aktive Einstellung der Wankbewegungen zwischen den ersten Wagenkasten 102 und dem zweiten Wagenkasten 103 zu erzielen.
Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend ausschließlich anhand von Beispielen mit einer rein mechanischen gemeinsamen Wankstütze beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung auch in Verbindung mit beliebigen anderen Wankstützen zum Einsatz kommen kann, die nach beliebigen anderen Wirkprinzipien oder Kombinationen von Wirkprinzipien arbeiten. Insbesondere können als gemeinsame Wankstütze des ersten und zweiten Wagenkastens natürlich auch hydraulische Wankstützen zum Einsatz kommen, bei denen auf beiden Längsseiten des Fahrzeugs beidseitig wirkende Hydraulikzylinder zum Einsatz kommen, deren Arbeitsräume gegensinnig miteinander verbunden sind.
Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend ausschließlich anhand von Beispielen für Schienenfahrzeuge beschrieben. Es versteht sich weiterhin, dass die Erfindung auch in Verbindung mit beliebigen anderen Fahrzeugen zum Einsatz kommen kann.

Claims

Patentansprüche
1. Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, mit
- einer Fahrzeuglängsachse (101.1 ),
- einem ersten Wagenkasten (102), der über eine erste Federeinrichtung (102.1 ) auf einem Fahrwerk (104) abgestützt ist,
- einem zweiten Wagenkasten (103), der dem ersten Wagenkasten (102) in Richtung der Fahrzeuglängsachse (101.1) benachbart angeordnet ist und über eine zweite Federeinrichtung (103.1 ) auf dem Fahrwerk (104) abgestützt ist, sowie
- einer Wankstützeinrichtung (105), die wenigstens über eine erste Koppeleinrichtung (106; 206) mit dem ersten Wagenkasten (102) gekoppelt ist und
Wankbewegungen des ersten Wagenkastens (102) um eine zur Fahrzeuglängsachse (101.1 ) parallele Wankachse entgegenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass
- der zweite Wagenkasten (103) über die erste Koppeleinrichtung (106; 206) mit der Wankstützeinrichtung (105) verbunden ist, wobei
- die erste Koppeleinrichtung (106; 206) derart ausgebildet und/oder mit der Wankstützeinrichtung (105) verbunden ist, dass sie gegenläufige Wankbewegungen zwischen dem ersten Wagenkasten (102) und dem zweiten Wagenkasten (103) zulässt.
2. Fahrzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
- die erste Koppeleinrichtung (106; 206) in einem ersten Anlenkpunkt (106.5; 206.5) an den ersten Wagenkasten (102) angelenkt ist sowie in einem zweiten Anlenkpunkt (106.6; 206.6) an dem zweiten Wagenkasten (103) angelenkt ist und
- die erste Koppeleinrichtung (106; 206) derart ausgebildet und/oder mit der Wankstützeinrichtung (105) verbunden ist, dass eine gegenkraftfreie erste
Verschiebung des ersten Anlenkpunktes (106.5; 206.5) eine gegenläufige zweite Verschiebung des zweiten Anlenkpunktes (106.6; 206.6) bewirkt.
3. Fahrzeug nach Anspruch 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.
4. Fahrzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass
- die erste Koppeleinrichtung (106) einen ersten Ausgleichshebel {106.1 ) umfasst, wobei
- der erste Ausgleichshebel (106.1) ein erstes Ende aufweist, das mit dem ersten Anlenkpunkt (106.5) verbunden ist,
- der erste Ausgleichshebel (106.1) ein zweites Ende aufweist, das mit dem zweiten Anlenkpunkt (106.6) verbunden ist, und - der erste Ausgleichshebel (106.1 ) an einem, insbesondere mittig, zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende angeordneten ersten Schwenkpunkt (106.4) schwenkbar mit der Wankstützeinrichtung (105) verbunden ist.
5. Fahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass
- der erste Ausgleichshebel (106.1 ) über ein erstes Koppelelement (106.2), insbesondere eine erste Koppelstange, mit dem ersten Anlenkpunkt (106.5) verbunden ist und/oder
- der erste Ausgleichshebel (106.1 ) über ein zweites Koppelelement (106.3), insbesondere eine zweite Koppelstange, mit dem zweiten Anlenkpunkt (106.6) verbunden ist.
6. Fahrzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass
- die erste Koppeleinrichtung (206) einen ersten Arbeitszylinder (206.7), insbesondere einen ersten Hydraulikzylinder, und einen zweiten Arbeitszyltnder (206.8), insbesondere einen zweiten Hydraulikzylinder, umfasst, wobei - der erste Arbeitszylinder (206.7) mit der Wankstützeinrichtung (105) und dem ersten Anlenkpunkt (206.5) verbunden ist,
- der zweite Arbeitszylinder (206.8) mit der Wankstützeinrichtung (105) und dem zweiten Anlenkpunkt (206.6) verbunden ist, und
- die Arbeitsräume (206.9, 206.10) des ersten Arbeitszylinders (206.7) und des zweiten Arbeitszylinders (206.8) gleichsinnig verbunden sind.
7. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Wankstützeinrichtung (105) über eine zweite Koppeleinrichtung (107) mit dem ersten Wagenkasten (102) und dem zweiten Wagenkasten (103) gekoppelt ist, wobei
- die erste Koppeleinrichtung (106; 206) und die zweite Koppeleinrichtung (107) auf unterschiedlichen Seiten einer die Fahrzeuglängsachse (101.1 ) enthaltenden Längsmittenebene des Fahrzeugs (101 ) angeordnet sind.
8. Fahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Koppeleinrichtung (107) derart ausgebildet und/oder mit der Wankstützeinrichtung
(105) verbunden ist, dass sie gegenläufige Wankbewegungen zwischen dem ersten Wagenkasten (102) und dem zweiten Wagenkasten (103) zulässt.
9. Fahrzeug nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Koppeleinrichtung (107) identisch zur ersten Koppeleinrichtung (106) ausgebildet ist.
10. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wankstützeinrichtung (105) ein mit dem Fahrwerk verbundenes Torsionselement (105.3) umfasst, das eine Torsionsachse aufweist.
11. Fahrzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Wankstützeinrichtung (105) einen drehfest mit dem Torsionselement (105.3) verbundenen ersten Torsionsarm (105.1 ) aufweist,
- die erste Koppeleinrichtung (106; 206) in einem ersten Verbindungspunkt (106.4; 206.4) an dem ersten Torsionsarm (105.1 ) angelenkt ist, wobei
- der erste Verbindungspunkt (106.4; 206.4) von der Torsionsachse beabstandet ist.
12. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wankstützeinrichtung nach einem fluidischen, insbesondere hydraulischen,
Wirkprinzip arbeitet.
13. Fahrzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass - die Wankstützeinrichtung zwei beidseitig wirkende, quer zur Fahrzeuglängsachse beabstandete Arbeitszylinder, insbesondere Hydraulikzylinder, umfasst, deren Arbeitsräume gegensiπnig mit den Arbeitsräumen des jeweils anderen Arbeitszylinders verbunden sind, wobei - die beiden Arbeitszylinder jeweils an einem Ende mit dem Fahrwerk verbunden sind und
- die erste Koppeleinrichtung an dem Ende eines der beiden Arbeitszylinder angelenkt ist, welches dem Fahrwerk abgewandt ist.
14. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Koppeleinrichtung (206) eine Dämpfungseinrichtung umfasst.
15. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Koppeleinrichtung (206) eine Stelleinrichtung umfasst.
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