-
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Aktuator, insbesondere für ein Schienenfahrzeug, mit einer fluidischen ersten Aktuatoreinheit und und einer Steuereinrichtung mit einer ersten Steuereinheit, wobei die erste Aktuatoreinheit mit der ersten Steuereinheit verbunden ist und über die erste Steuereinheit gesteuert mit Energie aus einer fluidischen Energiequelle versorgbar ist. Sie betrifft weiterhin ein Fahrzeug, das mit einem solchen Aktuator ausgerüstet ist.
-
Bei Schienenfahrzeugen – aber auch bei anderen Fahrzeugen – ist der Wagenkasten in der Regel gegenüber den Radeinheiten (beispielsweise Einzelrädern, Radpaaren oder Radsätzen) über eine oder mehrere Federstufen federnd gelagert. Nicht zuletzt aufgrund der stetig steigenden Anforderungen an die Sicherheit der Fahrzeuge, den Komfort für die Passagiere sowie die Transportkapazität und die Lebensdauer der Fahrzeuge treten unter fahrdynamischen Gesichtspunkten mehrere Probleme auf, denen mit einem passiven System nicht mehr in zufrieden stellendem Maße begegnet werden kann.
-
So bedingt die bei Bogenfahrt auftretende, quer zur Fahrbewegung und damit quer zur Fahrzeuglängsachse wirkende Zentrifugalbeschleunigung 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 Kippsicherheit und damit auch die Entgleisungssicherheit die Gefahr unzulässiger einseitiger Radentlastungen mit sich. Um dies zu verhindern, werden bei modernen Schienenfahrzeugen häufig Wankstützeinrichtungen in Form so genannter Wankstabilisatoren sowie aktive Neigesysteme eingesetzt, welche übermäßigen Wank- bzw. Neigebewegungen entgegenwirken sowie den Wank- bzw. Neigewinkel und die Wankachse des Fahrzeugs auf einen dem jeweiligen Fahrzustand angepassten, möglichst weit gehend optimierten Wert einstellen. Ein derartiger Ansatz ist beispielsweise aus der
EP 1 190 925 A1 bekannt (deren gesamte Offenbarung hierin durch Bezugnahme eingeschlossen wird).
-
Ein weiteres fahrdynamisches Problem ergibt sich im Zusammenhang mit der aktiven Beeinflussung des Lenkwinkels der Radeinheiten sowohl im geraden Gleis als auch im Gleisbogen. Auch hier werden häufig aktive Systeme verwendet, die im Hinblick auf die Fahrsicherheit (Vermeidung von instabilen Fahrzuständen), den Passagierkomfort (Reduktion störender Schwingungen im Fahrzeug) und nicht zuletzt den Verschleiß von Rad und Schiene aktiv den Lenkwinkel einer oder mehrerer Radeinheiten des Fahrzeugs auf einen dem jeweiligen Fahrzustand angepassten, möglichst weit gehend optimierten Wert einstellen. Ein derartiger Ansatz ist beispielsweise aus der
WO 03/010039 A1 sowie der
WO 2007/137906 A1 bekannt (deren gesamte Offenbarung hierin jeweils durch Bezugnahme eingeschlossen wird).
-
Problematisch hierbei ist, dass in der Regel eine Vielzahl von Aktuatoren verwendet werden muss, um die unterschiedlichen Anforderungen der jeweiligen aktiven Systeme zu realisieren. Dies ist unter Bauraumgesichtspunkten von Nachteil, da im Bereich der Fahrwerke moderner Schienenfahrzeuge in der Regel nur sehr wenig Bauraum zur Verfügung steht.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen Aktuator bzw. ein Fahrzeug der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, welche bzw. welches die oben genannten Nachteile nicht oder zumindest in geringerem Maße aufweist und insbesondere auf einfache und zuverlässige Weise bei kompakter, Platz sparender Gestaltung die Realisierung vielfältiger Stellbewegungen im Fahrwerksbereich ermöglicht.
-
Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe ausgehend von einem Aktuator 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 kompakte Gestaltung des Aktuators bei gleichzeitiger Realisierung mehrerer separater Stellbewegungen erzielt, wenn in den Aktuator mehreren Aktuatoreinheiten integriert werden, die separat gesteuert aber von einer gemeinsamen Energiequelle mit dem Arbeitsfluid versorgt werden. So hat sich gezeigt, dass aus mehreren Aktuatoreinheiten, die separat gesteuerte Stellbewegungen (gegebenenfalls unterschiedliche Anwendungen) zur Verfügung stellen, und einer gemeinsamen Energiequelle eine sehr kompakte Gestaltung des Aktuators realisiert werden kann. Diese kompakte Gestaltung ermöglicht in vorteilhafter Weise die Integration des Aktuators in ein Fahrwerk eines modernen Schienenfahrzeugs, ohne dessen Bauraumbudget massiv zu beeinträchtigen.
-
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung daher einen Aktuator, insbesondere für ein Schienenfahrzeug, mit einer fluidischen ersten Aktuatoreinheit und einer Steuereinrichtung mit einer ersten Steuereinheit, wobei die erste Aktuatoreinheit mit der ersten Steuereinheit verbunden ist und über die erste Steuereinheit gesteuert mit Energie aus einer fluidischen Energiequelle versorgbar ist. Weiterhin ist eine fluidische zweite Aktuatoreinheit vorgesehen und die Steuereinrichtung umfasst eine zweite Steuereinheit, wobei die zweite Aktuatoreinheit mit der zweiten Steuereinheit verbunden ist und über die zweite Steuereinheit gesteuert mit Energie aus der fluidischen Energiequelle versorgbar ist.
-
Der Aktuator kann grundsätzlich aus mehreren separaten Komponenten aufgebaut sein, die einander bevorzugt jedoch räumlich eng zugeordnet sind, um möglichst kurze Leitungswege für das Arbeitsfluid zur Verfügung zu stellen. Dies ist im Hinblick auf die (fluidische) Steifigkeit des Systems (kurze, mechanisch steife Leitungswege) und damit die erzielbare Regelbandbreite sowie die Leistungsfähigkeit des Systems (geringe Verluste durch geringes Volumen des Arbeitsfluids im System) von Vorteil.
-
Bevorzugt ist der Aktuator als bauliche Einheit, insbesondere mit einem gemeinsamen Gehäuse, ausgebildet, da hiermit eine besonders kompakte, vorteilhafte Gestaltung erzielt werden kann. Bevorzugt sind die erste Steuereinheit und die zweite Steuereinheit als gemeinsame bauliche Untereinheit des Aktuators ausgebildet. Auch hier ist es nicht zuletzt unter Bauraumgesichtspunkten von Vorteil, wenn die beiden Steuereinheiten mit einem gemeinsamen Gehäuse ausgestattet sind.
-
Zusätzlich oder alternativ können die erste Aktuatoreinheit und die zweite Aktuatoreinheit als gemeinsame bauliche Untereinheit des Aktuators ausgebildet sein. Auch hier können die erste und zweite Aktuatoreinheit wiederum mit einem gemeinsamen Gehäuse versehen sein. Bevorzugt sind die erste Aktuatoreinheit und die zweite Aktuatoreinheit unmittelbar benachbart angeordnet, um eine besonders kompakte Anordnung zu erzielen.
-
Schließlich kann zusätzlich oder alternativ die Energiequelle als bauliche Untereinheit des Aktuators ausgebildet sein. Die Energiequelle kann lediglich von einem gemeinsamen Pufferspeicher (ausreichender Größe) gebildet sein, der von einer geeigneten Pumpe mit dem Arbeitsfluid versorgt wird. Ebenso kann die Energiequelle aber auch lediglich eine Pumpe sein, die mit einer ausreichenden Dynamik einen ausreichend großen Volumenstrom für die jeweilige Anwendung zur Verfügung stellt.
-
Vorzugsweise umfasst die Energiequelle einen Motor, eine durch den Motor angetrieben Pumpe für ein Arbeitsfluid und einen durch die Pumpe mit dem Arbeitsfluid versorgten Pufferspeicher, die in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Hierdurch lässt sich eine besonders kompakte Anordnung erzielen, welche dank des (geeignet groß gewählten) Volumens des Pufferspeichers auch mit vergleichsweise einfachen Komponenten eine Versorgung der Aktuatoreinheiten mit hoher Dynamik ermöglicht.
-
Die Steuereinheiten können jeweils in beliebiger geeigneter Weise gestaltet sein, um die jeweilige Aktuatoreinheit gesteuert mit Arbeitsfluid zu versorgen. So können beispielsweise zusätzliche, separat steuerbare Pumpen vorgesehen sein, welche die jeweilige Aktuatoreinheit mit Arbeitsfluid versorgen.
-
Vorzugsweise sind jedoch einfache Ventileinheiten vorgesehen, über welche lediglich der Volumenstrom und/oder das Druckniveau des aus der Energiequelle mit bereits ausreichendem Druck beaufschlagten Arbeitsfluids eingestellt wird. Derartige Ventileinheiten haben den Vorteil, dass sie bei vergleichsweiser einfacher Gestaltung eine hohe Regelbandbreite ermöglichen, was unter dynamischen Gesichtspunkten von Vorteil ist.
-
Bei bevorzugten Varianten bis erfindungsgemäßen Aktuators umfasst die erste Steuereinheit daher wenigstens eine erste Ventileinheit, die gesteuert durch ein Steuermodul der Steuereinrichtung die Energiequelle mit der ersten Aktuatoreinheit fluidisch verbindet. Grundsätzlich kann eine einzige Ventileinheit ausreichen, bevorzugt sind jedoch mehrere Ventileinheiten vorgesehen, um auf einfache Weise eine Redundanz zu schaffen und damit in die Ausfallsicherheit zu erhöhen. Hierbei kann vorgesehen sein, dass jeweils nur eine der beiden Ventileinheiten der Steuereinheit betrieben wird. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten auch ein paralleler Betrieb der beiden Ventileinheiten vorgesehen sein kann. Bevorzugt umfasst die erste Steuereinheit daher zwei erste Ventileinheiten, die vorzugsweise durch das Steuermodul getrennt ansteuerbar sind und/oder parallel betreibbar sind.
-
Zusätzlich oder alternativ umfasst die zweite Steuereinheit wenigstens eine zweite Ventileinheit, die gesteuert durch ein Steuermodul der Steuereinrichtung die Energiequelle mit der zweiten Aktuatoreinheit fluidisch verbindet. Auch hier kann die zweite Steuereinheit zwei zweite Ventileinheiten umfassen, die insbesondere durch das Steuermodul getrennt ansteuerbar sind und/oder parallel betreibbar sind.
-
Die beiden Aktuatoreinheiten können grundsätzlich auf beliebige geeignete Weise angesteuert werden. Insbesondere können sie beide in demselben Frequenzbereich angesteuert werden. Bei bevorzugten Varianten bis erfindungsgemäßen Aktuators ist jedoch vorgesehen, dass die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, die erste Steuereinheit zur Betätigung der ersten Aktuatoreinheit in einem ersten Frequenzbereich anzusteuern, und die zweite Steuereinheit zur Betätigung der zweiten Aktuatoreinheit in einem zweiten Frequenzbereich anzusteuern, wobei der zweite Frequenzbereich insbesondere zumindest teilweise, insbesondere vollständig, oberhalb des ersten Frequenzbereichs liegt. Insbesondere kann sich der erste Frequenzbereich insbesondere von 0 Hz bis 2 Hz, vorzugsweise von 0,5 Hz bis 1,0 Hz, erstrecken, während sich der zweite Frequenzbereich zusätzlich oder alternativ von 0,5 Hz bis 15 Hz, vorzugsweise von 1,0 Hz bis 6,0 Hz, erstrecken kann. Hiermit können mit einem einzigen erfindungsgemäßen Aktuator komplexe Regelungssysteme realisiert werden, bei denen einander Stellbewegungen unterschiedlicher Frequenz und/oder unterschiedlicher Amplitude überlagert und einer zu betätigenden Komponente (beispielsweise eines Fahrzeugs) aufgeprägt werden können.
-
Bei weiteren vorteilhaften Varianten des erfindungsgemäßen Aktuators umfasst die erste Steuereinheit zwei erste Ventileinheiten umfasst, wobei wenigstens eine der ersten Ventileinheiten für eine Ansteuerung in dem zweiten Frequenzbereich ausgebildet ist. Hiermit ist es möglich, bei einem Ausfall der zweiten Aktuatoreinheit deren Funktion durch entsprechende Ansteuerung einer der ersten Ventileinheiten (zumindest in reduzierten Umfang) zu realisieren. Zusätzlich oder alternativ kann in ähnlicher Weise die zweite Steuereinheit zwei zweite Ventileinheiten umfassen, wobei wenigstens eine der zweiten Ventileinheiten für eine Ansteuerung in dem ersten Frequenzbereich ausgebildet ist.
-
Die beiden Aktuatoreinheiten können grundsätzlich auf beliebige geeignete Weise gestaltet sein. Insbesondere können sie beliebige Wirkbewegungen und Wirkrichtungen aufweisen. Vorzugsweise ist wenigstens eine der Aktuatoreinheiten eine rotatorisch wirkende Aktuatoreinheit ist und/oder wenigstens eine der Aktuatoreinheiten eine translatorisch wirkende Aktuatoreinheit. Hierbei können die erste Aktuatoreinheit und die zweite Aktuatoreinheit eine unterschiedliche Wirkrichtung aufweisen, da hiermit ein besonders einfacher Weise die Erfüllung komplexer Stellaufgaben realisierbar ist.
-
Bei weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Aktuators ist wenigstens eine weitere, dritte Aktuatoreinheit vorgesehen, wobei die dritte Aktuatoreinheit mit einer dritten Steuereinheit der Steuereinrichtung verbunden ist und über die dritte Steuereinheit gesteuert mit Energie aus der Energiequelle versorgbar ist. Hiermit ist es in einfacher Weise möglich, mit einer nach wie vor sehr kompakten Gestaltung weitere, separate Stellbewegungen zu realisieren. Vorzugsweise sind wenigstens zwei dritte Aktuatoreinheiten vorgesehen, um besonders komplexe Stellaufgaben erfüllen zu können.
-
Zur fluidischen Verbindung der einzelnen Komponenten des Aktuators können grundsätzlich beliebige geeignete Komponenten, beispielsweise Rohrverbindungen und/oder Schlauchverbindungen zum Einsatz kommen. Bevorzugt ist der Aktuator jedoch im Wesentlichen frei von internen fluidischen Rohr- und/oder Schlauchverbindungen, um eine Verringerung der Steifigkeit des Fluidsystems durch die Elastizität derartiger Komponenten zu vermeiden.
-
Vorzugsweise werden blockartig gestaltete Einheiten verwendet, in denen die Kanäle zur Führung des Arbeitsfluids ausgebildet sind, wodurch eine hohe Steifigkeit des Fluidsystems gewährleistet ist. Diese Blöcke werden dann bevorzugt unmittelbar miteinander verbunden, um auch im Bereich ihrer Verbindung eine unter Steifigkeitsgesichtspunkten positive Gestaltung zu erzielen.
-
Vorzugsweise ist daher die erste Steuereinheit als Ventilblock ausgebildet, der zur Herstellung der fluidischen Verbindung an die erste Aktuatoreinheit und/oder die Energiequelle angeflanscht ist. Zusätzlich oder alternativ kann die zweite Steuereinheit als Ventilblock ausgebildet sein, der wiederum zur Herstellung der fluidischen Verbindung an die zweite Aktuatoreinheit und/oder die Energiequelle angeflanscht ist. Hierdurch wird eine besonders kompakte Gestaltung mit vorteilhaft kurzen Leitungswegen und hoher Steifigkeit des Fluidsystems erzielt.
-
Als Arbeitsfluid kann grundsätzlich jedes beliebige geeignete Fluid (also ein Gas oder eine Flüssigkeit) zum Einsatz kommen. Im Hinblick auf die Steifigkeit des Fluidsystems werden bevorzugt flüssige Medien verwendet. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um ein Hydrauliköl.
-
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, mit einem Fahrwerk, einem auf dem Fahrwerk abgestützten Wagenkasten sowie einem erfindungsgemäßen, ersten Aktuator. Mit diesem Fahrzeug lassen sich die oben beschriebenen Vorteile und Varianten in demselben Maße erzielen, sodass diesbezüglich lediglich auf die obigen Ausführungen verwiesen wird.
-
Grundsätzlich kann die Verwendung des ersten Aktuators ausreichen. Zusätzlich zu dem ersten Aktuator kann aber auch wenigstens ein erfindungsgemäßer, zweiter Aktuator vorgesehen sein. Hiermit lassen sich dann besonders komplexe Regelungsaufgaben in dem Fahrzeug realisieren.
-
Der Aktuator kann grundsätzlich an beliebiger geeigneter Stelle im Fahrzeug vorgesehen sein, und dort beliebige Stellaufgaben realisieren. Besonders vorteilhaft lassen sich die erfindungsgemäßen Aktuatoren (nicht zuletzt dank der erzielbaren großen Regelbandbreite) jedoch für unter fahrdynamischen Gesichtspunkten relevante Stellaufgaben im Fahrzeug einsetzen. Bevorzugt sind die erfindungsgemäßen Aktuatoren daher im Fahrwerk bzw. An im Bereich der Schnittstelle zwischen dem Fahrwerk und dem Wagenkasten angeordnet. Vorzugsweise ist daher vorgesehen, dass der erste Aktuator und/oder der zweite Aktuator im Bereich des Fahrwerks und/oder zwischen dem Fahrwerk und dem Wagenkasten wirkt.
-
Der Aktuator kann im Fahrzeug an beliebiger geeigneter Stelle für beliebige Stellaufgaben eingesetzt werden. So kann er beispielsweise im Bereich der Niveauregulierung, im Bereich hydraulischer Bremsen oder im Bereich aktiver Dämpfer eingesetzt werden. Besonders vorteilhaft lässt er sich aber zum einen im Zusammenhang mit der Neigung des Wagenkastens um eine zur Längsachse des Fahrzeugs parallele Wankachse einsetzen. Vorzugsweise ist der Wagenkasten daher um eine Längsachse des Fahrzeugs neigbar und wenigstens eine Aktuatoreinheit des ersten Aktuators ist dazu ausgebildet, einen Neigewinkel des Wagenkastens um die Längsachse, insbesondere in einem ersten Frequenzbereich einzustellen. Vorzugsweise ist dann wenigstens eine weitere Aktuatoreinheit des ersten Aktuators und/oder des zweiten Aktuators dazu ausgebildet, den Neigewinkel des Wagenkastens in einem zweiten Frequenzbereich einzustellen, wobei der zweite Frequenzbereich vorzugsweise zumindest teilweise, insbesondere vollständig, oberhalb des ersten Frequenzbereichs liegt. Hiermit lässt sich eine besonders günstige Beeinflussung des Fahrkomforts für die Passagiere des Fahrzeugs realisieren, wie dies eingangs bereits geschildert wurde.
-
Weiterhin lässt sich der erfindungsgemäße Aktuator auch besonders vorteilhaft im Zusammenhang mit der lenkenden Ausrichtung der Radeinheiten des Fahrwerks einsetzen. Bevorzugt weist das Fahrwerk daher wenigstens eine um eine Hochachse des Fahrzeugs lenkbar ausgebildete Radeinheit auf und wenigstens eine Aktuatoreinheit des ersten Aktuators ist dazu ausgebildet, einen Lenkwinkel der Radeinheit, insbesondere in einem dritten Frequenzbereich, um die Hochachse einzustellen. Vorzugsweise ist dann wiederum wenigstens eine weitere Aktuatoreinheit des ersten Aktuators und/oder des zweiten Aktuators dazu ausgebildet, den Lenkwinkel der Radeinheit in einem vierten Frequenzbereich einzustellen, wobei der vierte Frequenzbereich insbesondere zumindest teilweise, insbesondere vollständig, oberhalb des dritten Frequenzbereichs liegt. Hiermit lässt sich eine besonders günstige Beeinflussung des Fahrverhaltens des Fahrzeugs realisieren, wie dies eingangs bereits geschildert wurde.
-
Die beiden Aktuatoren können grundsätzlich als vollständig voneinander unabhängige Komponenten realisiert sein. Vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, dass der erste Aktuator und der zweite Aktuators derart fluidisch miteinander verbunden sind, dass im Falle des Ausfalls der Energiequelle des einen Aktuators die Energiequelle des anderen Aktuators die Energieversorgung beider Aktuatoren übernehmen kann. Hierdurch wird die Ausfallsicherheit des Gesamtsystems in einfacher Weise erhöht.
-
Zur weiteren Erhöhung der Ausfallsicherheit des Gesamtsystems kann zusätzlich oder alternativ vorgesehen sein, dass wenigstens eine Aktuatoreinheit des ersten Aktuators und wenigstens eine Aktuatoreinheit des zweiten Aktuators auf dieselbe Komponente des Fahrzeugs, insbesondere mit Stellbewegungen in unterschiedlichen Frequenzbereichen, wirken und eine übergeordnete Steuerung dazu ausgebildet ist, bei Ausfall einer der beiden Aktuatoreinheiten die verbleibende Aktuatoreinheit derart anzusteuern, dass sie die Funktion der ausgefallenen Aktuatoreinheit zumindest teilweise übernimmt.
-
Zu diesem Zweck kann zusätzlich oder alternativ auch vorgesehen sein, dass die erste Aktuatoreinheit und die zweite Aktuatoreinheit des ersten Aktuators auf dieselbe Komponente des Fahrzeugs, insbesondere mit Stellbewegungen in unterschiedlichen Frequenzbereichen, wirken und eine übergeordnete Steuerung dazu ausgebildet ist, bei Ausfall einer der beiden Aktuatoreinheiten die verbleibende Aktuatoreinheit derart anzusteuern, dass sie die Funktion der ausgefallenen Aktuatoreinheit zumindest teilweise übernimmt.
-
Grundsätzlich kann vorgesehen sein, dass die Steuerung des übrigen Aktuators durch eine separate, autonome Steuerung erfolgt, die jeweils entsprechende Vorgaben aus einer übergeordneten Steuerung des Fahrzeugs erhält und diese autonom umsetzt. Vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, dass die Steuerung des ersten Aktuators und des zweiten Aktuators über eine übergeordnete Steuerung erfolgt, welche Teile der Steuereinheiten des ersten und zweiten Aktuators integriert, mithin also deren Aufgaben erfüllt.
-
Bei weiteren bevorzugten Varianten des erfindungsgemäßen Fahrzeugs ist wenigstens eine weitere Aktuatoreinheit vorgesehen, die über eine Steuereinheit des ersten Aktuators aus der Energiequelle des ersten Aktuators mit Arbeitsfluid versorgbar ist. Diese weitere Aktuatoreinheit muss nicht notwendigerweise in enger räumlicher Nähe zu der ersten und zweiten Aktuatoreinheit angeordnet sein. Vielmehr kann es sich hierbei auch um eine entfernt angeordnete Aktuatoreinheit handeln. Hiermit ist es in vorteilhafter Weise möglich, mit nur einer Energiequelle vielfältige Stellaufgaben (beliebiger Art) im Fahrzeug zu realisieren. Vorzugweise ist die weitere Aktuatoreinheit zur Erzeugung von Stellbewegungen für eine Niveauregulierung des Fahrzeugs und/oder für eine Bremse des Fahrzeugs und/oder für einen aktiven Dämpfer des Fahrzeugs ausgebildet.
-
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen bzw. der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt. Es zeigen:
-
1 eine schematische Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs mit einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aktuators;
-
2 eine schematische perspektivische Ansicht eines Teils des Fahrzeugs aus 1 (in einem Schnitt entlang der Linie II-II aus 1);
-
3 eine schematische perspektivische Ansicht eines der erfindungsgemäßen Aktuatoren aus 2;
-
4 ein schematisches Blockschaltbild eines der erfindungsgemäßen Aktuatoren aus 2.
-
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrzeugs in Form eines Schienenfahrzeugs 101 beschrieben.
-
Zum einfacheren Verständnis der nachfolgenden Erläuterungen ist in den Figuren ein (durch die Radaufstandsebene des Drehgestells 104 vorgegebenes) Fahrzeug-Koordinatensystem x, y, z 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.
-
Das Fahrzeug 101 umfasst einen Wagenkasten 102, der im Bereich seiner beiden Enden jeweils auf einem Fahrwerk in Form eines Drehgestells 103 abgestützt ist. Es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Erfindung auch in Verbindung mit anderen Konfigurationen eingesetzt werden kann, bei denen der Wagenkasten lediglich auf einem Fahrwerk abgestützt ist.
-
Das Drehgestell 103, umfasst zwei Radeinheiten in Form von Radsätzen 103.1 und 103.2, auf denen sich jeweils über eine Primärfederung 103.3 ein Drehgestellrahmen 103.4 abstützt. Der Wagenkasten 102 ist wiederum über eine Sekundärfederung 103.5 auf dem Drehgestellrahmen 103.4 abgestützt. Die Primärfederung 103.3 und die Sekundärfederung 103.5 sind in 1 vereinfachend als Schraubenfedern dargestellt. Es versteht sich jedoch, dass es sich bei der Primärfederung 103.3 bzw. Sekundärfederung 103.5 um eine beliebige geeignete Federeinrichtung handeln kann. Insbesondere, bei der Sekundärfederung 103.2 handelt es sich bevorzugt um eine hinlänglich bekannte Luftfederung oder dergleichen.
-
Die 2 zeigt in einer perspektivischen Ansicht als Detail des Fahrzeugs 101 eine Wankkompensationseinrichtung 104, die im Bereich eines jeden Drehgestells 103 kinematisch parallel zu der Sekundärfederung 103.5 zwischen dem Drehgestellrahmen 103.4 und einer mit dem Wagenkasten 102 verbundenen Wagenkastentraverse 102.1 in der nachfolgend noch näher beschriebenen Weise wirkt.
-
Wie insbesondere der 2 zu entnehmen ist umfasst die Wankkompensationseinrichtung 104 eine hinlänglich bekannte Wankstütze 105, die einerseits mit dem Drehgestellrahmen 103.4 und andererseits mit dem Wagenkasten 102 verbunden ist. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht dieser Wankstütze 105. Wie 2 zu entnehmen ist, umfasst die Wankstütze 105 einen 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 101 und ist drehbar in Lagerblöcken 105.4 gelagert, die ihrerseits fest mit dem Drehgestellrahmen 103.2 verbunden sind. An dem freien Ende des ersten Hebels 105.1 ist ein erster Lenker 105.5 angelenkt, während an dem freien Ende des zweiten Hebels 105.2 ein zweiter Lenker 105.6 angelenkt ist. Über die beiden Lenker 105.5, 105.6 ist die Wankstütze 105 gelenkig mit dem Wagenkasten 102 verbunden.
-
In der 2 ist der Zustand in der Neutralstellung des Fahrzeugs 101 dargestellt, welche sich bei einer Fahrt in einem geraden und nicht verwundenen Gleis 106 ergibt. In dieser Neutralstellung verlaufen die beiden Lenker 105.5, 105.6 in der Schnittebene der 2 (yz-Ebene) im vorliegenden Beispiel derart zur Hochachse (z-Achse) des Fahrzeugs 101 geneigt, dass ihre oberen (am Wagenkasten 102 angelenkten) Enden zur Fahrzeugmitte hin versetzt sind und sich ihre Längsachsen in einem Punkt MP schneiden, der in der Längsmittenebene (xz-Ebene) des Fahrzeugs liegt. Durch die Lenker 105.5, 105.6 ist in hinlänglich bekannter Weise eine (in der Neutralstellung) zur Fahrzeuglängsachse 101.1 parallel verlaufende Wankachse definiert, welche durch den Punkt MP verläuft. Der Schnittpunkt MP der Längsachsen der Lenker 105.5, 105.6 bildet mit anderen Worten den Momentanpol einer Wankbewegung des Wagenkastens 102 um diese Wankachse.
-
Die Wankstütze 105 erlaubt in hinlänglich bekannter Weise ein auf beiden Seiten des Fahrzeugs synchrones Einfedern der Sekundärfederung 103.2, während sie eine reine Wankbewegung um die Wankachse bzw. den Momentanpol MP verhindert. Weiterhin ist, wie insbesondere 2 zu entnehmen ist, aufgrund der Schrägstellung der Lenker 105.5, 105.6 durch die Wankstütze 105 eine Kinematik mit einer kombinierten Bewegung aus einer Wankbewegung um die Wankachse bzw. den Momentanpol MP und einer Querbewegung in Richtung der Fahrzeugquerachse (y-Achse) vorgegeben. Hierbei versteht es sich, dass der Schnittpunkt MP und damit die Wankachse aufgrund der durch die Lenker 105.5, 105.6 vorgegebenen Kinematik bei einer Auslenkung des Wagenkastens 102 aus der Neutralstellung in der Regel ebenfalls seitlich auswandert.
-
Um den Wankwinkel des Wagenkastens 102 um die Wankachse bzw. den Momentanpol MP aktiv einstellen zu können, umfasst das Fahrzeug 101 im vorliegenden Beispiel einen erfindungsgemäß mehrfach wirkenden ersten Aktuator 106 und einen erfindungsgemäßen mehrfach wirkenden zweiten Aktuator 107, welche die hierfür erforderlichen Stellbewegungen zur Verfügung stellen. Die beiden Aktuatoren 106 und 107 sind hierzu an gegenüberliegenden Seiten des Drehgestells 103 jeweils an dem Drehgestellrahmen 103.4 befestigt.
-
Zur Einstellung des Wankwinkels des Wagenkastens 102 ist der erste Aktuator 106 über einen primär in Fahrzeugquerrichtung (y-Achse) verlaufenden ersten Lenker 108 mit einem Vorsprung der Wagenkastentraverse 102.1 verbunden, während der zweite Aktuator 107 über einen ebenfalls primär in Fahrzeugquerrichtung (y-Achse) verlaufenden zweiten Lenker 109 mit dem Vorsprung der Wagenkastentraverse 102.1 verbunden ist. Über die Lenker 108 bzw. 109 werden (primär in Fahrzeugquerrichtung wirkende) Stellbewegungen der Aktuatoren 106 bzw. 107 auf die Wagenkastentraverse 102.1 und damit den Wagenkasten 102 übertragen, um so die gewünschte Wankbewegung an dem Wagenkasten 102 zu erzielen.
-
Der erste Aktuator 106 dient dazu, dem Wagenkasten 102 über erste Stellbewegungen eine erste Wankwinkelauslenkung in einem ersten Frequenzbereich von etwa 0,5 Hz bis 1,0 Hz aufzuprägen. Mithin handelt es sich hierbei also um eine quasi-statische Wankwinkelauslenkung, die beispielsweise auf die Krümmung eines aktuell mit einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit durchfahrenen Gleisbogens abgestimmt ist, um im Rahmen einer Neigungsregelung die (bei dieser Gleiskrümmung und dieser Fahrgeschwindigkeit) auf die Passagiere wirkende Querbeschleunigung zu reduzieren.
-
Der zweite Aktuator 107 dient dazu, dem Wagenkasten 102 über zweite Stellbewegungen eine zweite Wankwinkelauslenkung in einem (weitestgehend oberhalb des ersten Frequenzbereichs liegenden) zweiten Frequenzbereich von etwa 1,0 Hz bis 6,0 Hz aufzuprägen. Mithin handelt es sich hierbei also um eine dynamische Wankwinkelauslenkung, die beispielsweise auf aktuell in den Wagenkasten eingeleitete (meist höherfrequente) Störungen abgestimmt ist, um im Rahmen einer Komfortregelung die aus diesen Störungen auf die Passagiere wirkende Querbeschleunigung zu reduzieren.
-
Grundsätzlich kann vorgesehen sein, dass die (zumindest in dem zweiten Frequenzbereich erfolgende) aktive Einstellung des Wankwinkels ausschließlich bei Bogenfahrt im gekrümmten Gleis erfolgt, die beiden Aktuatoren 106 und 107 mithin also nur in einer solchen Fahrsituation aktiv sind. Vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, dass zumindest der zweite Aktuator 107 auch bei Geradeausfahrt aktiv ist, sodass der Schwingungskomfort in vorteilhafter Weise auch in diesen Fahrsituationen gewährleistet ist.
-
Die beiden Aktuatoren 106 und 107 dienen weiterhin dazu, den Lenkwinkel der Radsätze 103.1 und 103.2 um eine parallel zu der Höhenrichtung (z-Achse) verlaufende Wendeachse des jeweiligen Radsatzes 103.1 bzw. 103.2 einzustellen. Eine solche aktive Einstellung des Lenkwinkels dient in bekannter Weise dazu, instabile Fahrzustände zu vermeiden und damit die Fahrsicherheit zu erhöhen, störende Schwingungen im Fahrzeug zu vermeiden und damit den Passagierkomfort zu erhöhen und nicht zuletzt den Verschleiß von Rad und Schiene möglichst weit gehend zu optimieren.
-
Zur Einstellung des Lenkwinkels der Radsätze 103.1 und 103.2 ist der erste Aktuator 106 über einen (sich primär in Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden) dritten Lenker 110 mit dem auf dieser Fahrwerksseite benachbarten Radladergehäuse des ersten Radsatzes 103.1 verbunden, während der zweite Aktuator 107 über einen (sich primär in Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden) vierten Lenker 111 mit dem auf dieser Fahrwerksseite der benachbarten Radladergehäuse des zweiten Radsatzes 103.2 verbunden ist. Über die Lenker 110 bzw. 111 werden (primär in Längsrichtung des Fahrzeugs 101 wirkende) Stellbewegungen der Aktuatoren 106 bzw. 107 auf die Radsätze 103.1 bzw. 103.2 übertragen, um so die gewünschte Wendebewegung an dem jeweiligen Radsatz 103.1 bzw. 103.2 zu erzielen.
-
Hierbei kann es ausreichen, dass durch den ersten Aktuator 106 lediglich der erste Radsatz verstellt wird, während durch den zweiten Aktuator 107 lediglich der zweite Radsatz 103.2 betätigt wird, da über die Primärfederung 103.3 und den Drehgestellrahmen 103.4 eine ausreichende mechanische Kopplung der beiden Radsätze 103.1 und 103.2 gegeben ist. Bei vorteilhaften Varianten der vorliegenden Erfindung ist jedoch eine (in den Figuren nicht dargestellte) Kopplung der beiden Radsätze 103.1 und 103.2 vorgesehen, über welche die Stellbewegungen an dem einen Radsatz auch in den anderen Radsatz eingeleitet werden.
-
Der erste Aktuator 106 dient dazu, dem ersten Radsatz 103.1 über dritte Stellbewegungen eine erste Lenkwinkelauslenkung in einem dritten Frequenzbereich von etwa 0,5 Hz bis 1,0 Hz aufzuprägen. Mithin handelt es sich hierbei also um eine quasi-statische Lenkwinkelauslenkung, die beispielsweise auf die Krümmung eines aktuell durchfahrenen Gleisbogens abgestimmt ist, um im Rahmen einer Verschleißregelung eine bogenradiale Einstellung des ersten Radsatzes 103.1 zu erzielen.
-
Der zweite Aktuator
107 dient dazu, dem zweiten Radsatz
103.2 über vierte Stellbewegungen eine zweite Lenkwinkelauslenkung in einem (oberhalb des dritten Frequenzbereichs liegenden) vierten Frequenzbereich von etwa 4,0 Hz bis 8,0 Hz aufzuprägen. Mithin handelt es sich hierbei also um eine dynamische Lenkwinkelauslenkung, die beispielsweise unter anderem auf aktuell über das Gleis in das Drehgestell
103 eingeleitete (meist höherfrequente, in der Regel zufällig gestreute) Störungen abgestimmt ist. Hiermit können im Rahmen einer Komfortregelung die aus diesen Störungen resultierenden Schwingungen reduziert werden, wie dies beispielsweise aus der eingangs genannten
WO 2007/137906 A1 bekannt ist.
-
Der Aufbau und die Funktionsweise der Aktuatoren 106 und 107 wird im Folgenden exemplarisch anhand des in den 3 und 4 dargestellten ersten Aktuators 106 beschrieben.
-
Wie den 3 und 4 zu entnehmen ist, ist der Aktuator 106 als kompakte bauliche Einheit gestaltet, die nach einem fluidischen Wirkprinzip, nämlich hydraulisch, arbeitet. Der Aktuator 106 umfasst hierzu eine fluidische Energiequelle 106.1, eine Steuereinrichtung 106.2, eine erste Aktuatoreinheit 106.3 und eine zweite Aktuatoreinheit 106.4, die miteinander zu einer monolithischen Einheit montiert sind. So sind die beiden Aktuatoreinheiten 106.3 und 106.4 zu einer baulichen Untereinheit miteinander verbunden, an der wiederum die Steuereinrichtung 106.2 sowie die Energiequelle 106.1 angeflanscht ist.
-
Die Energiequelle 106.1 umfasst einen Elektromotor 106.5, Pumpe 106.6, ein Reservoir 106.7 und einen Pufferspeicher 106.8. Die Pumpe 106.6 ist an den Motor 106.5 angeflanscht und bildet mit diesem eine kompakte Tauchpumpe, die in dem Reservoir 106.7 angeordnet ist. Die Pumpe 106.6 fördert ein Arbeitsfluid in Form von Hydrauliköl aus dem Reservoir 106.7 in den Pufferspeicher 106.8, sodass in dem Pufferspeicher eine vorgegebene Menge Hydrauliköl vorhanden ist, dessen Druck auf einem vorgegebenen Druckniveau liegt.
-
Die Steuereinrichtung 106.2 ist als bauliche Untereinheit in Form eines Ventilblocks aufgebaut, der eine der ersten Aktuatoreinheit 106.3 zugeordnete erste Ventileinheit 106.9 sowie eine der zweiten Aktuatoreinheit 106.4 zugeordnete zweite Ventileinheit 106.10 umfasst.
-
Die erste Aktuatoreinheit 106.3 ist als Linearantrieb in Form eines doppelt wirkenden Hydraulikzylinders gestaltet, dessen Arbeitsräume über ein Mehrwegeventil der ersten Ventileinheit 106.9 wechselseitig mit dem Pufferspeicher 106.8 verbunden werden können, um die Stellbewegungen des ersten Aktuators 106 zu erzielen. Die Kolbenstange 106.11 der ersten Aktuatoreinheit 106.3 ist mit dem ersten Lenker 108 verbunden, um die oben beschriebenen ersten Stellbewegungen in den Wagenkasten 102 einzuleiten und damit die erste Wankwinkelauslenkung des Wagenkastens 102 in dem ersten Frequenzbereich zu erzeugen.
-
Zu diesem Zweck steuert ein Steuermodul 112 die elektromagnetisch betätigte erste Ventileinheit 106.9 in dem ersten Frequenzbereich von etwa 0,5 Hz bis 1,0 Hz an, um die ersten Stellbewegungen der ersten Aktuatoreinheit 106.3 und damit des ersten Aktuators 106 in diesem ersten Frequenzbereich zu erzielen.
-
Das Steuermodul 112 erhält im vorliegenden Beispiel seinerseits über einen Datenbus 113 (beispielsweise einen CAN-Bus) aus einer übergeordneten Fahrzeugsteuerung 114 entsprechende Steuerbefehle. Es versteht sich jedoch, dass die Befehlskette bei anderen Varianten der Erfindung auch anderweitig aufgebaut sein kann. Insbesondere können auch rein analoge Signalwege vorgesehen sein. Ebenso kann eine unmittelbare Steuerung der Steuereinrichtung 106.2 durch die übergeordnete Fahrzeugsteuerung 114 vorgesehen sein.
-
Im vorliegenden Beispiel ist lediglich eine erste Ventileinheit 106.9 vorgesehen. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung mehrere (bevorzugt zwei, vorzugsweise in dem Ventilblock 106.2 integrierte) erste Ventileinheiten 106.9 vorgesehen sein können, um auf einfache Weise eine Redundanz zu schaffen und damit in die Ausfallsicherheit des Systems zu erhöhen. Hierbei kann vorgesehen sein, dass jeweils nur eine der ersten Ventileinheiten 106.9 durch das Steuermodul 112 angesteuert wird. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten auch ein paralleler Betrieb der ersten Ventileinheiten 106.9 vorgesehen sein kann.
-
Die zweite Aktuatoreinheit 106.4 ist als rotatorischer Antrieb in Form eines Schwenkantriebs gestaltet, der über ein Mehrwegeventil der zweiten Ventileinheit 106.10 mit dem Pufferspeicher 106.8 verbunden werden kann, um die dritten Stellbewegungen des ersten Aktuators 106 zu erzielen. Das freie Ende des Schwenkhebels 106.12 der zweiten Aktuatoreinheit 106.4 ist mit dem dritten Lenker 110 verbunden, um die oben beschriebenen dritten Stellbewegungen in den ersten Radsatz 103.1 einzuleiten und damit die erste Lenkwinkelauslenkung des ersten Radsatzes 103.1 in dem dritten Frequenzbereich zu erzeugen.
-
Zu diesem Zweck steuert das Steuermodul 112 die elektromagnetisch betätigte zweite Ventileinheit 106.10 in dem dritten Frequenzbereich von etwa 0,5 Hz bis 1,0 Hz an, um die Stellbewegungen der zweiten Aktuatoreinheit 106.4 und damit des ersten Aktuators 106 in diesem dritten Frequenzbereich zu erzielen.
-
Im vorliegenden Beispiel ist wiederum lediglich eine zweite Ventileinheit 106.10 vorgesehen. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung wiederum mehrere (bevorzugt zwei, vorzugsweise in dem Ventilblock 106.2 integrierte) zweite Ventileinheiten 106.10 vorgesehen sein können, um auf einfache Weise eine Redundanz zu schaffen und damit in die Ausfallsicherheit des Systems zu erhöhen. Hierbei kann vorgesehen sein, dass jeweils nur eine der zweiten Ventileinheiten 106.10 durch das Steuermodul 112 angesteuert wird. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten auch ein paralleler Betrieb der zweiten Ventileinheiten 106.10 vorgesehen sein kann.
-
Die fluidischen Verbindungen innerhalb des ersten Aktuators 106 sind ausschließlich durch Kanäle in den jeweiligen Komponenten bzw. Gehäusebauteilen des ersten Aktuators 106 realisiert. Mithin ist der erste Aktuator 106 also (mit den vorstehend bereits beschriebenen Vorteilen hinsichtlich der Steifigkeit des Fluidsystems) im Wesentlichen frei von Rohr- und/oder Schlauchverbindungen ausgeführt.
-
Der zweite Aktuator 107 ist (wie bereits erwähnt) identisch zu dem ersten Aktuator 106 aufgebaut. Er umfasst daher eine Energiequelle 107.1, eine Steuereinrichtung 107.2, eine dritte Aktuatoreinheit 107.3 und eine vierte Aktuatoreinheit 107.4, die miteinander zu einer monolithischen Einheit montiert sind. Die dritte Aktuatoreinheit 107.3 ist identisch zu der ersten Aktuatoreinheit 106.3 gestaltet, während die vierte Aktuatoreinheit 107.4 identisch zu der zweiten Aktuatoreinheit 106.4 gestaltet ist.
-
Die (identisch zu der Steuereinrichtung 106.2 gestaltete) Steuereinrichtung 107.2 wird durch das Steuermodul 112 in dem zweiten Frequenzbereich von etwa 1,0 Hz bis 6,0 Hz derart angesteuert, dass die dritte Aktuatoreinheit 107.3 die oben beschriebenen zweiten Stellbewegungen des zweiten Aktuators 106 in diesem zweiten Frequenzbereich ausführt.
-
Weiterhin wird die Steuereinrichtung 107.2 durch das Steuermodul 112 in dem vierten Frequenzbereich von etwa 4,0 Hz bis 8,0 Hz derart angesteuert, dass die vierte Aktuatoreinheit 107.4 die oben beschriebenen vierten Stellbewegungen des zweiten Aktuators 106 in diesem vierten Frequenzbereich ausführt.
-
Zur Erhöhung der Ausfallsicherheit des Gesamtsystems ist das Steuermodul 112 dazu ausgebildet, bei Ausfall einer der beiden Aktuatoreinheiten 106.3 und 107.3 die verbleibende Aktuatoreinheit 106.3 bzw. 107.3 derart anzusteuern, dass sie die Funktion der ausgefallenen Aktuatoreinheit 106.3 bzw. 107.3 zumindest teilweise übernimmt.
-
Im vorliegenden Beispiel sind der erste Aktuator 106 und der zweite Aktuator 107 über eine (nicht näher dargestellte) Hydraulikleitung derart fluidisch miteinander verbunden, dass im Falle des Ausfalls der Energiequelle 106.1 bzw. 107.1 des einen Aktuators 106.1 bzw. 107.1 über ein entsprechendes, durch das Steuermodul 112 gesteuertes Ventil in dieser Hydraulikleitung die Energiequelle des anderen Aktuators 107.1 bzw. 106.1 die Energieversorgung beider Aktuatoren 106 und 107 übernehmen kann. Hierdurch wird die Ausfallsicherheit des Gesamtsystems in einfacher Weise erhöht.
-
Die Aktuatoren 106, 107 sind modular aufgebaut, sodass unterschiedliche Leistungs- und Funktionsanforderungen mit geringem Aufwand realisierbar sind. Zudem sind umfangreiche Diagnosefunktionen vorgesehen, welche alle wesentlichen Ausfallarten der Aktuatoren 106, 107 rechtzeitig erkennen können und eine Reparatur oder Tausch der betroffenen Komponenten ohne Beeinträchtigung des Betriebes ermöglichen.
-
Bei weiteren Varianten des erfindungsgemäßen Fahrzeugs 101 ist wenigstens eine weitere Aktuatoreinheit vorgesehen, wie dies in 4 durch die gestrichelte Kontur 115 angedeutet ist. Diese weitere Aktuatoreinheit 115 wird über eine Steuereinheit 115.1 des ersten Aktuators 106 aus der Energiequelle 106.1 mit dem Hydraulikfluid versorgt. Diese weitere Aktuatoreinheit muss nicht notwendigerweise in enger räumlicher Nähe zu der ersten und zweiten Aktuatoreinheit 106.3, 106.4 angeordnet sein. Vielmehr kann es sich hierbei auch um eine entfernt angeordnete Aktuatoreinheit handeln. Hiermit ist es in vorteilhafter Weise möglich, mit nur einer Energiequelle 106.1 vielfältige Stellaufgaben (beliebiger Art) im Fahrzeug zu realisieren.
-
Vorzugweise ist die weitere Aktuatoreinheit 115 zur Erzeugung von Stellbewegungen für eine Niveauregulierung des Fahrzeugs 101 und/oder für eine Bremse des Fahrzeugs 101 und/oder für einen aktiven Dämpfer des Fahrzeugs 101 und/oder für eine zusätzliche Einrichtung zur (quasi-statischen und/oder dynamischen) Beeinflussung der Auslenkung des Wagenkastens 102 in der Fahrzeugquerrichtung ausgebildet.
-
Es versteht sich hierbei, dass sämtliche der vorgenannten Funktionen im Bereich des Fahrzeugs 101 alleine oder in beliebiger Kombination natürlich auch durch die erste und/oder zweite Aktuatoreinheit des ersten Aktuators realisiert werden können.
-
Im vorliegenden Beispiel arbeiten die Aktuatoreinheiten 106.3, 106.4 des ersten Aktuators 106 beide in dem niedrigeren ersten und dritten Frequenzbereich, während die Aktuatoreinheiten 107.3, 107.4 des zweiten Aktuators 107 beide in dem höheren zweiten und vierten Frequenzbereich operieren. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch vorgesehen sein kann, dass die Aktuatoreinheiten 106.3, 106.4 des ersten Aktuators 106 in unterschiedlichen Frequenzbereichen arbeiten. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die zweite Aktuatoreinheit 106.4 in dem höheren vierten Frequenzbereich arbeitet. In diesem Fall wird dann die vierte Aktuatoreinheit 107.4 in dem niedrigeren, zweiten Frequenzbereich arbeiten.
-
Bei weiteren Varianten des erfindungsgemäßen Fahrzeugs kann vorgesehen sein, dass die Aktuatoreinheiten 106.3, 106.4 des ersten Aktuators 106 in dem ersten bzw. zweiten Frequenzbereich auf den Wagenkasten 102 wirken, wobei sie dann beispielsweise beide als Linearaktuatoren (oder aber auch beide als Schwenkantrieb) ausgebildet sein können. Zur Erhöhung der Ausfallsicherheit des Gesamtsystems ist das Steuermodul 112 dann vorzugsweise dazu ausgebildet, bei Ausfall einer der beiden Aktuatoreinheiten 106.3, 106.4 die verbleibende Aktuatoreinheit 106.3 bzw. 106.4 derart anzusteuern, dass sie die Funktion der ausgefallenen Aktuatoreinheit 106.3 bzw. 106.4 zumindest teilweise übernimmt.
-
Vergleichbares kann bei dieser Variante für den zweiten Aktuator 107 gelten, dessen (dann beispielsweise beide als Schwenkantrieb oder Linearaktuatoren ausgebildete) Aktuatoreinheiten 107.3, 107.4 in dem dritten bzw. vierten Frequenzbereich auf die Radsätze 103.1 und 103.2 wirken.
-
Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass bei weiteren Varianten des erfindungsgemäßen Aktuators zwei oder mehrere einzelne Aktuatoreinheiten beliebiger Art (linear, rotatorisch etc.) und Wirkrichtung eingesetzt werden können. Ebenso können alle eingebauten Aktuatoreinheiten unabhängig voneinander über eigene Ventileinheiten geregelt werden, wobei die Frequenzen, Amplituden und Kraftniveaus der Stellbewegungen beliebig gewählt und miteinander kombiniert werden können.
-
Es versteht sich, dass die Anordnung der erfindungsgemäßen Aktuatoren 106, 107, insbesondere ihre jeweilige Wirkrichtung, je nach Fahrwerkstyp, Anwendung und funktionalen Anforderungen beliebig gewählt werden kann. So kann, beispielsweise vorgesehen sein, dass die Motor-/Pumpeneinheit in Fahrzeugquerrichtung oder in Fahrzeuglängsrichtung innerhalb des Fahrwerkrahmens 103.4 integriert ist.
-
Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend ausschließlich anhand von Beispielen für Schienenfahrzeuge beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung auch in Verbindung mit beliebigen anderen Fahrzeugen zum Einsatz kommen kann.
-
Schließlich versteht es sich, dass der erfindungsgemäße Aktuator natürlich auch im Zusammenhang mit beliebigen anderen Anwendungen außerhalb des Fahrzeugbaus zum Einsatz kommen kann.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- EP 1190925 A1 [0004]
- WO 03/010039 A1 [0005]
- WO 2007/137906 A1 [0005, 0060]
