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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Drehhemmungseinrichtung für
ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, mit einem Fahrwerk
als erster Fahrzeugkomponente und einem darauf abgestützten
Wagenkasten als zweiter Fahrzeugkomponente. Die Drehhemmungseinrichtung
umfasst einen Reibelementträger für ein erstes
Reibelement, wobei der Reibelementträger dazu ausgebildet
ist, derart um eine Hochachse des Fahrzeugs drehfest mit dem Fahrwerk
oder dem Wagenkasten verbunden zu werden, dass der Wagenkasten über
das erste Reibelement auf dem Fahrwerk abgestützt ist.
Der Wagenkasten ist hierbei relativ zu dem Fahrwerk unter einer eine
Drehung um die Hochachse hemmenden reibungsbehafteten Relativbewegung
zwischen dem ersten Reibelement und einem zweiten Reibelement drehbar.
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Bei
herkömmlichen Schienenfahrzeugen mit einem um eine Hochachse
des Fahrzeugs drehbar auf einem Fahrwerk abgestützten Wagenkasten
ist es unter anderem bekannt, dem Ausdrehen des Fahrwerks (um die
Hochachse des Fahrzeugs) gegenüber dem Wagenkasten über
eine Drehhemmungseinrichtung, wie sie beispielsweise aus der
WO 93/01076 A1 bekannt
ist, einen dämpfenden Widerstand entgegenzusetzen, um so
einen stabilen Fahrzeuglauf zu erzielen, insbesondere das Schlingern
des Fahrwerks bei Geradeausfahrt in vorgegebenen Grenzen zu halten.
Die Drehachse für diese Ausdrehbewegung ist meist durch
einen Drehzapfen definiert, über den der Wagenkasten mit
dem Fahrwerk verbunden ist.
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Typischerweise
wird dies über separate Dämpferelemente (so genannte
Schlingerdämpfer) und/oder eine so genannte Reibdrehhemmung
zwischen dem Fahrwerk und dem Wagenkasten realisiert. Bei der Reibdrehhemmung
ist eine Reibpaarung zwischen einem an dem Fahrwerk befestigten ersten
Reibelement und einem zweiten Reibelement am Wagenkasten vorgesehen.
Bei dem Ausdrehen des Fahrwerks gegenüber dem Wagenkasten
kommt es zu einer reibungsbehafteten Relativbewegung zwischen dem
ersten Reibelement und dem zweiten Reibelement, welche dem Ausdrehen
einen dämpfenden Widerstand entgegengesetzt und somit die Drehung
hemmt.
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Bei
dem aus der
WO 93/01076
A1 bekannten Fahrzeug ist das erste Reibelement unmittelbar auf
einer Wiege befestigt, die über eine Sekundärfederung
auf einem Fahrwerksrahmen sitzt, während das zweite Reibelement
unmittelbar an der Wagenkastenstruktur befestigt ist. Diese starre
Anbindung der Reibelemente an dem Fahrwerk bzw. dem Wagenkasten
hat den Nachteil, dass es in bestimmten Fahrsituationen zu einer
ungleichmäßigen Kontaktkraft zwischen den Reibelementen
und damit zu einer unerwünschten ungleichmäßigen
Bedämpfung der Ausdrehbewegung kommen kann.
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Aus
der
EP 0 004 585 A1 ist
eine gattungsgemäße Drehhemmungseinrichtung bekannt,
bei welcher das erste Reibelement auf einem Reibelementträger
in Form einer entlang ihrer Längsrichtung bogenförmig
ausgebildeten Blattfeder sitzt. Die Blattfeder ist an einem Ende über
ein (um die Hochachse drehfestes) Drehgelenk mit dem Fahrwerk verbunden,
während sie an ihrem anderen Ende (in ihrer Längsrichtung)
verschieblich in einer Führung am Fahrwerk sitzt. Der zum
Wagenkasten hin gewölbte Mittelteil der Blattfeder bildet
das erste Reibelement, sodass die Blattfeder beim Aufsetzen des
Wagenkastens auf das Fahrwerk ausgelenkt und damit vorgespannt wird.
Demgemäß kann das erste Reibelement Relativbewegungen
zwischen dem Wagenkasten und dem Fahrwerk in Richtung der Hochachse folgen,
sodass auch in solchen Fällen noch eine gewisse Kontaktkraft
zwischen den Reibelementen und damit eine gewisse Bedämpfung
der Ausdrehbewegung erzielt wird.
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Ein
Problem bei dieser gattungsgemäßen Drehhemmungseinrichtung
besteht jedoch zum einen darin, dass sie vergleichsweise viel Bauraum
beansprucht, da zur Erzeugung einer hohen Kontaktkraft und damit
eines hohen Reibmoments um die Hochachse (also einer guten Dämpfung
der Ausdrehbewegung) bei ausreichendem Federweg in Richtung der
Hochachse eine vergleichsweise lange Blattfeder erforderlich ist.
Dies hat zur Folge, dass der Abstand (quer zur Hochachse) zwischen
der Drehachse der Ausdrehbewegung und den beiden Reibelementen und
damit auch das Reibmoment vergleichsweise klein ausfällt,
da eine derart lange Blattfeder aufgrund des im Bereich des Fahrwerks begrenzten
Bauraumes in Fahrzeuglängsrichtung üblicherweise
nur mit in Querrichtung des Fahrzeugs ausgerichteter Längsachse
angeordnet werden kann.
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Ein
weiterer Nachteil der Drehhemmungseinrichtung aus der
EP 0 004 585 A1 liegt darin,
dass die gelenkige Anbindung der Blattfeder im Hinblick auf die
drehfeste Anbindung um die Hochachse typischerweise ein gewisses
Spiel aufweist, welches das Einsetzen der Dämpfungswirkung
bei einer Drehrichtungsumkehr der Ausdrehbewegung verzögert.
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Ein
weiterer Nachteil der Drehhemmungseinrichtung aus der
EP 0 004 585 A1 liegt schließlich darin,
dass die Blattfeder im Normalbetrieb des Fahrzeugs (insbesondere
bei unterschiedlicher Beladung) einen Hub zwischen zwei Extremstellungen vollführt, über
den in der Regel eine vergleichsweise starke Variation der durch
die Blattfeder ausgeübten Kraft erfolgt, sodass die Bedämpfung
der Ausdrehbewegung stark von der tatsächlichen Beladung
des Fahrzeugs abhängt. So kann bei hoher Beladung des Wagenkastens
ein unerwünscht starker Anstieg der Bedämpfung
eintreten, welcher sich nachteilig auf den Fahrkomfort auswirkt.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Drehhemmungseinrichtung der
eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, welche
die oben genannten Nachteile nicht oder zumindest in deutlich geringerem
Maße aufweist und insbesondere bei einfacher und kostengünstiger
Herstellbarkeit unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen eine
dauerhafte, über den gesamten Bewegungsablauf möglichst
gleichmäßige und hohe Dämpfung der Ausdrehbewegung
des Fahrwerks gegenüber dem Wagenkasten ermöglicht.
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Die
vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe ausgehend von
einer Drehhemmungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs
1 angegebenen Merkmale.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die technische Lehre zu Grunde, dass
bei einfacher und kostengünstiger Herstellbarkeit unter
unterschiedlichen Betriebsbedingungen eine dauerhafte, über
den gesamten Bewegungsablauf möglichst gleichmäßige und
hohe Dämpfung der Ausdrehbewegung des Fahrwerks gegenüber
dem Wagenkasten realisiert werden kann, wenn eine Krafterzeugungseinrichtung mit
einem Kontaktelement vorgesehen ist, das auf den Reibelementträger
einwirkt und so eine variable Kontaktkraft zwischen dem ersten Reibelement
und dem zweiten Reibelement erzeugt.
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Durch
die funktionale Trennung von Reibelementträger und Krafterzeugungseinrichtung
ist es zum einen möglich, das erste Reibelement im Hinblick
auf eine Erzielung eines hohen die Ausdrehbewegung dämpfenden
Reibmoments an einer günstigen, weit von der Drehachse
der Ausdrehbewegung entfernten Position anzuordnen. Ein weiterer
Vorteil liegt darin, dass die Krafterzeugungseinrichtung in einfacher
Weise für ihre primäre Funktion der Kraftaufbringung
optimiert werden kann, während der Reibelementträger
selbst wiederum einfach hinsichtlich seiner primären Funktion
der möglichst spielfreien Einleitung des dämpfenden
Reibmoments in die mit ihm verbundene Fahrzeugkomponente optimiert
werden kann. Ein weiterer Vorteil dieser Gestaltung liegt insbesondere
darin, dass die Krafterzeugungseinrichtung in einfacher Weise dahingehend
gestaltet werden kann, dass sie unabhängig von der Beladung des
Fahrzeugs eine möglichst gleichmäßige
Kontaktkraft zwischen den Reibelementen bewirkt, sodass eine von
der Beladung des Fahrzeugs möglichst unabhängige
Dämpfung der Ausdrehbewegung erzielt wird.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung betrifft diese daher eine Drehhemmungseinrichtung
für ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, mit einem
Fahrwerk als erster Fahrzeugkomponente und einem darauf abgestützten
Wagenkasten als zweiter Fahrzeugkomponente, umfassend einen Reibelementträger
für ein erstes Reibelement. Der Reibelementträger
ist dazu ausgebildet, derart um eine Hochachse des Fahrzeugs drehfest
mit dem Fahrwerk oder dem Wagenkasten verbunden zu werden, dass
der Wagenkasten über das erste Reibelement auf dem Fahrwerk
abgestützt ist, wobei der Wagenkasten relativ zu dem Fahrwerk
unter einer eine Drehung um die Hochachse hemmenden reibungsbehafteten
Relativbewegung zwischen dem ersten Reibelement und einem zweiten
Reibelement drehbar ist. Weiterhin ist eine Krafterzeugungseinrichtung
mit einem Kontaktelement vorgesehen, wobei die Krafterzeugungseinrichtung
derart mit der den Reibelementträger tragenden Fahrzeugkomponente
verbindbar ist, dass sie zur Erzeugung einer Kontaktkraft zwischen
dem ersten Reibelement und dem zweiten Reibelement über
das Kontaktelement auf den Reibelementträger einwirkt.
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Es
sei an dieser Stelle nochmals explizit angemerkt, dass der Reibelementträger
sowohl mit dem Fahrwerk als auch (bei anderen Varianten) mit dem
Wagenkasten drehfest verbunden werden kann. Insbesondere kann eine
Ausführung, die zunächst für eine Befestigung
an dem Fahrwerk vorgesehen ist, gegebenenfalls durch einfaches Drehen
um 180° (um eine horizontale Achse) in einer Ausführung
genutzt werden, bei der die Befestigung an dem Wagenkasten erfolgt.
Dies bringt den Vorteil einer sehr hohen Flexibilität beim
Einsatz der erfindungsgemäßen Drehhemmungseinrichtung
mit sich.
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Die
Krafterzeugungseinrichtung kann grundsätzlich auf beliebige
geeignete Weise gestaltet sein. Beispielsweise kann vorgesehen sein,
dass das Kontaktelement für jeden Wert der Kontaktkraft
zwischen den beiden Reibelementen eine unterschiedliche Position
einnimmt. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn die Krafterzeugungseinrichtung
als einfache Federeinrichtung ausgebildet ist, welche zwischen die
zugehörige Fahrzeugkomponente und den Reibelementträger
geschaltet ist.
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Bei
besonders vorteilhaften Varianten der erfindungsgemäßen
Drehhemmungseinrichtung ist vorgesehen, dass die Krafterzeugungseinrichtung eine
Losbrechkraft definiert, bei deren Überschreiten eine Auslenkung
des Kontaktelements erfolgt. Hiermit kann erreicht werden, dass
zunächst bis zu einer bestimmten Beladung des Wagenkastens
ein beladungsabhängiger Anstieg des Reibmoments bis zu einer
bestimmten Reibmonentschwelle erfolgt, welche bei Erreichen der
Losbrechkraft vorliegt. Oberhalb dieser Reibmomentschwelle kann
dann durch die einsetzende Auslenkung des Kontaktelements (abhängig
von der Kennlinie der Krafterzeugungseinrichtung) ein flacherer
Anstieg des Reibmoments bis hin zu einem zumindest nahezu konstanten
Verlauf des Reibmoments erzielt werden. Mit anderen Worten kann
also in vorteilhafter Weise oberhalb einer bestimmten vorgebbaren
Beladung des Wagenkastens eine Begrenzung des Reibmoments und damit der
Bedämpfung der Ausdrehbewegung erzielt werden.
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Hierbei
kann die Höhe der Losbrechkraft fest durch die Dimensionierung
der Krafterzeugungseinrichtung vorgegeben sein. Bevorzugt weist
die Krafterzeugungseinrichtung jedoch eine Vorspanneinrichtung zur
Einstellung der Losbrechkraft auf, um so in vorteilhafter Weise
gegebenenfalls eine auf den jeweiligen Einsatzfall abgestimmte Einstellung
des beladungsabhängigen Verlaufs des Reibmoments und damit
der Bedämpfung der Ausdrehbewegung zu erzielen.
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Die
Krafterzeugungseinrichtung kann grundsätzlich in beliebiger
geeigneter Weise gestaltet sein, insbesondere ihre Kraftwirkung
nach einem beliebigen Wirkprinzip erzielen. So kann beispielsweise nach
einem hydraulischen oder pneumatischen Wirkprinzip arbeiten. Wegen
des besonders einfachen und wartungsarmen Aufbaus ist jedoch vorzugsweise
vorgesehen, dass die Krafterzeugungseinrichtung nach einem mechanischen
Wirkprinzip arbeitet.
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Weiterhin
kann es sich bei der Krafterzeugungseinrichtung um eine aktive Einrichtung
mit einer oder mehreren aktiven Komponenten handeln, bei der die
Kraftwirkung über eine entsprechende Ansteuerung eingestellt
wird. Wegen des einfachen und robusten Aufbaus umfasst die Krafterzeugungseinrichtung
jedoch bevorzugt eine passive Einrichtung, insbesondere eine einfache
Federeinrichtung, zur Erzeugung einer Kontaktkraft.
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Die
Federeinrichtung kann grundsätzlich in beliebiger geeigneter
Weise aufgebaut sein. So kann beispielsweise eine einfache pneumatische
Feder vorgesehen sein. Ebenso kann eine einfache mechanische Feder,
beispielsweise eine Schraubenfeder oder dergleichen vorgesehen sein.
Bevorzugt umfasst die Federeinrichtung wenigstens eine Tellerfeder
und eine Tellerfederführung, wobei die Tellerfeder eine
Hauptfederrichtung definiert, in der die Tellerfeder ihre Hauptfederkraft
ausübt, und die Tellerfederführung die Tellerfeder
quer zu der Hauptfederrichtung führt. Mit derartigen Tellerfedern
lässt sich in besonders einfacher Weise auf besonders kleinem Bauraum
ein gewünschter Kraftverlauf der Krafterzeugungseinrichtung
erzielen.
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Hierbei
kann vorgesehen sein, dass die durch die wenigstens eine Tellerfeder
definierte Kraft der Krafterzeugungseinrichtung über ein
separates Kontaktelement auf den Reibelementträger ausgeübt wird.
Bei besonders einfach aufgebauten Varianten der erfindungsgemäßen
Drehhemmungseinrichtung ist jedoch vorgesehen, dass die wenigstens
eine Tellerfeder selbst das Kontaktelement ausbildet.
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Die
Krafterzeugungseinrichtung ist wie erwähnt bevorzugt so
gestaltet, dass (gegebenenfalls oberhalb einer vorgebbaren Schwelle)
eine Variation der Beladung des Wagenkastens nur eine geringe Variation
der Kontaktkraft zwischen dem ersten Reibelement und dem zweiten
Reibelement und damit nur eine geringe Variation des dämpfenden
Reibmoments bewirkt. Die Krafterzeugungseinrichtung ist hierzu bevorzugt
derart ausgebildet, dass das Kontaktelement im Normalbetrieb des
Fahrzeugs einen vorgebbaren Hub zwischen einer ersten Extremstellung
und einer zweiten Extremstellung ausführt, wobei das Kontaktelement
in der ersten Extremstellung eine (gegebenenfalls maximale) erste
Kraft auf den Reibelementträger ausübt und in
der zweiten Extremstellung eine zweite Kraft auf den Reibelementträger
ausübt. Die zweite Kraft kann dabei um bis zu 30% der ersten
Kraft von der ersten Kraft abweichen. Bevorzugt weicht die zweite
Kraft in diesem Fall um höchstens 20% der ersten Kraft,
vorzugsweise höchstens 10% der ersten Kraft, weiter vorzugsweise höchstens
5% der ersten Kraft, von der ersten Kraft ab.
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Hierdurch
kann ein unter fahrdynamischen Gesichtspunkten besonders günstiger
Verlauf des dämpfenden Reibmoments erzielt werden. Das dämpfende
Reibmoment ist dann (gegebenenfalls oberhalb einer vorgebbaren Schwelle)
nicht nur weit gehend beladungsunabhängig, auch beim Einwirken von
vertikalen Trägheitskräften, welches bei bekannten
Gestaltungen eine starke Variation des Reibmoments hervorruft, bleibt
das Reibmoment in vorteilhafter Weise in engen vorgebbaren Grenzen.
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Das
Kontaktelement kann an beliebiger geeigneter Stelle am Reibelementträger
angreifen. So kann das Kontaktelement im Bereich des ersten Reibelements
auf den Reibelementträger einwirken. Bei anderen Varianten
der Erfindung kann das Kontaktelement aber auch auf einer dem ersten
Reibelement abgewandten Seite auf den Reibelementträger
einwirken.
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Der
Reibelementträger kann grundsätzlich auf beliebige
geeignete Weise aus einer oder mehreren Komponenten gestaltet sein.
Bevorzugt ist der Reibelementträger als eine einfache Baueinheit
gestaltet, die wenigstens einen Trägerarm mit einem ersten
Endbereich und einem in Richtung einer Längsachse des Trägerarms
beabstandeten zweiten Endbereich aufweist. Der Trägerarm
weist in dem ersten Endbereich einen Anschlussbereich auf, der zur
Verbindung mit der den Reibelementträger tragenden Fahrzeugkomponente
ausgebildet ist. In einem von dem ersten Endbereich in Richtung
der Längsachse des Trägerarms beabstandeten Bereich trägt
der Trägerarm dann das erste Reibelement.
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Der
Trägerarm kann grundsätzlich in beliebiger geeigneter
Weise gestaltet sein. So kann er beispielsweise als einfaches (im
Vergleich zu seiner Längserstreckung) schmales Bauteil
gestaltet sein, welches in einem oder mehreren entlang seiner Längsachse
voneinander beabstandeten Anschlussabschnitten mit der den Reibelementträger
tragenden Fahrzeugkomponente verbunden ist. Bevorzugt ist jedoch
vorgesehen, dass der Anschlussbereich des Trägerarms wenigstens
zwei Anschlussabschnitte aufweist, die zur Verbindung mit der den
Reibelementträger tragenden Fahrzeugkomponente ausgebildet
sind, wobei die beiden Anschlussabschnitte quer zu der Längsachse
des Reibelementträgers zueinander beabstandet sind. Hierdurch
kann eine (insbesondere im Hinblick auf die möglichst spielfreie Einleitung
des Reibmoments) besonders vorteilhafte Abstützung des
Reibmoments an der den Reibelementträger tragenden Fahrzeugkomponente
erzielt werden.
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Vorzugsweise
ist wenigstens einer der Anschlussabschnitte dazu ausgebildet, spielfrei
mit der den Reibelementträger tragenden Fahrzeugkomponente
verbunden zu werden, um zu jedem Zeitpunkt (also auch bei einer
Richtungsumkehr der Ausdrehbewegung) die Einleitung des gewünschten
Reibmoments zu gewährleisten. Dies kann durch ein entsprechendes
Gelenk erfolgen. Wegen der besonders einfachen Gestaltung ist jedoch
bevorzugt eine starre Verbindung in diesem Anschlussabschnitt vorgesehen.
Der Reibelementträger ist dann bevorzugt in Richtung der
Hochachse entsprechend weich ausgebildet, um Relativbewegungen zwischen
dem Fahrwerk und dem Wagenkasten folgen zu können. In einer
Ebene senkrecht zu der Hochachse ist der Reibelementträger
jedoch bevorzugt ausreichend steif, um zu jedem Zeitpunkt (also
auch bei einer Richtungsumkehr der Ausdrehbewegung) die Einleitung des
gewünschten Reibmoments zu gewährleisten.
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Dies
kann grundsätzlich auf beliebige geeignete Weise erfolgen,
beispielsweise indem der Trägerarm im Wesentlichen plattenförmig
gestaltet ist, wobei die Plattenebene (mithin also die Haupterstreckungsebene
des Reibelementträgers) quer zur Hochachse verläuft.
Die Außenkontur des plattenförmigen Trägerarms
kann dann auf beliebige geeignete Weise gestaltet sein. Bevorzugt
ist der Trägerarm im Wesentlichen dreieckförmig
ausgebildet, da hiermit auf besonders einfache Weise eine an die
tatsächlichen Lastverhältnisse angepasste Gestaltung erzielt
werden.
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So
ist beispielsweise bevorzugt vorgesehen, dass sich der Anschlussbereich
zwischen zwei Eckbereichen des Trägerarms erstreckt und
das Reibelement in dem dritten Eckbereich des Trägerarms
angeordnet ist. Eine solche Konfiguration trägt den Lastverhältnissen
bei der Einleitung des Reibmoments in die den Trägerarm
tragende Fahrzeugkomponente besonders effektiv Rechnung, da zum
einen an der Dreiecksspitze mit dem Reibelement noch ein vergleichsweise
geringes Biegemoment um die Hochachse vorliegt, sodass der geringe
Querschnitt des Trägerarms ausreicht, um dieses aufzunehmen. Mit
dem zum Anschlussbereich hin zunehmenden Biegemoment nimmt bei dieser
Gestaltung dann auch der Querschnitt zu, sodass zum einen zu jedem Zeitpunkt
eine optimale Querschnittsausnutzung des Trägerarms erzielt
werden kann. Zum anderen kann eine hohe Stützbreite im
Anschlussbereich erzielt werden, wodurch die in die tragende Fahrzeugkomponente
eingeleiteten Lasten reduziert und die Verbindung im Anschlussbereich
entsprechend einfach gestaltet werden kann.
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Es
versteht sich hierbei, dass die im Wesentlichen dreiecksförmige
Gestalt des Trägerarms nicht notwendigerweise geradlinige
Seiten aufweisen muss. Vielmehr ist bei bevorzugten Varianten der
Erfindung eine zumindest abschnittsweise polygonale und/oder gekrümmte
Kontur der Seiten vorgesehen.
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Vorzugsweise
wird bei der Gestaltung des Trägerarms nicht nur der Verlauf
des aus dem Reibmoment resultierenden Biegemoments um die Hochachse
berücksichtigt. Vielmehr kann auch eine aus einer Relativbewegungen
zwischen dem Fahrwerk und dem Wagenkasten erforderliche ausgleichende Verformung
des Trägerarms berücksichtigt werden. So kann
das Biegewiderstandsmoment des Trägerarms um die jeweils
zu betrachtende Biegeachse so gewählt werden, dass der
Trägerarm im tatsächlichen Betrieb bei den zu
erwartenden Lasten um eine Biegeachse (z. B. die Hochachse) keine
nennenswerte Verformung erfährt, während er um
eine andere Biegeachse (die z. B. quer zu der Hochachse und der
Längsachse des Trägerarms verläuft) eine
gewünschte Deformation erfährt.
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Die
entsprechende Variation des Biegewiderstandsmoments kann auf beliebige
geeignete Weise erfolgen, nämlich über das Material
und/oder die Querschnittsgeometrie. Bei bevorzugten Varianten der
Erfindung weist der Trägerarm um eine Trägheitsachse
ein Flächenträgheitsmoment auf, wobei die Trägheitsachse
quer zu einer durch die Längsachse des Trägerarms
und die Hochachse des Fahrzeugs definierte Ebene verläuft,
und es ist vorgesehen, dass das Flächenträgheitsmoment
in Richtung der Längsachse des Trägerarms entsprechend
einer gewünschten Verformung des Trägerarms im
Normalbetrieb variiert, insbesondere zum zweiten Ende hin abnimmt.
Hierbei kann die gewünschte Verformung an beliebige Vorgaben
angepasst sein. Vorzugsweise handelt es sich dabei um Vorgaben hinsichtlich
der Anbindung des Trägerarms an der tragenden Fahrzeugkomponente
und/oder der Einleitung der Lasten in die tragende Fahrzeugkomponente.
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Bei
vorteilhaften Varianten der erfindungsgemäßen
Drehhemmungseinrichtung wird das Flächenträgheitsmoment
derart variiert, dass sich eine im Normalbetrieb des Fahrzeugs zu
erwartende Deformation des Trägerarms im Wesentlichen nicht
bis in den Anschlussbereich erstreckt. Hierdurch gestaltet sich
die Anbindung des Trägerarms besonders einfach. Der Trägerarm
weist in einer quer zu seiner Längsachse verlaufenden Querschnittsebene
einen Querschnitt auf, wobei der Querschnitt des Trägerarms
zur Variation des Flächenträgheitsmoments in Richtung
der Längsachse des Trägerarms abnimmt.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrzeug, insbesondere
ein Schienenfahrzeug, mit einem Fahrwerk, einem darauf abgestützten
Wagenkasten und einer erfindungsgemäßen Drehhemmungseinrichtung,
wobei der Reibelementträger derart um eine Hochachse des
Fahrzeugs drehfest mit dem Fahrwerk oder dem Wagenkasten verbunden ist,
dass der Wagenkasten über das erste Reibelement auf dem
Fahrwerk abgestützt ist. Der Wagenkasten ist relativ zu
dem Fahrwerk drehbar, wobei es zu einer eine Drehung um die Hochachse
hemmenden reibungsbehafteten Relativbewegung zwischen dem ersten
Reibelement und einem zweiten Reibelement kommt, und die Krafterzeugungseinrichtung
ist mit der den Reibelementträger tragenden Fahrzeugkomponente
verbunden.
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Vorzugsweise
sind der Reibelementträger und die Krafterzeugungseinrichtung
mit dem Fahrwerk verbunden, da sich eine solche Gestaltung besonders
einfach realisieren lässt. Das Fahrwerk kann beliebig gestaltet
sein, wobei es von besonderem Vorteil ist, wenn das Fahrwerk einen
Fahrwerksrahmen und eine Wiege umfasst, die über eine Sekundärfederung
auf dem Fahrwerksrahmen abgestützt ist und in Querrichtung
des Fahrzeugs verläuft, der Wagenkasten über die
Drehhemmungseinrichtung auf der Wiege abgestützt ist und
die Drehhemmungseinrichtung in einem Endbereich der Wiege angeordnet
ist. Hierdurch kann eine einfache und effektive Integration der
Drehhemmungseinrichtung erzielt werden. Vorzugsweise sind dabei
der Reibelementträger und die Krafterzeugungseinrichtung
mit der Wiege verbunden.
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Die
vorliegende Erfindung lässt sich im Zusammenhang mit einer
beliebigen Abstützung des Wagenkastens auf dem Fahrwerk
anwenden. So kann sie beispielsweise bei Varianten zum Einsatz kommen,
bei denen der Wagenkasten in Richtung der Hochachse nur über
die Reibelemente abgestützt ist, während Längs-
und Querkräfte zwischen Wagenkasten und Fahrwerk über
einen Drehzapfen oder dergleichen übertragen werden. Besonders
vorteilhaft lässt sie sich aber auch bei Fahrzeugen einsetzen,
bei denen der Wagenkasten über eine die Drehachse der Relativbewegung
zwischen dem Wagenkasten und dem Fahrwerk definierende Lagereinrichtung,
beispielsweise einen Drehkranz oder dergleichen, in Richtung der
Hochachse auf dem Fahrwerk abgestützt ist.
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Weitere
bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen
bzw. der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele,
welche auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt. Es
zeigt:
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1 eine
schematische Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs mit einer
bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Drehhemmungseinrichtung;
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2 ein
Detail des Schienenfahrzeugs aus 1 in einem
schematischen Schnitt entlang der Linie II-II;
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3 ein
Detail des Schienenfahrzeugs aus 1 in einem
schematischen Schnitt entlang der Linie III-III;
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4 einen
schematischen Schnitt durch ein Detail einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Schienenfahrzeugs mit einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Drehhemmungseinrichtung.
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Erstes Ausführungsbeispiel
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Die 1 bis 3 zeigen
schematische Darstellungen eines erfindungsgemäßen
Schienenfahrzeugs 101. Zur Vereinfachung der nachfolgenden
Beschreibung wird in den Figuren ein Koordinatensystem (x, y, z)
verwendet, bei dem die x-Achse die Fahrzeuglängsrichtung
bezeichnet, die y-Achse die Fahrzeugquerrichtung und die z-Achse
die Fahrzeughochrichtung bezeichnet. Es sei hier angemerkt, dass
die im Folgenden getroffenen Angaben zur Ausrichtung bzw. Lage einzelner
Komponenten des Fahrzeugs (sofern nachfolgend nicht ausdrücklich Anderes
angegeben wird) stets auf einen statischen Zustand bei gerader,
horizontaler Gleislage beziehen.
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Das
Schienenfahrzeug 101 umfasst einen Wagenkasten 102,
der im Bereich seiner beiden Enden jeweils auf einem Fahrwerk in
Form eines Drehgestells 103 abgestützt ist. Das
Drehgestell 103 umfasst jeweils zwei Radsätze 103.1,
auf denen über eine (in den Figuren nur stark schematisiert
dargestellte) Primärfederung 103.2 ein Drehgestellrahmen 103.3 abgestützt
ist. Auf dem Drehgestellrahmen 103.3 stützt sich
wiederum in herkömmlicher Weise über eine (in
den Figuren nur stark schematisiert dargestellte) Sekundärfederung 103.4 eine
Wiege 103.5 ab.
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Im
Bereich der beiden in Fahrzeugquerrichtung liegenden Enden der Wiege 103.5 ist
der Wagenkasten 102 jeweils über die Reibelemente 104.1 und 104.2 einer
erfindungsgemäßen Drehhemmungseinrichtung 104 auf
der Wiege 103.5 abgestützt. Weiterhin ist der
Wagenkasten 102 im Mittenbereich der Wiege 103.5 über
eine nach Art eines Drehkranzes gestaltete Stützeinrichtung 105 auf
der Wiege 103.5 abgestützt, sodass eine Aufteilung
der Stützkräfte (in Fahrzeughochrichtung) zwischen
der mittig angeordneten Stützeinrichtung 105 und
den Drehhemmungseinrichtungen 104 erfolgt.
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Wie 2 und 3 zu
entnehmen ist, umfasst die Drehhemmungseinrichtung 104 einen
an der Wiege 103.5 befestigten Reibelementträger 104.3,
der das erste Reibelement 104.1 trägt. Der Reibelementträger 104.3 ist
hierbei als im Wesentlichen dreiecksförmiger Trägerarm
ausgebildet, dessen Längsachse sich in Fahrzeugquerrichtung
erstreckt.
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An
einem Ende des Trägerarms 104.3 ist in einem (die
Basis des Trägerarms 104.3 bildenden) ersten Endbereich
des Trägerarms 104.3 ein Anschlussbereich 104.4 ausgebildet.
Der Anschlussbereich 104.4 weist (an zwei Ecken, nämlich
den beiden Enden der Basis des Trägerarms 104.3)
zwei in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) beabstandete Anschlussabschnitte 104.5 und 104.6 auf, über
die der Trägerarm 104.3 mit der Wiege 103.5 verbunden
ist.
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An
dem von dem ersten Endbereich in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung)
beabstandeten zweiten Endbereich des Trägerarms 104.3 ist
auf der dem Wagenkasten 102 zugewandten Oberseite des Trägerarms 104.3 das
erste Reibelement 104.1 angeordnet. Das erste Reibelement 104.1 kann
dabei lösbar an dem Trägerarm 104.3 befestigt
sein, um eine schnelle Austauschbarkeit des ersten Reibelements 104.1 zu
gewährleisten. Das erste Reibelement 104.1 wirkt
mit dem zweiten Reibelement 104.2 zusammen, das ebenfalls
lösbar an dem Wagenkasten 102 befestigt ist, um
seine schnelle und einfache Austauschbarkeit zu gewährleisten.
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Im
zweiten Endbereich des Trägerarms 104.3 ist eine
separate Krafterzeugungseinrichtung 104.7 der Drehhemmungseinrichtung 104 angeordnet.
Die Krafterzeugungseinrichtung wirkt über ein Kontaktelement 104.8 auf
die dem ersten Reibelement 104.1 abgewandte Seite des Trägerarms 104.3 ein
und erzeugt so eine Kontaktkraft F zwischen dem ersten Reibelement 104.1 und
dem zweiten Reibelement 104.2.
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Im
Falle einer Ausdrehbewegung des Drehgestells 103 bezüglich
des Wagenkastens 102 um die Fahrzeughochachse (z-Richtung)
kommt es zu einer reibungsbehafteten Relativbewegung zwischen den
beiden Reibelementen 104.1 und 104.2, welche ein
Reibmoment MR um die Fahrzeughochachse bewirkt. Dieses Reibmoment
wirkt der Ausdrehbewegung jeweils entgegen und dämpft so
die Ausdrehbewegung des Drehgestells 103 bezüglich
des Wagenkastens 102. Die Höhe der Kontaktkraft
F bestimmt dabei die Höhe des Reibmoments MR.
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Um
das Reibmoment MR beeinflussen zu können, weist die Krafterzeugungseinrichtung 104.7 eine
mechanische Federeinrichtung in Form eines Tellerfederpakets 104.9 auf,
das in einer zylindrischen Kammer eines (die einzelnen Tellerfedern quer
zur ihrer Hauptfederrichtung führenden) Gehäuses 104.10 der
Krafterzeugungseinrichtung 104.7 angeordnet ist. Das Tellerfederpaket 104.9 stützt
sich einerseits gegen einen ringförmigen Absatz 104.11 an
dem Kontaktelement 104.8 und andererseits an einem Gehäusedeckel 104.12 des
Gehäuses 104.10 ab. Das Gehäuse 104.10 ist
starr mit der Wiege 103.5 verbunden, sodass das durch das
Gehäuse 104.10 geführte Kontaktelement 104.8 durch
die Federkraft des Tellerfederpakets 104.9 (in seiner Hauptfederrichtung)
nach oben gegen den Trägerarm 104.3 gedrückt
wird, wodurch die Kontaktkraft K erzeugt wird.
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Die
Kontaktkraft K bestimmt sich hierbei aus der aktuellen axialen Länge
L des Tellerfederpakets 104.9. Je geringer die axiale Länge
L im aktuellen Zustand ist, desto stärker ist das Tellerfederpaket 104.9 komprimiert
und desto größer ist die von den Tellerfederpaket 104.9 ausgeübte
Kraft.
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Im
unbelasteten Zustand der Krafterzeugungseinrichtung 104.7 wird
der Absatz 104.11 durch die Kraftwirkung des Tellerfederpakets 104.9 gegen einen
oberen Anschlag 104.13 an dem Gehäuse 104.10 gedrückt.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Tellerfederpaket 104.9 bereits
um eine gewisse Länge komprimiert ist, mithin also gegenüber
einem lastfreien Zustand um einen gewissen Betrag vorgespannt ist.
Der Absatz 104.11 liegt dann mit einer gewissen Vorspannkraft
FV an dem Anschlag 104.13 an.
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Die
Höhe der Vorspannkraft FV kann im vorliegenden Beispiel
in weiten Grenzen über eine Vorspanneinrichtung nach den
Erfordernissen des aktuellen Anwendungsfalls eingestellt werden.
Die Vorspanneinrichtung wird dabei von dem lösbar mit dem Gehäuse 104.10 verbundenen
Gehäusedeckel 104.12 und gegebenenfalls einer
der mehreren austauschbaren Distanzscheiben 104.14 gebildet.
Je nach der Dicke (Abmessung in Längsrichtung des Tellerfederpakets 104.9)
der verwendeten Distanzscheibe(n) 104.14 ist das Tellerfederpaket 104.9 in dem
unbelasteten Zustand der Krafterzeugungseinrichtung 104.7 mehr
oder weniger stark komprimiert und somit der Absatz 104.11 mehr
oder weniger stark gegen den Anschlag 104.13 vorgespannt.
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Die
Gestaltung mit dem lösbaren Gehäusedeckel 104.12 hat
zudem den Vorteil, dass die Krafterzeugungseinrichtung durch Entfernen
des Gehäusedeckels 104.12 beispielsweise zu Wartungszwecken
außer Funktion gesetzt werden kann. Hiermit ist es dann
in einfacher Weise möglich, die Reibelemente 104.1 und 104.2 bzw.
den gesamten Trägerarm 104.3 auszutauschen.
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Wird
das Kontaktelement 104.8 durch den auf die Wiege 103.5 aufgesetzten
Wagenkasten 102 belastet, so erfolgt zunächst
solange keine Auslenkung des Kontaktelements 104.8 bis
auf das Kontaktelement 104.8 über den Trägerarm 104.3 in
Längsrichtung des Tellerfederpakets 104.9 eine
Kraft ausgeübt wird, die größer ist als
die Vorspannkraft FV. Mit anderen Worten definiert die Vorspannkraft
FV eine Losbrechkraft, bei deren Überschreiten eine Auslenkung
des Kontaktelements 104.8 erfolgt.
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Bei
einem weiteren Anstieg der über den Trägerarm 104.3 in
Längsrichtung des Tellerfederpakets 104.9 auf
das Kontaktelement 104.8 ausgeübten Kraft, erfolgt
eine weitere Kompression des Tellerfederpakets 104.9, bis
ein Kräftegleichgewicht erreicht ist, bei dem dann die
Kontaktkraft K zwischen den beiden Reibelementen 104.1 und 104.2 wirkt.
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Der
Anstieg der durch das Tellerfederpaket 104.9 ausgeübten
Kraft kann hierbei durch die Wahl der verwendeten Tellerfedern eingestellt
werden. Vorzugsweise werden vergleichsweise weiche Tellerfedern
verwendet, welche jedoch schon im unbelasteten Ausgangszustand der
Krafterzeugungseinrichtung 104.7 vergleichsweise stark
vorgespannt sind, um die gewünschte Vorspannkraft FV zu
erzielen. Dies hat den Vorteil, dass bei Überschreiten
der Losbrechkraft FV nur noch ein vergleichsweise flacher Anstieg
der Kontaktkraft K erfolgt, sodass mit anderen Worten auch eine
Begrenzung des Reibmoments und damit eine Begrenzung der Bedämpfung
der Ausdrehbewegung erzielt werden kann.
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Hierbei
kann vorgesehen sein, dass die Losbrechkraft FV schon im unbeladenen
Zustand des Wagenkastens 102 überschritten wird,
sodass bereits in diesem Zustand eine Auslenkung des Kontaktelements 104.8 erfolgt.
Bei weiterer Beladung des Wagenkastens 102 wird dann ein
starker Anstieg der Kontaktkraft vermieden. Vielmehr wird in diesem
Fall dann ein größerer Anteil der Gewichtskraft
des Wagenkastens 102 über die zentrale Stützeinrichtung 105 in
das Drehgestell 103 eingeleitet.
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Dies
hat zur Folge, dass mit der Kontaktkraft auch das die Ausdrehbewegung
dämpfende Reibmoment nur vergleichsweise schwach ansteigt.
Bei entsprechender Auslegung des Tellerfederpakets 104.9 kann
hier gegebenenfalls sogar erreicht werden, dass das dämpfende
Reibmoment (unabhängig von der Beladung des Wagenkastens 102)
nahezu konstant bleibt, was in gewissen Anwendungsfällen von
Vorteil sein kann.
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Ebenso
kann natürlich vorgesehen sein, dass die Losbrechkraft
FV erst bei einer vorgebbaren Beladung des Wagenkastens 102 erreicht
wird. In diesem Fall kann dann zunächst bis zum Erreichen der
Losbrechkraft FV ein vergleichsweise steiler Anstieg der Kontaktkraft
K (in Abhängigkeit von der Beladung des Wagenkastens 102)
und damit ein beladungsabhängiger Anstieg des dämpfenden
Reibmoments MR bis zu einer bestimmten Reibmonentschwelle erzielt
werden, während nach Überschreiten der Losbrechkraft
FV (je nach Anwendungsfall) wiederum die oben beschriebene Begrenzung
des Reibmoments MR bzw. ein flacherer Anstieg des Reibmoments MR
erreicht werden kann.
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Im
vorliegenden Beispiel ist das Tellerfederpaket 104.9 so
ausgelegt, dass das Kontaktelement 104.8 im Normalbetrieb
des Fahrzeugs 101 einen vorgebbaren Hub zwischen einer
ersten Extremstellung (der Absatz 104.11 liegt an dem Anschlag 104.13 an)
und einer zweiten Extremstellung (Trägerarm 104.3 steht
kurz vor dem Anschlagen an dem Gehäuse 104.10)
ausführt. In Richtung der Fahrzeughochachse (z-Richtung) übt
das Kontaktelement 104.8 in der ersten Extremstellung als
eine maximale erste Kraft die Losbrechkraft FV auf den Trägerarm 104.3 aus,
während es in der zweiten Extremstellung eine zweite Kraft
auf den Trägerarm 104.3 ausübt. Das Tellerfederpaket 104.9 ist
so ausgelegt, dass die zweite Kraft im vorliegenden Beispiel um
höchstens 5% der ersten Kraft von der ersten Kraft abweicht.
Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung
auch eine stärkere Abweichung der zweiten Kraft von der
ersten Kraft möglich ist. Insbesondere sind Abweichungen
um bis zu 30% der ersten Kraft möglich.
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Hierdurch
kann ein unter fahrdynamischen Gesichtspunkten besonders günstiger
Verlauf des dämpfenden Reibmoments MR erzielt werden. Das dämpfende
Reibmoment MR ist dann (gegebenenfalls oberhalb einer vorgebbaren
Schwelle) nicht nur weit gehend beladungsunabhängig, auch
beim Einwirken von vertikalen Trägheitskräften,
welches bei bekannten Gestaltungen eine starke Variation des Reibmoments
hervorruft, bleibt das Reibmoment MR in vorteilhafter Weise in engen
vorgebbaren Grenzen.
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Durch
die erfindungsgemäße funktionale Trennung des
Reibelementträgers 104.3 und der Krafterzeugungseinrichtung 104.7 ist
es zum einen möglich, das erste Reibelement im Hinblick
auf eine Erzielung eines hohen die Ausdrehbewegung dämpfenden
Reibmoments an einer günstigen, in Fahrzeugquerrichtung
weit von der (durch die Stützeinrichtung 105 definierten)
Drehachse der Ausdrehbewegung entfernten Position anzuordnen. Ein
weiterer Vorteil liegt darin, dass die Krafterzeugungseinrichtung 104.7 wie
oben beschrieben in einfacher Weise für ihre primäre
Funktion der Kraftaufbringung optimiert werden kann.
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Auch
der Reibelementträger 104.3 kann wiederum einfach
hinsichtlich seiner primären Funktion der möglichst
spielfreien Einleitung des dämpfenden Reibmoments MR in
das Drehgestell 103 optimiert werden. So wird eine spielfreie
Einleitung des dämpfenden Reibmoments MR im vorliegenden
Beispiel dadurch realisiert, dass der Trägerarm 104.3 im
Bereich der Anschlussabschnitte 104.5 und 104.6 starr mit
der Wiege 103.5 verbunden ist. Dies kann über eine
beliebige, bevorzugt lösbare Verbindung geschehen. Beispielsweise
kann eine einfache Schraubverbindung vorgesehen sein, wobei dann vorzugsweise über
eine Verzahnung der Kontaktflächen oder dergleichen eine
drehfeste Verbindung realisiert ist.
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Durch
die quer zu der Längsachse des Trägerarms 104.3 zueinander
beabstandete Anordnung der Anschlussabschnitte 104.5 und 104.6 wird
eine besonders vorteilhafte hohe Stützbreite der Abstützung
des Reibmoments M in R in der Wiege 103.5 erzielt, sodass
im Bereich der Anschlussabschnitte 104.5 und 104.6 nur
vergleichsweise geringe Kräfte zu übertragen sind.
Hierdurch kann die Anwendung des Trägerarms 104.3 an
der Wiege 103.5 besonders einfach gestaltet werden.
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Wie
den 2 und 3 zu entnehmen ist, ist der
Trägerarm 104.3 als im Wesentlichen plattenförmiges
Bauteil ausgeführt, wobei die Plattenebene (bzw. die Haupterstreckungsebene
des Trägerarms 104.3) quer zur Hochachse (z-Richtung)
verläuft. Durch die Anordnung der Anschlussabschnitte 104.5 und 104.6 in
zwei Eckbereichen des Trägerarms 104.3 und die
Anordnung des ersten Reibelements 104.1 in dem dritten
Eckbereich des Trägerarms 104.3 wird den Lastverhältnissen
bei der Einleitung des Reibmoments MR in die Wiege 103.5 besonders effektiv
Rechnung getragen. So liegt zum einen im Bereich der das erste Reibelement 104.1 tragenden Ecke
noch ein vergleichsweise geringes Biegemoment um die Hochachse vor,
sodass der geringe Querschnitt des Trägerarms 104.3 in
diesem Bereich ausreicht, um dieses ohne nennenswerte Deformation
aufzunehmen. Mit dem zum Anschlussbereich hin zunehmenden Biegemoment
nimmt bei dieser Gestaltung dann auch der Querschnitt und damit
das Biegewiderstandsmoment zu, sodass neben der vorteilhaft hohen
Stützbreite zu jedem Zeitpunkt eine optimale Querschnittsausnutzung
des Trägerarms 104.3 ohne nennenswerte Deformation
erzielt wird.
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Wie 2 zu
entnehmen ist, weist der Trägerarm 104.3 in der
gezeigten Draufsicht eine abschnittsweise gekrümmte Kontur
auf. Hierdurch wird unter anderem das Flächenträgheitsmoment
und damit das Biegewiderstandsmoment des Trägerarms 104.3 um
eine quer zu seiner Längsrichtung und parallel zu seiner
Haupterstreckungsebene verlaufende Biegeachse (die im vorliegenden
Beispiel parallel zur x-Richtung verläuft) in Längsrichtung
des Trägerarms 104.3 derart variiert, dass es
zu dem ersten Reibelement 104.1 hin nach einem vorgegebenen
Verlauf abnimmt. Der Querschnittsverlauf des Trägerarms 104.3 ist
so gewählt, dass der Trägerarm 104.3 im tatsächlichen
Betrieb bei den zu erwartenden Lasten um eine zur Fahrzeughochachse
parallele Biegeachse keine nennenswerte Verformung erfährt,
während er um eine zur Fahrzeuglängsachse parallele
Biegeachse eine gewünschte Deformation erfährt.
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Im
vorliegenden Beispiel ist die Variation des Flächenträgheitsmoments
des Trägerarms 104.3 so gewählt, dass
sich eine im Normalbetrieb des Fahrzeugs zu erwartende Deformation
des Trägerarms 104.3 im Wesentlichen nicht bis
in den Anschlussbereich 104.4 erstreckt. Hierdurch gestaltet
sich die Anbindung des Trägerarms 104.3 an die
Wiege 103.5 besonders einfach.
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Durch
die starre und damit spielfreie Verbindung des Trägerarms 104.3 mit
der Wiege 103.5 sowie das an den Verlauf des Biegemoments
um die Fahrzeughochachse angepasste Biegewiderstandsmoment des Trägerarms 104.3 ist
in vorteilhafter Weise zu jedem Zeitpunkt, mithin auch bei einer Richtungsumkehr
der Ausdrehbewegung, die Einleitung des gewünschten Reibmoments
MR in die Wiege 103.5 gewährleistet. Mit anderen
Worten kommt es bei einer Richtungsumkehr der Ausdrehbewegung zu
keinen nennenswerten Spieleffekten, bei denen bis zum Anliegen des
entgegengesetzten Reibmoments MR in voller Höhe ein vergleichsweise
langer Zeitraum vergeht.
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Es
sei in diesem Zusammenhang noch angemerkt, dass der Trägerarm
bei anderen Varianten der Erfindung natürlich auch eine
beliebige andere Gestalt aufweisen kann. Beispielsweise kann bei
besonders einfachen Varianten ein im Wesentlichen trapezförmiger
Trägerarm vorgesehen sein, wie dies in 2 durch
die gestrichelte Kontur 107 angedeutet ist.
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Zweites Ausführungsbeispiel
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Die 4 zeigt
(in einer der 3 entsprechenden Ansicht) ein
weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Schienenfahrzeugs 201. Das Schienenfahrzeug 201 entspricht
in seiner grundsätzlichen Gestaltung und Funktionsweise
dem Schienenfahrzeug 101, sodass hier lediglich auf die Unterschiede
eingegangen werden soll. Insbesondere sind identische Bauteile mit
identischen Bezugsziffern versehen, während gleichartige
Bauteile mit um den Wert 100 erhöhten Bezugsziffern
versehen sind. Sofern nachfolgend keine anders lautenden Angaben
gemacht werden, wird bezüglich der Eigenschaften dieser
Komponenten ausdrücklich auf die obigen Ausführungen
verwiesen.
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Der
Unterschied zu dem Schienenfahrzeug 101 besteht zum einen
darin, dass bei dem Fahrzeug 201 der (das erste Reibelement 104.1 tragende)
Trägerarm 104.3 der Drehhemmungseinrichtung 204 über
seine Anschlussabschnitte 104.5 und 104.6 starr
und damit um die Fahrzeughochachse (z-Richtung) drehfest an dem
Wagenkasten 202 befestigt ist, während das zweite
Reibelement 104.2 an der Wiege 103.5 befestigt
ist.
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Ein
weiterer Unterschied besteht darin, dass die Krafterzeugungseinrichtung 204.7 lediglich
ein Tellerfederpaket 204.9 umfasst, welches quer zu seiner
Längsrichtung bzw. Hauptfederrichtung durch einen starr
am Trägerarm 104.3 befestigten Führungsbolzen 204.15 geführt
ist (der im Betrieb in eine Ausnehmung 202.1 in dem Wagenkasten 202 eintaucht). Mithin
bildet bei dieser Variante also die den Trägerarm kontaktierende
Tellerfeder 204.8 das Kontaktelement der Krafterzeugungseinrichtung 204.7.
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Ein
weiterer Unterschied besteht schließlich darin, dass der
Wagenkasten 202 in Richtung der Fahrzeughochachse (z-Richtung)
nur über die Reibelemente 104.1, 104.2 abgestützt
ist, während Längs- und Querkräfte zwischen
dem Wagenkasten 202 und der Wiege 103.5 auch über
einen Drehzapfen 205 übertragen werden. Dies hat
zur Folge, dass zwar stets ein (die Ausdrehbewegung zwischen dem Fahrwerk 103 und
dem Wagenkasten 202 dämpfendes) beladungsabhängiges
Reibmoment MR ohne die oben beschriebene Begrenzung anliegt. Die
Verformbarkeit des Trägerarms quer zu seiner Haupterstreckungsebene
gewährleistet hierbei jedoch eine gleichmäßige
Flächenpressung zwischen den Reibelementen 104.1 und 104.2,
sodass zum einen stets ein genau definiertes Reibmoment MR vorliegt
und sich zum anderen ein vorteilhaft gleichmäßiges
Verschleißbild der Reibelemente 104.1 und 104.2 ergibt.
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Die
vorliegende Erfindung wurde vorstehend ausschließlich anhand
von Beispielen für ein Schienenfahrzeug mit einem Drehgestell
beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung auch für Fahrzeuge
mit beliebigen anderen Fahrwerken zum Einsatz kommen kann. Weiterhin
versteht es sich, dass die Erfindung nicht nur in Verbindung mit
Schienenfahrzeugen sondern auch in Verbindung mit beliebigen anderen
Fahrzeugen zum Einsatz kommen kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 93/01076
A1 [0002, 0004]
- - EP 0004585 A1 [0005, 0007, 0008]