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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verbindung zweier
gelenkig miteinander verbundener Fahrzeugteile eines Gelenkfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
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Gelenkverbindungen
zwischen gelenkig miteinander verbundenen Fahrzeugteilen sind hinreichend
bekannt; so ist insbesondere bekannt, dass das untere Gelenklager
sämtliche
Kräfte
aufnehmen muss, die sowohl in radialer als auch in axialer Richtung
auftreten. Das heißt,
dass dieses untere Gelenklager der Übertragung solcher Kräfte dient,
wie sie beispielsweise bei Kurvenfahrten auftreten sowie der Schub-
und Zugkräfte
beim Bremsen bzw. Ziehen eines derartigen Gelenkfahrzeugs.
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Gelenkfahrzeuge
erfahren allerdings darüber
hinaus eine Vielzahl von Krafteinwirkungen, die in einer ebenfalls
hohen Zahl von Relativbewegungen der Fahrzeugteile zueinander resultieren.
So sind hier zu nennen Bewegungseinflüsse, wie sie auftreten, wenn
ein solches Gelenkfahrzeug um eine Kurve fährt, aber auch Bewegungen der
Fahrzeugteile relativ zueinander, wenn ein derartiges Fahrzeug durch eine
Bodenwelle oder über
eine Kuppe fährt.
Neben derartigen Nickbewegungen entstehen auch sogenannte Wankbewegungen
der Fahrzeugteile relativ zueinander, wenn die Fahrzeugteile um
ihre Längsachse
relativ zueinander verdreht werden.
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Darüber hinaus
ist sicherzustellen, dass insbesondere bei schienengebundenen Fahrzeugen
die Hüllkurve
des Fahrzeuges relativ klein bleibt. Unter der Hüllkurve versteht man den vom
Fahrzeug insgesamt benötigten
radialen Raum während
der Fahrbewegung des Fahrzeugs. Insbesondere extreme Wankbewegungen
der Fahrzeugteile relativ zueinander bewirken demzufolge eine große Hüllkurve.
Eine solche große
Hüllkurve
ist insofern unerwünscht,
als dann wesentlich mehr Raum für
das Fahrzeug auf dem Schienenweg bereitgestellt werden muss. Die Bereitstellung
eines großen
Raumes für
die Fahrbewegung des Fahrzeuges ist entsprechend teuer, was sich
insbesondere beim Bau von U-Bahnen bemerkbar macht.
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Um
Wankbewegungen der Fahrzeugteile relativ zueinander zu vermeiden,
ohne dass besondere Maßnahmen
an den Fahrzeugteilen selbst getroffen werden müssen, ist aus der
EP 0 983 931 B1 ein im Bereich
der Decke angeordnetes, nach Art eines Scharnierbandes ausgebildetes
Scherengestell bekannt, wobei die Enden des Scharnierbandes gelenkig
mit dem einen bzw. auch mit dem anderen Fahrzeugteil verbindbar
sind. Durch die Anordnung des Scherengestells quer zur Längsachse
des Fahrzeuges wird erreicht, dass Wankbewegungen vermieden werden,
hingegen Nickbewegungen möglich
sind.
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Nun
sind allerdings vielgliedrige, insbesondere schienengebundene, Gelenkfahrzeuge
bekannt, wobei die einzelnen Fahrzeugteile lediglich jeweils über ein
einziges Drehgestell verfügen.
Solche Fahrzeugteile müssen,
um ein Zusammenklappen zu verhindern, im Wesentlichen starr miteinander
verbunden sein. Zwei solchermaßen
verbundene Fahrzeugteile bilden quasi auf Grund der Drehgelenke eine
Fahrzeugeinheit. Mehrere solche Fahrzeugeinheiten sind untereinander
derart miteinander verbunden, dass Nickbewegungen zwischen den Fahrzeugeinheiten
möglich
sind, da andernfalls das Durchfahren von Senken oder das Überfahren
von Kuppen durch einen solchen Gelenkzug nicht möglich wäre. Das heißt, dass vom Ergebnis her zwei
Fahrzeugteile mit jeweils einem Drehgestell eine Fahrzeugeinheit bilden,
wobei eine solche Einheit in sich in Bezug auf das Zulassen von
Nickbewegungen stabil ist. Nichtsdestotrotz werden zwischen solchen
Fahrzeugteilen selbst Drehbewegungen zugelassen, da ansonsten die
Möglichkeit
zum Durchfahren von Kurven eingeschränkt wäre.
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In
diesem Zusammenhang ist aus der
EP 1 038 761 B1 bekannt, im Deckenbereich
zweier gelenkig miteinander verbundener Fahrzeugteile ein Drehgelenk
anzuordnen, wobei an dem einen Fahrzeugteil ein Arm vorgesehen ist,
dessen Ende durch eine Klaue verdrehbar erfassbar ist, wobei die
Klaue zwei winklig zueinander angeordnete Lenkerarme zur Verbindung
mit dem anderen Fahrzeugteil aufweist. Wesentlich hierbei ist, dass
die beiden Gelenkpunkte, also sowohl das Gelenk im Dachbereich als auch
das Gelenk im Bodenbereich, unmittelbar fluchtend zueinander übereinander
liegen. Insofern ist des Weiteren vorgesehen, dass die beiden Lenkerarme
in ihrer Länge
verstellbar sind. Durch eine Verbindung nach dem Stand der Technik
gemäß der
EP 1 038 761 B1 wird
in Verbindung mit einem im Boden angeordneten Kugelgelenk zwischen
zwei gelenkig miteinander verbundenen Fahrzeugteilen, wobei das
Kugelgelenk drei Freiheitsgrade für die Drehbewegung ermöglicht aber
in Z-Richtung gesperrt ist, erreicht, dass solche Fahrzeugteile
eine Nickbewegung relativ zueinander nicht zulassen. Auch Wankbewegungen werden
mit Hilfe dieser Vorrichtung im Wesentlichen nicht zugelassen. Vielmehr
geht man davon aus, dass die Fahrzeugteile bzw. die Karosserien
derart elastisch sind, dass diese die auftretenden Wankbewegungen
und auch Nickbewegungen über
die Karosserie aufnehmen.
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Wie
bereits zu eingangs erläutert,
sollen bei Fahrzeugteilen, die lediglich über ein Drehgestell verfügen, zwischen
diesen Fahrzeugteilen Nickbewegungen im Wesentlichen ausgeschlossen
sein. Zwischenzeitlich hat man erkannt, dass aus Gründen der Stabilität die Karosserie
eines derartigen Fahrzeugteils relativ steif gestaltet sein muss.
Wenn die Karosserie der Fahrzeugteile derart steif ist, und insbesondere
dann, wenn ein solches Fahrzeugteil bis zur Grenze belastet ist,
also die Federn auf Block sind, und Wankbewegungen nicht durch die
Karosserie selbst aufgefangen werden können, dass dann die Wankbewegungen
sich bis auf das Drehgestell übertragen.
Insbesondere in solchen ungünstigen
Situationen besteht dann die Gefahr, dass die Radsätze des
Drehgestells einseitig entlastet werden, mit der Gefahr der Entgleisung
des Fahrzeugs bzw. von Fahrzeugteilen.
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In
diesem Zusammenhang ist aus der gattungsgemäßen
DE 10 2004 014 903 A1 bekannt,
zwischen zwei Fahrzeugteilen eines schienengebundenen Fahrzeugs
im Deckenbereich eine Vorrichtung vorzusehen, die Wankbewegungen
zulässt
oder auch begrenzt.
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Die
ebenfalls gattungsgemäße
DE 103 43 536 A1 zeigt
ebenfalls eine Vorrichtung zur Begrenzung der Wankbewegung zwischen
zwei Fahrzeugteilen eines Schienenfahrzeugs. Im Einzelnen umfasst
die im Deckenbereich angeordnete Vorrichtung einen Arm zur Verbindung
der beiden Fahrzeugteile miteinander, wobei der Arm durch eine vertikale
Achse schwenkbar von den Fahrzeugteilen aufnehmbar ist, wobei – wie bereits
ausgeführt – die Wankbewegung
begrenzt ist. Nachteilig hierbei ist, dass die Begrenzung der Wankbewegung
abrupt einsetzt.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der
eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass bei einfachem
Aufbau und preiswerter Herstellung gleichzeitig erreicht wird, dass
die Begrenzung der Wankbewegung nicht abrupt, sondern kontinuierlich
ansteigend einsetzt.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
eine gattungsgemäße Vorrichtung
zusätzlich
auch die Merkmale des Kennzeichenteils von Anspruch 1 aufweist.
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Das
heißt,
eine derartige Vorrichtung im Dachbereich bewirkt in Verbindung
mit z. B. einem Kugelgelenk zur Verbindung der Fahrzeugteile im Bodenbereich,
dass die beiden Fahrzeugteile, die insbesondere jeweils lediglich
ein einziges Drehgestell aufweisen, relativ zueinander eine Nickbewegung
nicht ausführen,
jedoch im gewissen Umfang in der Lage sind, Beanspruchungen auf
Torsion der beiden Fahrzeugteile relativ zueinander nachzugeben. Das
heißt,
Wankbewegungen sollen im gewissen Umfang zugelassen sein, nicht
jedoch Nickbewegungen.
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Das
ringförmige
Bauteil kann hierbei als Drahtseil oder auch als Kettenglied ausgebildet
sein. In jedem Fall muss durch diese Einrichtung zur Begrenzung
der Wankbewegung sichergestellt sein, dass die Wankbewegungen der
beiden Fahrzeugteile relativ zueinander eine bestimmte Größenordnung, die
insbesondere zwischen 2 und 2½ Grad
liegt, nicht überschreiten.
Tritt nun eine Wankbewegung der beiden Fahrzeugteile relativ zueinander
auf, so wird das ringförmige
Bauteil, das sich in seiner neutralen Stellung vorzugsweise als
oval darstellt, in entgegensetzte Richtungen verzerrt, wobei hierbei
das ringförmige Bauteil
oder der Ring auf den Trägern
entlang gleitet.
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Vorteilhafte
Merkmale und Ausbildungsformen zu der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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So
ist im Einzelnen vorgesehen, dass der mindestens eine Arm von dem
jeweiligen Fahrzeugteil durch jeweils ein Lager um eine vertikale
Achse drehbar aufnehmbar ist. Das heißt, dass der Arm an jedem Fahrzeugteil
um eine vertikale Achse drehbar gelagert ist, was einen Versatz
der Fahrzeugteile relativ zueinander ermöglicht, wie er z. B. beim Durchfahren
von S-Kurven auftritt.
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In
einem solchen Fall sind nach einem weiteren bevorzugten Merkmal
der Erfindung beide Lager derart gestaltet, dass sie Wankbewegungen
der Fahrzeugteile relativ zueinander zulassen.
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Wie
bereits an anderer Stelle erläutert,
sollen Nickbewegungen der beiden Fahrzeugteile zueinander weitgehend
vermieden werden. Insofern ist vorgesehen, dass der Arm starr ausgebildet
ist. Allerdings ist zu Montagezwecken zur Ausrichtung des Armes
relativ zu dem im Boden befindlichen Drehgelenk vorgesehen, dass
die Länge
des Armes veränderbar
ist.
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Nach
einem weiteren besonderen Merkmal der Erfindung ist vorgesehen,
dass das Lager für
den Arm als Kugelgelenklager ausgebildet ist, und zwar mindestens
das eine Lager, vorzugsweise jedoch beide Lager, da bei einem reinen
Drehlager Wankbewegungen lediglich im Rahmen des Spiels der beiden
Lagerteile relativ zueinander möglich
sind, was allerdings auch bereits ausreichend sein kann.
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Im
Einzelnen ist konstruktiv vorgesehen, das die Einrichtung zwei jeweils
an einem Fahrzeugteil angeordnete Träger umfasst, wobei die Träger im Bereich
der Drehachse der beiden Fahrzeugteile zueinander Mittel zur Begrenzung
der Wankbewegung der Fahrzeugteile aufweisen. Hierbei kann vorgesehen sein,
dass die Träger
nicht unmittelbar an den Fahrzeugteilen befestigt sind, sondern
es besteht vielmehr auch die Möglichkeit,
dass die Träger
durch die Lager für
den Arm mit den Fahrzeugteilen in Verbindung stehen. Wesentlich
ist ausschließlich,
dass die Träger
im Bereich der Drehachse der beiden Fahrzeugteile relativ zueinander
bis auf die Mittel zur Begrenzung der Wankbewegung nicht miteinander
in Verbindung stehen.
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Um
nun zu verhindern, dass der Ring oder das ringförmige Bauteil bzw. auch die
Träger
bei einer solchen Relativbewegung Schaden nehmen, ist nach einem
weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen, dass das ringförmige Bauteil
auf jedem Träger
auf einem verschieblichen Schlitten lagert. Schlussendlich kann
bei einem im Wesentlichen unelastischen Material des ringförmigen Bauteils
durch den Abstand von der Innenseite des Rings zu der Außenseite
des jeweiligen Lagergliedes der Grad der Wankbewegung der beiden
Fahrzeugteile relativ zueinander eingestellt werden.
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Nach
einem besonderen Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass das
ringförmige
Bauteil elastisch nachgiebig ausgebildet ist, wobei hierdurch die
Wankbewegung gedämpft
erfolgt.
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Wie
bereits an anderer Stelle erläutert,
wird das ringförmige
Bauteil bei Wankbewegungen mit seinen Enden in entgegengesetzte
Richtungen gezogen. Bei einer solchen Torsionsbewegung werden die
Enden des Ringes oder des ringförmigen
Bauteils nicht nur seitlich ausgelenkt, vielmehr erfährt der Ring
auf Grund des Bewegungsverlaufes der beiden Fahrzeugteile relativ
zueinander auch eine Verdrehung in sich um seine Längsachse,
also die Achse, die durch den Abstand der beiden Lagerglieder gekennzeichnet
ist. Um nunmehr zu verhindern, dass das ringförmige Bauteil abhebt bzw. aus
dem Bereich der beiden Lagerglieder gelangt, sind Mittel zur Sicherung
des Ringes gegen Abheben von dem jeweiligen Träger vorgesehen. Im Einzelnen
ist in diesem Zusammenhang zur Sicherung des ringförmigen Bauteils
gegen Abheben an dem Träger
ein Brückenglied
angeordnet, das das ringförmige
Bauteil zumindest partiell überdeckt.
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Nach
einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Arm als Dämpfer mit
Anschlag ausgebildet. Durch einen solchen Anschlagdämpfer wird
erreicht, dass eine gewisse Nickbewegung möglich ist, diese Nickbewegung
allerdings durch den Anschlag ihre Begrenzung findet, wobei die
Nickbewegung durch den Dämpfer
gedämpft
ausgeführt
wird. Im Gegensatz zu der Ausführungsform
mit dem starren Arm ist hierbei im gewissen Umfang eine Nickbewegung
zwischen den beiden Fahrzeugteilen ermöglicht mit der Folge, dass
Beanspruchungen, die bei Durchfahren von Senken oder Kuppen auf
die Fahrzeugteile ausgeübt
werden, nicht vollständig
durch die Karosserie der Fahrzeugteile aufgenommen werden, sondern zumindest
teilweise von dem nach Art eines Dämpfers ausgebildeten Arm. In
diesem Zusammenhang kann der Arm insbesondere als Kolbenzylindereinheit
ausgebildet sein.
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Anhand
der Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielhaft näher erläutert.
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1 zeigt
schematisch die Ausbildung eines Gelenkzuges, wobei die einzelnen
Fahrzeugteile jeweils ein Drehgestell mit einem Radsatz aufweisen;
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2 zeigt
die erfindungsgemäße Vorrichtung
in einer perspektivischen Darstellung, wobei die Fahrzeugteile lediglich
angedeutet sind;
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3 zeigt
eine Seitenansicht gemäß 1;
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4 zeigt
eine Variante der Vorrichtung gemäß 2, bei der
der Arm als Kolbenzylindereinheit ausgebildet ist.
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Gemäß 1 sind
die einzelnen Fahrzeugteile mit jeweils 1 und 2 bezeichnet,
wobei zwischen zwei Fahrzeugeinheiten, bestehend aus jeweils zwei Fahrzeugteilen 1 und 2,
eine Gelenkverbindung 3 in Form eines Kugelgelenkes vorgesehen
ist, die eine Drehung um drei Freiheitsgrade erlaubt, jedoch in Z-Richtung
gesperrt ist. Zwischen den beiden Fahrzeugteilen 1 und 2 selbst
befindet sich ein ebensolches Kugelgelenk 3, wobei zusätzlich im
Dachbereich die erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Verbindung zweier gelenkig miteinander verbundener Fahrzeugteile,
insgesamt mit 10 bezeichnet, vorgesehen ist. Das Kugelgelenk
ist lediglich schematisch dargestellt. Die beiden Fahrzeugteile 1 und 2 besitzen
jeweils ein einziges Drehgestell 4 mit einem entsprechenden
Radsatz. In Anschauung der 1 wird somit
deutlich, dass vom Grundsatz her zwei Fahrzeugteile 1 und 2 eine
eigenständige
Fahrzeugeinheit darstellen. Ohne die Vorrichtung 10 im
Deckenbereich zwischen den beiden Fahrzeugteilen 1 und 2,
die schlussendlich die Nickbewegung der beiden Fahrzeugteile relativ
zueinander unterbindet, aber in Verbindung mit dem Kugelgelenk 3 eine
Drehbewegung um die Drehachse 60 der Fahrzeugteile relativ
zueinander ermöglicht,
wie sie auftritt, wenn derartige Fahrzeuge Kurven durchfahren, würden die
Fahrzeuge im Deckenbereich aufeinander zu klappen, da – wie bereits
ausgeführt – ein jedes
Fahrzeugteil nur ein einziges Drehgestell mit einem Radsatz aufweist.
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Gegenstand
der Erfindung ist nunmehr die Vorrichtung zur Verbindung zweier
gelenkig miteinander verbundener Fahrzeugteile im Deckenbereich.
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Diese
Vorrichtung 10 umfasst eine an jedem Fahrzeugteil 1, 2 angeordnete
Traverse 11, die Bestandteil des T-förmigen Trägers 12 ist, wobei
der T-förmige Träger 12 endseitig
zwei übereinander
angeordnete Lagerschenkel 13 und 14 aufweist,
zwischen denen das mit 15 bezeichnete Kugellager angeordnet
ist, das schlussendlich den mit 16 bezeichneten Arm verdrehbar
und um die Längsachse
verschwenkbar aufnimmt. Auf der Traverse 11 ist der Träger 20 befestigt,
wobei jeder Träger 20 endseitig ein
Lagerglied 21 aufweist, wobei um die beiden Lagerglieder 21 herum
der mit 23 bezeichnete Ring lagert. Der Ring, der beispielsweise
als eine aus Drahtseil hergestellte Seilschlaufe ausgebildet ist,
lagert im Bereich des Trägers 20 auf
einem Schlitten 24, so dass der Ring 23 nicht
unmittelbar auf dem Träger 20 entlang
gleitet, wenn die Fahrzeugteile Wankbewegungen relativ zueinander
entsprechend der Pfeile 40, 50 (2)
ausüben.
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Im
neutralen Zustand gemäß der 3 bzw. auch
der 2 besteht ein Abstand X zwischen der Innenseite
des Ringes 23 und der Außenwandung des Lagergliedes 21.
Das Maß des
Abstandes X korreliert hierbei zu dem zuzulassenden Grad der Wankbewegung
der beiden Fahrzeugteile relativ zueinander. Während der Wankbewegung besteht
die Gefahr, dass – da
der Ring eine gewisse Steifigkeit in sich besitzt – der Ring
sich abhebt. Insofern weist ein jeder Träger 21, die zueinander
einen Abstand Y aufweisen, ein Brückenglied 26 in Form
eines Dreiecks auf, das den Ring 23 zumindest partiell überdeckt, wie
sich dies anschaulich insbesondere aus 2 ergibt.