DE102006033029A1 - Rail vehicle comprises chassis provided with individual wheels which are mounted on axle carriers in such manner that they are pivoted in horizontal direction about vertical steering axle - Google Patents

Rail vehicle comprises chassis provided with individual wheels which are mounted on axle carriers in such manner that they are pivoted in horizontal direction about vertical steering axle Download PDF

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Abstract

The rail vehicle comprises a chassis (2) provided with individual wheels which are mounted on axle carriers in such manner that they can pivot in the horizontal direction about a vertical steering axle. The rail vehicle has a steering actuator associated with each wheel, for adjusting a pre-determined steering angle about the vertical steering axle. The wheels (1) of the axles are mounted in such a way that they are pivoted in the vertical direction about a horizontal camber axle (S) and are acted upon by a camber actuator (7) in order to adjust a pre-determined camber angle (alpha-s).

Description

Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug mit einem Fahrwerk, das über an Achsenträger angeordnete einzelne Räder verfügt, die jeweils in horizontaler Richtung um eine vertikale Lenkachse schwenkbar gelagert sind, mit einem jeweils den Rädern zugeordneten Lenkaktor zur Einstellung eines vorgegebenen Lenkwinkels um die vertikale Lenkachse.The The invention relates to a rail vehicle with a chassis that is arranged on axle holders individual wheels features, each pivotable in the horizontal direction about a vertical steering axis are stored, with a respective steering wheels associated with the steering actuator for setting a given steering angle about the vertical Steering axle.

Aus der DE 40 40 303 A1 ist ein Schienenfahrzeug mit einem Fahrwerk bekannt, das über Achsenträger mit einzelnen Rädern verfügt, die jeweils in horizontaler Richtung um eine vertikale Lenkachse schwenkbar gelagert sind. Die Räder wirken mit einem Lenkaktuator zusammen, so dass die Räder während der Fahrt entsprechend einem vorgegebenen Lenkwinkel eingestellt werden können. Das Schienenfahrzeug verfügt über ein Einzelradfahrwerk und kann durch Beaufschlagung der Räder durch den Lenkaktor aktiv gelenkt werden.From the DE 40 40 303 A1 is a rail vehicle with a chassis known which has axle holders with individual wheels, which are each mounted pivotably about a vertical steering axis in the horizontal direction. The wheels cooperate with a steering actuator, so that the wheels can be adjusted while driving according to a predetermined steering angle. The rail vehicle has a Einzelradfahrwerk and can be actively steered by applying the wheels through the steering actuator.

Nachteilig an dem bekannten Schienenfahrzeug ist, dass die Spurführung und Spurlenkung beim Befahren von Kurven bzw. von passiven Weichen nicht zuverlässig gewährleistet ist und bei ungünstigen Bedingungen zum Entgleisen der Schienenfahrzeuge führen kann.adversely on the known rail vehicle is that the tracking and Track steering when driving on curves or passive points reliable guaranteed is and at unfavorable Conditions may lead to derailment of rail vehicles.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Schienenfahrzeug derart weiterzubilden, dass eine sichere, zuverlässige und robuste Spurführung desselben gewährleistet ist.task Therefore, it is the object of the present invention to provide a rail vehicle to develop that a safe, reliable and robust tracking of the same guaranteed is.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass die Räder der Achse jeweils in vertikaler Richtung schwenkbar um eine horizontale Sturzachse gelagert und mittels eines Sturzaktors beaufschlagbar sind zur Einstellung eines vorgegebenen Sturzwinkels.to solution This object is the invention in conjunction with the preamble solved by claim 1 thereby that the wheels the axis in each case in the vertical direction pivotable about a horizontal axis of camber stored and acted upon by a fall actuator for adjustment a predetermined camber angle.

Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass eine zuverlässige und robuste Spurführung und Spurlenkung ermöglicht wird, die unabhängig vom Reibbeiwert eines Rad-Schienen-Kontaktpunktes ist. Sinkt beispielsweise der Reibbeiwert infolge von Witterung, wie Eis oder Laub auf den Schienen, muss nicht die Fahrzeuggeschwindigkeit in der Kurve reduziert werden.Of the particular advantage of the invention is that a reliable and robust tracking and steering control allows being independent the friction coefficient of a wheel-rail contact point is. For example, if the coefficient of friction drops as a result of weather, like ice or leaves on the rails, does not have the vehicle speed be reduced in the curve.

Grundgedanke der Erfindung ist es, die Abhängigkeit der Spurführungskräfte von der Reibung zu entkoppeln. Erfindungsgemäß erfolgt dies dadurch, dass der Sturz der Räder geändert wird bzw. diese seitlich zur Fahrzeuglängsachse geneigt werden. Dadurch, dass die Schienen ein balliges Querschnittsprofil aufweisen, können sich die Räder an diesem abstützen.basic idea The invention is the dependency the tracking forces of to decouple the friction. According to the invention, this is done by that the fall of the wheels changed is or these are inclined laterally to the vehicle longitudinal axis. Thereby, that the rails have a spherical cross-sectional profile, can the wheels to rest on this.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Sturzaktor derart angesteuert, dass sich das Rad in einer Mittelstellung oder Sturzstellung befindet, in der im Radaufstandspunkt ausschließlich Normalkräfte übertragen werden. Das Rad wird somit derart seitlich geneigt, dass in Querrichtung keine Reibkraft wirkt. Hierdurch können bei einer Kurvenfahrt auftretende Querbeschleunigungen vollständig über Profilseitenkräfte abgestützt werden. Der Verschleiß im Rad-Schienen-Kontaktpunkt kann verringert werden. Eine Schlupffreiheit in Querrichtung kann gewährleistet werden.To a preferred embodiment of Invention, a fall actuator is controlled such that the Wheel is in a middle position or fall position, in the in wheel bearing point exclusively Transmit normal forces become. The wheel is thus inclined laterally in such a way that in the transverse direction no frictional force acts. As a result, when cornering occurring lateral accelerations are fully supported by profile lateral forces. The wear in the Wheel-rail contact point can be reduced. A slip free in the transverse direction can be guaranteed become.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das Rad über eine Viergelenkkette in dem Fahrwerk gelagert. Vorteilhaft können hierdurch unerwünschte Bewegungen des Fahrwerks vermieden werden. Hierbei wird der Abstand zwischen einem Momentanpol und dem Rad-Schienen-Kontaktpunkt (Radaufstandspunkt) gering gehalten.To a development of the invention is the wheel via a four-bar chain in stored the chassis. Advantageously, thereby unwanted movements of the landing gear can be avoided. Here is the distance between a momentary pole and the wheel-rail contact point (wheel contact point) kept low.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das Rad mittels einer Achsschenkellenkung in dem Fahrwerk gelagert.To a development of the invention is the wheel by means of a steering knuckle stored in the chassis.

Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann eine feste Sturzachse pro Rad vorgesehen sein, die sich senkrecht zur Lenkachse und parallel zur Fahrzeuglängsrichtung erstreckt.To a particular embodiment of the Invention may be provided a fixed camber axle per wheel, the perpendicular to the steering axis and parallel to the vehicle longitudinal direction extends.

Nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung kann die Sturzachse auch in Abhängigkeit vom Sturzwinkel veränderbar sein. Hierbei ist das Rad über Querlenker mit einem Achsträger gekoppelt.To a second embodiment According to the invention, the camber axis can also be changed depending on the camber angle be. Here is the wheel over Wishbone with an axle carrier coupled.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.Further Advantages of the invention will become apparent from the other dependent claims.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.embodiments The invention will be explained in more detail with reference to the drawings.

Es zeigen:It demonstrate:

1a: ein schematischer Vertikalschnitt durch ein Fahrwerk eines Schienenfahrzeugs nach einer ersten Ausführungsform, 1a FIG. 2: a schematic vertical section through a running gear of a rail vehicle according to a first embodiment, FIG.

1b: ein Horizontalschnitt durch das Fahrwerk gemäß der ersten Ausführungsform, 1b FIG. 4 is a horizontal section through the landing gear according to the first embodiment; FIG.

2a: ein schematischer Vertikalschnitt durch ein Fahrwerk nach einer zweiten Ausführungsform, 2a FIG. 2: a schematic vertical section through a chassis according to a second embodiment, FIG.

2b: ein Horizontalschnitt durch das Fahrwerk der zweiten Ausführungsform und 2 B a horizontal section through the chassis of the second embodiment and

3: eine schematische Darstellung einer Sturzstellung des Rades. 3 : a schematic representation of a Camber of the wheel.

Ein Schienenfahrzeug wird durch eine nicht dargestellte Antriebs- und/oder Bremseinheit in Fahrzeuglängsrichtung (quer zur Blattebene gemäß 1a) unter Abrollen von Rädern 1 auf den Schienen 4 bewegt.A rail vehicle is driven by a not shown drive and / or brake unit in the vehicle longitudinal direction (transversely to the sheet plane in accordance with 1a ) with rolling wheels 1 on the rails 4 emotional.

Die Räder 1 sind Bestandteil eines Fahrwerkes 2, das in einem nicht dargestellten Wagenkasten angeordnet ist.The wheels 1 are part of a chassis 2 , which is arranged in a carbody, not shown.

Das Fahrwerk 2 umfasst langgestreckte Achsträger 3, an deren gegenüberliegenden Endbereichen die Räder 1 jeweils einzeln gelagert sind.The chassis 2 includes elongated axle beams 3 , At the opposite end of the wheels 1 each stored individually.

Zur Einstellung eines vorgegebenen Lenkwinkels aL um eine vertikale Lenkachse V ist ein Lenkaktor 5 vorgesehen. Der Lenkaktor 5 ist zwischen einem Achsarm 6 und dem nicht dargestellten und in Rad 1 angebrachten Radnabe montiert. Die vertikale Lenkachse V erstreckt sich in einer mittleren Radialebene MR des Rades 1.To set a predetermined steering angle a L about a vertical steering axis V is a steering actuator 5 intended. The steering actuator 5 is between an axle arm 6 and not shown and in wheel 1 mounted wheel hub mounted. The vertical steering axis V extends in a central radial plane M R of the wheel 1 ,

Der Lenkaktor 5 wird mittels einer nicht dargestellten Steuereinheit derart angesteuert, dass die Räder 1 eines Achsenträgers 3 entsprechend eines solchen Lenkwinkels aL verstellt werden, dass die Räder 1 entlang eines durch die Schienen 4 vorgegebenen Kurvenradius r verfahren werden.The steering actuator 5 is controlled by a control unit, not shown, such that the wheels 1 an axis carrier 3 be adjusted according to such a steering angle a L that the wheels 1 along one of the rails 4 predetermined radius of curvature r are moved.

Zur Einstellung eines vorgegebenen Winkels aF des Rades 1 ist ein Sturzaktor 7 vorgesehen, der zwischen einem Achsarm 8 und dem Achsträger 3 angebracht ist.For setting a predetermined angle a F of the wheel 1 is a fall actuator 7 provided between an axle arm 8th and the axle carrier 3 is appropriate.

Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung gemäß den 1a und 1b ist das Rad 1 um eine feste horizontale Sturzachse S verschwenkbar, die in einer vertikalen Höhe verläuft, die unterhalb einer horizontalen Achsenebene des Rades 1 angeordnet ist. Der Sturzaktor 7 greift oberhalb der horizontalen Axialebene des Rades 1 an.According to a first embodiment of the invention according to the 1a and 1b is the wheel 1 about a fixed horizontal camber axis S pivotable, which extends at a vertical height, which is below a horizontal axial plane of the wheel 1 is arranged. The fall actuator 7 engages above the horizontal axial plane of the wheel 1 at.

Die Sturzachse S ist senkrecht zur vertikalen Längsachse V und in Fahrzeuglängsrichtung angeordnet. Die horizontale Sturzachse S und die vertikale Längsachse V schneiden sich in der mittleren Radialebene MR des Rades 1.The camber axis S is arranged perpendicular to the vertical longitudinal axis V and in the vehicle longitudinal direction. The horizontal camber axis S and the vertical longitudinal axis V intersect in the central radial plane M R of the wheel 1 ,

Der Sturzaktor 7 wird mittels einer nicht dargestellten Steuereinheit derart angesteuert, dass das Rad 1 in Abhängigkeit von dem Längenwinkel aL derart um den Sturzwinkel aS seitlich aus der Mittelstellung in eine Sturzstellung verschwenkt wird, dass in einem Radaufstandspunkt P ausschließlich Normalkräfte FN übertragen werden. Wie aus der in 3 dargestellten Sturzstellung des Rades 1 zu sehen ist, entspricht der Sturzwinkel aS des Rades 1 dem Winkel aF, der zum einen durch die Vertikalkraft FV und zum anderen durch die sich aus der Vertikalkraft Fund der Querkraft FQ zusammengesetzten resultierenden Kraft FR eingeschlossen ist.The fall actuator 7 is controlled by a control unit, not shown, such that the wheel 1 is pivoted laterally from the center position into a lintel position depending on the longitudinal angle a L such that the camber angle a S , that in a wheel contact point P only normal forces F N are transmitted. As from the in 3 illustrated fall position of the wheel 1 can be seen, corresponds to the camber angle a S of the wheel 1 the angle α F , which is enclosed on the one hand by the vertical force F V and on the other hand by the resulting force FR from the vertical force Find the lateral force F Q.

Der Sturzaktor 7 kann während einer Kurvenfahrt derart angesteuert sein, wobei der Sturzwinkel aS aus der Beziehung

Figure 00060001
berechnet wird _wobei v der Fahrzeuggeschwindigkeit, r dem Lenkradius und g der Erdbeschleunigung entsprechen.The fall actuator 7 can be so controlled during cornering, wherein the camber angle a S from the relationship
Figure 00060001
where v is the vehicle speed, r is the steering radius and g is the acceleration due to gravity.

Nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung gemäß den 2a und 2b ist der Sturzaktor 7 über einen Zwillings-Querlenker 9 einer Querlenkereinheit 10 mit dem Rad 1 gelenkig verbunden. Gleiche Bauteile bzw. Bauteilfunktionen sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.According to a second embodiment of the invention according to the 2a and 2 B is the fall actuator 7 via a twin wishbone 9 a transverse link unit 10 with the wheel 1 articulated. The same components or component functions are provided with the same reference numerals.

Die Querlenkereinheit 10 besteht aus zwei Zwillings-Querlenkern 9, 9', die sich von einem gemeinsamen Achsarm 11 zu beiden Seiten der mittleren Radialebene MR des Rades 1 erstrecken. Bei Verstellung des Rades 1 um den Sturzwinkel aS erfolgt ein Verschwenken des Rades 1 um eine variable Sturzachse S. Diese ist vorzugsweise unterhalb einer horizontalen Axialebene des Rades 1 angeordnet. Die Zwillings-Querlenker 9 bzw. 9' weisen jeweils parallele Querlenkerachsen 12 auf.The wishbone unit 10 consists of two twin wishbones 9 . 9 ' extending from a common axle arm 11 on both sides of the middle radial plane M R of the wheel 1 extend. When adjusting the wheel 1 around the camber angle a S is a pivoting of the wheel 1 around a variable camber axis S. This is preferably below a horizontal axial plane of the wheel 1 arranged. The twin wishbones 9 respectively. 9 ' each have parallel wishbone axes 12 on.

Der Lenkaktor 5 ist zwischen einer Koppelstange 13 und dem nicht dargestellten und in Rad 1 angebrachten Radnabe montiert.The steering actuator 5 is between a coupling rod 13 and not shown and in wheel 1 mounted wheel hub mounted.

Das Rad 1 kann über eine Viergelenkkette in dem Fahrwerk 2 gelagert sein. Vorzugsweise ist das Rad 1 mittels einer Achsschenkellenkung in dem Fahrwerk 2 gelagert.The wheel 1 can have a four-link chain in the chassis 2 be stored. Preferably, the wheel 1 by means of a steering knuckle in the chassis 2 stored.

Die vertikale Lenkachse V läuft vorzugsweise in der mittleren Radialebene MR des Rades 1.The vertical steering axis V preferably runs in the middle radial plane M R of the wheel 1 ,

Claims (10)

Schienenfahrzeug mit einem Fahrwerk, das über an Achsenträger angeordnete einzelne Räder verfügt, die jeweils in horizontaler Richtung um eine vertikale Lenkachse schwenkbar gelagert sind, mit einem jeweils den Rädern zugeordneten Lenkaktor zur Einstellung eines vorgegebenen Lenkwinkels um die vertikale Lenkachse dadurch gekennzeichnet, dass die Räder (1) der Achse jeweils in vertikaler Richtung schwenkbar um eine horizontale Sturzachse (S) gelagert und mittels eines Sturzaktors (7) beaufschlagbar sind zur Einstellung eines vorgegebenen Sturzwinkels (aS).A rail vehicle with a chassis which has individual wheels arranged on axle carriers, which are each mounted so as to be pivotable in the horizontal direction about a vertical steering axle, with a respective steering actuator associated with the wheels for adjusting a predetermined steering angle about the vertical steering axle, characterized in that the wheels ( 1 ) of the axle each pivotally mounted in the vertical direction about a horizontal camber axis (S) and by means of a fall actuator ( 7 ) are acted upon for setting a predetermined camber angle (a S ). Schienenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sturzaktor (7) mit dem Rad (1) gekoppelt ist und dass der Sturzaktor (7) derart angesteuert wird, dass sich das Rad (1) in einer Mittelstellung oder einer Sturzstellung befindet, in der im Radaufstandspunkt (P) ausschließlich Normalkräfte übertragen werden.Rail vehicle according to claim 1, characterized in that the fall actuator ( 7 ) with the wheel ( 1 ) and that the fall actuator ( 7 ) is controlled such that the wheel ( 1 ) is in a middle position or a fall position in which only normal forces are transmitted in the wheel contact point (P). Schienenfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sturzaktor (7) derart angesteuert wird, dass der Sturzwinkel (aS) gleich einem spitzen Winkel (aF) ist, der sich zwischen sich einer in vertikaler Richtung verlaufenden Vertikalkraft (F) und einer in horizontaler Richtung verlaufenden Querkraft (FQ) zusammensetzenden und auf den Radaufstandspunkt (P) der Schiene wirkenden resultierenden Kraft (FR) einerseits und der Vertikalkraft (FV) andererseits erstreckt.Rail vehicle according to claim 1 or 2, characterized in that the fall actuator ( 7 ) is controlled such that the camber angle (a S ) is equal to an acute angle (a F ), which is composed between a vertically extending vertical force (F) and a horizontal transverse force (F Q ) and on the Radaufstandspunkt (P) of the rail acting resultant force (F R ) on the one hand and the vertical force (F V ) on the other hand extends. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass der Sturzaktor (7) derart angesteuert wird, dass der Sturzwinkel (aS) des Rades 1 nach der Beziehung
Figure 00090001
eingestellt wird, wobei v die Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs, r der Lenkradius der durch das Schienenfahrzeug befahrenen Kurve, g die Erdbeschleunigung sind.Rail vehicle according to one of claims 1 to 3, characterized in that the fall actuator ( 7 ) is controlled such that the camber angle (a S ) of the wheel 1 after the relationship
Figure 00090001
where v is the speed of the rail vehicle, r is the steering radius of the curve traveled by the rail vehicle, g is the gravitational acceleration. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Rad (1) über eine Viergelenkkette an dem Fahrwerk (2) gelagert ist.Rail vehicle according to one of claims 1 to 4, characterized in that the wheel ( 1 ) via a four-bar chain on the chassis ( 2 ) is stored. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Rad (1) mittels einer Achsschenkellenkung in dem Fahrwerk (2) gelagert ist.Rail vehicle according to one of claims 1 to 5, characterized in that the wheel ( 1 ) by means of a stub axle steering in the chassis ( 2 ) is stored. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinheit auf den gelenkig an das Rad (1) angreifenden Sturzaktor (7) einwirkt, derart, dass das Rad (1) in Abhängigkeit von dem Lenkwinkel (aL) aus einer Mittelstellung (M) um den Sturzwinkel (aS) in die Sturzstellung (S) verschwenkt wird.Rail vehicle according to one of claims 1 to 6, characterized in that a control unit on the articulated to the wheel ( 1 ) attacking fall factor ( 7 ), such that the wheel ( 1 ) is pivoted as a function of the steering angle (a L ) from a central position (M) by the camber angle (a S ) in the lintel position (S). Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüchen 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass der Sturzaktor (7) direkt an dem Rad (1) angelenkt ist, derart, dass das Rad (1) um eine feste Sturzachse (S) verschwenkbar ist, die in der Höhe ei nes schienennahen Bereichs des Rades (1) verläuft.Rail vehicle according to one of claims 1 to 7, characterized in that the fall actuator ( 7 ) directly on the wheel ( 1 ), in such a way that the wheel ( 1 ) is pivotable about a fixed camber axis (S) which is in the height ei nes near-rail area of the wheel ( 1 ) runs. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass der Sturzaktor (7) über ein Zwillings-Querlenker (9, 9') einer Lenkereinheit (10) an das Rad (1) angelenkt ist, wobei die Zwillings-Querlenker (9, 9') in einer Mittelstellung des Sturzaktors (7) symmetrisch zu einer mittleren Radialebene (RM) verlaufen.Rail vehicle according to one of claims 1 to 8, characterized in that the fall actuator ( 7 ) via a twin wishbone ( 9 . 9 ' ) a handlebar unit ( 10 ) to the wheel ( 1 ), wherein the twin wishbones ( 9 . 9 ' ) in a middle position of the fall actuator ( 7 ) extend symmetrically to a central radial plane (R M ). Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikale Lenkachse (V) in der mittleren Radialebene (MR) des Rades (1) verläuft.Rail vehicle according to one of claims 1 to 9, characterized in that the vertical steering axis (V) in the central radial plane (M R ) of the wheel ( 1 ) runs.
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