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Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug mit einem Fahrzeugrahmen und mindestens drei an dem Fahrzeugrahmen, bezüglich einer Längsachse des Fahrzeugrahmens hintereinander, angeordneten Laufwerkseinheiten.
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Schienenfahrzeuge dieser Bauart werden meistens als Rangierfahrzeuge eingesetzt, die nur für niedrige Geschwindigkeiten ausgelegt sind. Die äußeren Achsen sind dabei starr am Fahrzeugrahmen angeordnet, die mittlere Achse ist, um Kurven fahren zu können, entweder seitlich verschiebbar am Rahmen angeordnet oder mittels Spurkranzschwächung für die Kurvenlauffähigkeit gestaltet. Die starre Achsanordnung hat den Nachteil, dass die Achsabstände wegen der Notwendigkeit zur Kurvengängigkeit und der Laufsicherheit im Gleisbogen begrenzt sind. Diese technischen Rahmenbedingungen und die Vorgabe, dass das Schienenfahrzeug in das Lichtraumprofil passen muß, führen dazu, dass die Rahmenlänge dieser Fahrzeuge auf ca. 10 m begrenzt ist. Die starre Achsanordnung hat überdies nachteilige Auswirkungen auf die Laufgüte, weshalb Schienenfahrzeuge dieser Bauart mit Mühe Geschwindigkeiten bis 80 km/h erreichen können.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Schienenfahrzeugs sowie eine Laufwerkseinheit für ein Schienenfahrzeug.
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Aus der
GB 280,467 ist ein Schienenfahrzeug bekannt, bei dem Endbereichen des Schienenfahrzeugs zugeordnete äußere Radsätze drehbar mit einem inneren, mittig angeordneten Radsatz verbunden sind. Eine mechanische Zwangskopplung dieser Komponenten des bekannten Systems erlaubt zwar eine geringfügige Anpassung an einen gekrümmten Gleisverlauf, verhindert jedoch in allen Betriebszuständen und insbesondere auch bei allen möglichen Gleisgeometrien das Einnehmen eines optimalen Betriebszustands der miteinander gekoppelten Radsätze, wodurch ein hoher Verschleiß der Radsätze (insbesondere am Spurkranz) und des Gleises gegeben ist. Ferner erfordert das bekannte System einen großen Einbauraum im Bereich des mittleren Radsatzes, so dass dieser nicht oder nur mit erhöhtem konstruktivem Aufwand antreibbar ist.
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Demgemäß ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Schienenfahrzeug, ein Betriebsverfahren hierfür und eine Laufwerkseinheit anzugeben, bei denen die vorstehend genannten Probleme des Standes der Technik vermieden werden.
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Bei dem Schienenfahrzeug der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mindestens eine äußere Laufwerkseinheit um eine Hochachse des Schienenfahrzeugs drehbar ausgebildet ist, wobei mindestens eine zwischen den äußeren Laufwerkseinheiten liegende innere Laufwerkseinheit querverschieblich zu der Längsachse ausgebildet ist, wobei eine Kupplungseinrichtung zwischen der inneren Laufwerkseinheit und der äußeren Laufwerkseinheit vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist
- a) eine Querverschiebung der inneren Laufwerkseinheit gegenüber einer Neutrallage auf der Längsachse in eine Lenkbewegung, insbesondere eine Drehung um die Hochachse, der mindestens einen äußeren Laufwerkseinheit umzusetzen, und/oder
- b) eine Lenkbewegung, insbesondere eine Drehung um die Hochachse, der mindestens einen äußeren Laufwerkseinheit in eine Querverschiebung der inneren Laufwerkseinheit gegenüber der Neutrallage auf der Längsachse umzusetzen,
und wobei die Kopplungseinrichtung zumindest teilweise hydraulische und/oder pneumatische und/oder elektronische und/oder elektrische Komponenten aufweist.
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Das erfindungsgemäße Prinzip der Kopplung der inneren Laufwerkseinheit mit mindestens einer äußeren Laufwerkseinheit, die im Endbereich des Schienenfahrzeugs angeordnet ist, ermöglicht vorteilhaft ein gegenseitiges Einlenken der gekoppelten Laufwerkseinheiten in entsprechende Kurven, die durch die Geometrie eines befahrenen Gleises definiert werden, wodurch sich ein besonders verschleißarmer Betrieb ergibt, der insbesondere die Radsätze der Laufwerkseinheit sowie das Gleis schont. Gleichzeitig ergeben sich vorteilhaft verminderte Betriebsgeräusche bei dem erfindungsgemäßen Schienenfahrzeug. Besonders vorteilhaft kann aufgrund der durch die erfindungsgemäße Kopplung verbesserten Laufeigenschaften eine Maximalgeschwindigkeit des Schienenfahrzeugs auch jenseits von 100 km/h gewählt werden.
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Die erfindungsgemäße Kopplung ermöglicht vorteilhaft eine präzise Winkeleinstellung („Einlenken”) der gekoppelten Radsätze bzw. Laufwerkseinheiten zu einem Gleisbogen. Durch den erfindungsgemäßen Einsatz von hydraulischen und/oder pneumatischen und/oder elektronischen und/oder elektrischen Komponenten ist eine besonders klein bauende Koppeleinrichtung angegeben, so dass ein Maximum an freiem Einbauraum für weitere Komponenten des Schienenfahrzeugs verfügbar ist. Insbesondere kann unter Verwendung der erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung auch im Bereich der inneren Laufwerkseinheit ein Antrieb für die innere Laufwerkseinheit angeordnet werden.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass mindestens eine Laufwerkseinheit als Radsatz ausgebildet ist. Das bedeutet, mindestens eine Laufwerkseinheit des erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs kann auch als einzelner Radsatz realisiert sein. Eine Kombination aus einzelnen Radsätzen sowie andersartigen Laufwerkseinheiten ist ebenfalls denkbar.
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Einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform zufolge sind insgesamt drei Laufwerkseinheiten bei dem Schienenfahrzeug vorgesehen, wobei jede der drei Laufwerkseinheiten als einzelner Radsatz ausgebildet ist.
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Einer weiteren Ausführungsform zufolge ist mindestens eine Laufwerkseinheit als Drehgestell ausgebildet, wodurch höhere Nutzlasten bei dem Schienenfahrzeug, bei dem es sich beispielsweise um eine Rangierlok handeln kann, ermöglicht sind.
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Das erfindungsgemäße Prinzip der Kopplung von Laufwerkseinheiten lässt sich auf ganze „Drehgestelle” ebenso anwenden wie auf einzelne Radsätze. In diesem Fall wird also ein querverschieblich angeordnetes „Drehgestell” bzw. ein einzelner Radsatz im Innenbereich des Schienenfahrzeugs mit mindestens einem außenliegenden Drehgestell oder einer andersartigen Laufwerkseinheit wie bspw. einen einzelnen Radsatz gekoppelt, um das erfindungsgemäße Einlenken bzw. die gegenseitige Beeinflussung einer Querverschiebung bzw. eines Lenkwinkels zu ermöglichen. Bei entsprechend großer Querverschieblichkeit muss eine innenliegende Laufwerkseinheit nicht notwendig drehbar zu dem Fahrzeugrahmen bzw. Untergestell angeordnet sein.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Laufwerkseinheiten im Wesentlichen äquidistant zueinander an dem Fahrzeugrahmen angeordnet, was sich besonders günstig auf die Statik des Fahrzeugrahmens bzw. des gesamten Schienenfahrzeugs und dessen Nutzlast auswirkt.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein erster Abstand zwischen einer ersten äußeren Laufwerkseinheit und einer inneren Laufwerkseinheit um maximal etwa 30% von einem zweiten Abstand zwischen einer zweiten äußeren Laufwerkseinheit und derselben inneren Laufwerkseinheit abweicht, wodurch sich zwar kein streng symmetrischer Aufbau ergibt, jedoch immer noch eine hinreichend gute Belastbarkeit auch eines Innenbereiches des Schienenfahrzeugs (in Längsrichtung betrachtet) gegeben ist.
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Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs ist vorgesehen, dass ein Gesamtachsabstand zwischen einer ersten äußeren Laufwerkseinheit und einer zweiten äußeren Laufwerkseinheit größer als sechs Meter ist, vorzugsweise größer als sieben Meter.
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Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs ist vorgesehen, dass eine Länge des Fahrzeugrahmens und/oder eines Untergestells des Schienenfahrzeugs größer als zehn Meter ist, vorzugsweise größer gleich etwa zwölf Meter. Diese verhältnismäßig großen Rahmenabmessungen bzw. Abmessungen des Untergestells sind erfindungsgemäß vorteilhaft durch die Kopplung der verschiedenen Laufwerkseinheiten ermöglicht, ohne dass notwendig Drehgestelle als Laufwerkseinheiten verwendet werden müssten. Vielmehr ist ein Betrieb mit als einzelnen Radsätzen ausgebildeten Laufwerkseinheiten aufgrund der erfindungsgemäßen Kopplung der Radsätze ebenfalls möglich.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Kopplungseinrichtung mindestens eine hydraulische Wirkverbindung zwischen der inneren Laufwerkseinheit und mindestens einer äußeren Laufwerkseinheit aufweist, wobei die hydraulische Wirkverbindung eine Querverschiebungseinheit aufweist, die so mit der inneren Laufwerkseinheit koppelbar ist, dass eine Querschiebung der inneren Laufwerkseinheit eine Änderung eines Betriebszustands der Querverschiebungseinheit bewirkt, wobei die Querverschiebungseinheit hydraulisch verbunden ist mit mindestens einer hydraulischen Lenkeinheit, die so mit mindestens einer äußeren Laufwerkseinheit gekoppelt ist, dass die Änderung des Betriebszustands der Querverschiebungseinheit eine Lenkbewegung der mindestens einen äußeren Laufwerkseinheit bewirkt. Das bedeutet, bei dieser Ausführungsform ist eine direkte hydraulische Kopplung bzw. Wirkverbindung zwischen der inneren Laufwerkseinheit und mindestens einer äußeren Laufwerkseinheit gegeben. Die Einrichtung einer vergleichbaren direkten hydraulischen Kopplung zwischen der inneren Laufwerkseinheit und mehreren äußeren Laufwerkseinheiten ist ebenfalls denkbar.
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Die vorstehend beschriebene direkte hydraulische Kopplung. ermöglicht vorteilhaft ein gegenseitiges Einlenken der beteiligten Laufwerkseinheiten bei dem Einfahren des Schienenfahrzeugs in einen Gleisbereich mit nichtverschwindender Krümmung. Besonders vorteilhaft ist die hydraulische Wirkverbindung bidirektional ausgebildet, so dass ein aufgrund von Querkräften in an sich bekannter Weise folgendes Einlenken einer vorderen Laufwerkseinheit des Schienenfahrzeugs bereits zu einer Querverschiebung einer inneren, hydraulisch mit der vorderen Laufwerkseinheit gekoppelten Laufwerkseinheit führt, wodurch ein besonders geringer Spurkrankverschleiß an den beteiligten Radsätzen gegeben ist.
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Eine unidirektionale Ausbildung der hydraulischen Wirkverbindung ist ebenfalls denkbar. In diesem Fall kann entweder eine sich aufgrund von Querkräften ergebende Querverschiebung der inneren Laufwerkseinheit auf eine äußere Laufwerkseinheit oder mehrere äußere Laufwerkseinheiten auswirken oder umgekehrt. Die Verwendung antiparalleler hydraulischer Wirkverbindungen oder eines hydraulischen Kreislaufs, der mindestens zwei, vorzugsweise jedoch alle, Laufwerkseinheiten eines Schienenfahrzeugs im Sinne der erfindungsgemäßen Kopplung umfasst, ist ebenfalls denkbar.
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Einer weiteren ganz besonders vorteilhaften Ausführungsform zufolge ist vorgesehen, dass mindestens eine elektronisch steuerbare Komponente in der hydraulischen Wirkverbindung angeordnet ist, über die die Kopplung zwischen den Laufwerkseinheiten mittels elektronischer Ansteuerung beeinflussbar ist. Dadurch kann insbesondere eine Kopplungscharakteristik, mithin die Übertragungsfunktion hydraulischer Betriebsgrößen von einer ersten Laufwerkseinheit auf eine zweite Laufwerkseinheit, beeinflusst werden, bspw. um eine Steifigkeit oder ein Übersetzungsverhältnis (Querverschiebung zu Lenkwinkel oder umgekehrt) zu steuern. Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Kopplung durch ein derartiges System auch passiv geschaltet, also deaktiviert, werden, was bspw. für die Fahrt mit besonders hohen Geschwindigkeiten interessant sein könnte.
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Als eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Laufwerkseinheit gemäß Patentanspruch 13 angegeben.
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Als noch eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben eines Schienenfahrzeugs gemäß Patentanspruch 14 angegeben. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Kopplung in Abhängigkeit mindestens einer Betriebsgröße des Schienenfahrzeugs, insbesondere in Abhängigkeit einer Geschwindigkeit und/oder einer Laufruhe einer Laufwerkseinheit, beeinflusst wird.
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Ganz besonders vorteilhaft sieht eine weitere Ausführungsform der Erfindung vor, dass alle Laufwerkseinheiten angetrieben werden, wodurch sich eine besonders hohe maximale Zugkraft des Schienenfahrzeugs ergibt.
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Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.
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In der Zeichnung zeigt:
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1 eine schematische Darstellung eines Schienenfahrzeugs mit drei Laufwerkseinheiten in einer Betriebssituation auf einem Gleis mit nichtverschwindender Krümmung,
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2 schematisch ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung,
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3 einen teilweisen Querschnitt einer inneren Laufwerkseinheit eines Schienenfahrzeugs gemäß einer Ausführungsform,
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4a, 4b, 4c schematisch eine Draufsicht auf unterschiedliche Laufwerkseinheiten gemäß weiterer Ausführungsformen,
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5 eine schematische Darstellung eines Schienenfahrzeugs gemäß einer weiteren Ausführungsform,
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6a, 6b weitere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs, und
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7 eine schematische Darstellung eines Drehgestells gemäß einer weiteren Ausführungsform.
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1 zeigt in einer Draufsicht schematisch ein Schienenfahrzeug 100, das vorliegend bspw. als Rangierlok ausgebildet ist. Das Schienenfahrzeug 100 verfügt über insgesamt drei, vorliegend jeweils als einzelner Radsatz ausgebildete, Laufwerkseinheiten 110, 120, 130. Die Laufwerkseinheiten 110, 120, 130 sind in an sich bekannter Weise an einem Fahrzeugrahmen 102 des Schienenfahrzeugs angeordnet. Insbesondere ist der erste äußere Radsatz 110 und der zweite äußere Radsatz 130 so an dem Fahrzeugrahmen 102 angeordnet, dass er um eine Hochachse des Schienenfahrzeugs 100 drehbar ist. Die Anordnung der äußeren Radsätze 110, 130 erfolgt einer besonders bevorzugten Ausführungsform zufolge derart, dass die Drehachse direkt durch die in 1 nicht bezeichnete Radsatzwelle und bevorzugt durch die Längsachse 102a des Fahrzeugrahmens verläuft. Dadurch kann durch später näher beschriebene Einlenkvorgänge jeweils ein optimaler Dreh- bzw. Lenkwinkel für die äußeren Radsätze, 110, 130 eingestellt werden, so dass das Fahrwerk des Schienenfahrzeugs 100 an alle gekrümmten Gleisanordnungen 20 anpassbar ist.
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Der innere Radsatz 120 ist erfindungsgemäß querverschieblich zu der Längsachse 102a ausgebildet bzw. an dem Fahrzeugrahmen 102 angeordnet. Dadurch kann sich der innere Radsatz 120 in Richtung des in 1 nicht näher bezeichneten Doppelpfeils – relativ zu der Längsachse 102a – bewegen, um einer gekrümmten Gleisgeometrie Rechnung zu tragen.
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Gleichzeitig können die äußeren Radsätze 110, 130 in der ebenfalls durch Doppelpfeile bezeichneten Weise und wie bereits vorstehend beschrieben eingelenkt werden.
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Erfindungsgemäß ist eine Kopplungseinrichtung 200 zwischen dem inneren Radsatz 120 und dem äußeren Radsatz 110 vorgesehen. Die in 1 nur schematisch abgebildete Kopplungseinrichtung 200 ist dazu ausgebildet, eine Querverschiebung des inneren Radsatzes 120 gegenüber einer Neutrallage auf der Längsachse 102a in eine Lenkbewegung, insbesondere eine Drehung um die Hochachse, des mindestens einen äußeren Radsatzes 110 bzw. 130 umzusetzen. Alternativ oder ergänzend ist die Kopplungseinrichtung 200 dazu ausgebildet, eine Lenkbewegung, insbesondere eine Drehung um die Hochachse, des mindestens einen äußeren Radsatzes 110, 130 in eine Querverschiebung des inneren Radsatzes 120 gegenüber der Neutrallage auf der Längsachse 102a umzusetzen.
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Dadurch ergibt sich vorteilhaft ein gegenseitiges Einlenken bzw. Verschieben der Radsätze 110, 120, 130 so, dass stets eine optimale Anpassung an eine Gleiskrümmung 20 gegeben ist, wodurch ein Spurkranzverschleiß sowie unnötig hohe Betriebsgeräusche vermieden werden.
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Vorteilhaft kann das erfindungsgemäße Schienenfahrzeug 100 durch die Kopplungseinrichtung 200 auch mit größeren Geschwindigkeiten als bekannte Systeme durch Kurven gefahren werden, weil sich aufgrund der erfindungsgemäßen Kopplung eine höhere Laufstabilität einstellt.
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3 zeigt in einem teilweisen Querschnitt, der nicht maßstabsgetreu ist, eine Detailansicht der Betriebssituation des mittleren Radsatzes 120 aus 1. Aus 3 ist ersichtlich, dass der mittlere Radsatz 120 über in 3 nicht bezeichnete Träger mit dem Fahrzeugrahmen 102 derart verbunden ist, dass eine Querverschieblichkeit des Radsatzes 120 gegenüber dem Fahrzeugrahmen 102 bzw. seiner Längsachse bzw. einer die Längsachse 102a (1) schneidenden Hochachse 102a' ermöglicht ist.
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In 3 ist der mittlere Radsatz 120 um ein Maß dq aus seiner Normallage N im Bereich der Hochachse 102a' heraus quer verschoben, wie sich aus dem Doppelpfeil dq zwischen einer Mittenmarkierung 120a des Radsatzes 120 und der Hochachse 102a' ergibt.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Kopplungseinrichtung 200, die in 1 lediglich schematisch dargestellt ist, zumindest hydraulische und/oder pneumatische und/oder elektronische und/oder elektrische Komponenten aufweist. Durch derartige Komponenten lässt sich mindestens eine entsprechende Wirkungskette bzw. Wirkverbindung realisieren, die die erfindungsgemäß definierte Kopplung zwischen den verschiedenen Radsätzen 110, 120, 130 ermöglicht.
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2 zeigt hierzu beispielhaft ein Blockdiagramm, das eine hydraulische Wirkverbindung ausgehend von dem mittleren Radsatz 120 (1, 3) zu den äußeren Radsätzen 110, 130 veranschaulicht. Die Kopplungseinrichtung 200 umfasst gemäß 2 eine erste Hydraulikeinheit 210, die derart mit dem mittleren Radsatz 120 verbunden ist, dass sich eine Querverschiebung um das Maß dq in entsprechender Weise auf mindestens eine Betriebsgröße der Hydraulikeinheit 210 auswirkt. Eine der Querverschiebung dq entsprechende Änderung der mindestens einen Betriebsgröße der Hydraulikeinheit 210 wirkt sich über die hydraulische Wirkverbindung 215 wiederum auf die zweite Hydraulikeinheit 220 aus, die beispielsweise jeweils so im Bereich der äußeren Radsätze 110, 130 angeordnet ist, dass sie den Lenkwinkel der betreffenden Radsätze 110, 130 beeinflussen kann. Beispielsweise umfasst die zweite Hydraulikeinheit 220 zwei Hydraulikzylinder, die so im Bereich der Radsätze 110, 130 angeordnet sind, dass diese einen entsprechenden Lenkwinkel, der von der Querverschiebung dq abhängt, einstellen können. Die entsprechenden Steuersignale bzw. hydraulischen Wirkungen sind in 2 mit den Bezugszeichen e1, e2 bezeichnet.
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Besonders bevorzugt kann die in 2 beschriebene Wirkverbindung zwischen den Komponenten 120, 110, 130 auch bidirektional ausgebildet sein, so dass sich entsprechende Querkräfte auf die äußeren Radsätze 110, 130, die deren Lenkwinkel beeinflussen können, auch zurück auswirken können auf eine Querverschiebung dq des inneren Radsatzes 120.
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Alternativ oder ergänzend sind Ausführungsformen denkbar, bei denen zumindest teilweise pneumatische und/oder elektronische und/oder elektrische Komponenten vorhanden sind.
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Beispielsweise kann anstelle einer ersten Hydraulikkomponente 210 im Bereich des inneren Radsatzes 120 eine elektrooptische oder sonstige Messeinrichtung mit einer elektronischen Schnittstelle vorgesehen sein, die die Querverschiebung dq erfasst und die über ihre elektronische Schnittstelle eine der tatsächlich auftretenden Querverschiebung dq entsprechende Größe an weitere Komponente (nicht gezeigt) der Kopplungseinrichtung 200 weiterleitet. In Abhängigkeit dieser Größe kann mindestens ein elektrisch bzw. elektronisch betätigbares Stellglied, beispielsweise ein Servomotor oder ein Magnetventil oder dergleichen, angesteuert werden, um einen Lenkvorgang der Radsätze 110, 130 oder nur eines einzigen Radsatzes davon auszulösen.
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Eine ähnliche, überwiegend elektronische, Wirkverbindung ausgehend von der Erfassung eines Lenkwinkels der äußeren Radsätze 110, 130 hin zu einer Steuerung der Querverschiebung dq des inneren Radsatzes 120 ist ebenfalls denkbar.
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Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform, die überwiegend hydraulisch ausgebildet ist, vergleiche 2, kann ergänzend vorteilhaft vorgesehen sein, mindestens eine elektronisch steuerbare Komponente in der Kopplungseinrichtung 200 oder in der gesamten hydraulischen Wirkungskette vorzusehen, die über eine entsprechend elektronische Ansteuerung mittels einer Steuereinheit mindestens eine hydraulische Betriebsgröße, bspw. einen Durchflussquerschnitt oder sonstige geeignete Steuereinrichtungen bzw. Mittel verändern kann, um eine Übertragungscharakteristik von dem inneren Radsatz 120 zu den äußeren Radsätzen 110, 130 oder umgekehrt zu beeinflussen. Auf dieselbe Weise kann auch ein „Übersetzungsverhältnis” zwischen den erfindungsgemäß miteinander gekoppelten Komponenten 120, 110, 130 beeinflusst werden, bspw. um die Stärke der wechselseitigen Kopplung zwischen den Komponenten 120, 110, 130 betriebspunktabhängig, insbesondere abhängig von einer Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs 100 und/oder von einer detektierten Laufunruhe mindestens eines Fahrwerkelements oder dergleichen zu beeinflussen.
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Obwohl die Erfindung vorstehend unter Bezugnahme auf 1 anhand von einzelnen Radsätzen 110, 120, 130 beschrieben worden ist, ist das erfindungsgemäße Prinzip nicht auf den Betrieb einzelner Radsätze begrenzt. Vielmehr kann anstelle eines einzelnen Radsatzes 110, 120, 130 auch mindestens ein Drehgestell bei dem Schienenfahrzeug 100 vorgesehen sein. Die 4a, 4b, 4c zeigen verschiedene Ausführungsformen von Drehgestellen 111, 112, 113, wie sie bei dem Schienenfahrzeug 100 gemäß 1 unter Anwendung des erfindungsgemäßen Prinzips ebenfalls verwendbar sind.
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4a zeigt eine Draufsicht auf ein schematisch dargestelltes Drehgestell 111, das über zwei in an sich bekannter Weise mit dem Drehgestellrahmen 111d verbundene Radsätze 111a, 111b verfügt. Drehkupplungsmittel 111e ermöglichen in ebenfalls an sich bekannter Weise eine drehbare Anordnung des Drehgestells 111 an einem Fahrzeugrahmen 102 des Schienenfahrzeugs 100.
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Das Drehgestell 111 gemäß 4a kann bspw. anstelle der Radsätze 110, 120, 130 aus 1 für das Schienenfahrzeug 100 verwendet werden, wodurch sich dessen maximale Nutzlast entsprechend erhöht. Insbesondere kann das Drehgestell 111 auch als äußere Laufwerkseinheit 110, 130 verwendet werden.
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4c zeigt ein ebenfalls zwei Radsätze 113a, 113b aufweisendes Drehgestell 113 bzw. Fahrwerkselement, das an seinem Rahmen 113d Verbindungsmittel 113f aufweist, die eine querverschiebliche Anordnung des „Drehgestells” 113 an dem Fahrzeugrahmen 102 ermöglicht, bspw. um die mittlere Laufwerkseinheit 120 gemäß 1 auszubilden.
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4b zeigt ein weiteres Drehgestell zur Verwendung mit den erfindungsgemäßen Prinzip, wobei das Drehgestell 112 gemäß 4b insgesamt drei Radsätze 112a, 112b, 112c aufweist sowie einen die Radsätze verbindenden Drehgestellrahmen 112d, der wiederum über Drehkupplungsmittel 112e zur drehbaren Verbindung mit dem Fahrzeugrahmen 102 (1) verfügt.
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5 zeigt eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs 100a. Bei dieser Ausführungsform ist vorteilhaft vorgesehen, dass die insgesamt drei vorliegend wiederum als einzelne Radsätze 110, 120, 130 abgebildeten, Laufwerkseinheiten in etwa äquidistant über die Gesamtlänge df des Fahrzeugrahmens 102 verteilt sind. Der Achsabstand zwischen der inneren Laufwerkseinheit 120 und den äußeren Laufwerkseinheiten 110, 130 ist durch die Doppelpfeile d1, d2 angegeben. Ein Gesamtachsabstand ergibt sich gemäß dem Doppelpfeil dg.
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Bei einer besonders bevorzugten Erfindungsvariante ist vorgesehen, dass die einzelnen Achsabstände gleich sind, d. h. d1 = d2. Bei einer weiteren bevorzugten Erfindungsvariante ist vorgesehen, dass der erste Abstand d1 um maximal etwa 30% von dem zweiten Abstand d2 abweicht.
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Bei noch einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Gesamtachsabstand dg größer als sechs Meter ist, vorzugsweise größer als sieben Meter.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Länge df des Fahrzeugrahmens und/oder eines Untergestells des Schienenfahrzeugs 100 größer als zehn Meter, vorzugsweise größer gleich etwa zwölf Meter.
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Trotz der verhältnismäßig großen Abstände der einzelnen Laufwerkseinheiten 110, 120, 130 gemäß den vorstehend unter Bezugnahme auf 5 beschriebenen Ausführungsformen ist eine besonders hohe Laufgüte auch bei hohen Geschwindigkeiten gegeben, was sich durch die erfindungsgemäße Kopplung der einzelnen Laufwerkseinheiten 110, 120, 130 ergibt.
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6a zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs 100b. Bei dieser Variante weist die erfindungsgemäße Kopplungseinrichtung 200 eine hydraulisch ausgebildete Querverschiebungseinheit 230 auf, die hydraulisch wirkverbunden ist mit hydraulischen Lenkeinheiten 240, 250, welche auf die Lenkwinkel der äußeren Radsätze 110, 130 wirken. Durch die in 6a abgebildete Konfiguration ergibt sich eine bidirektionale hydraulische Wirkungskette zwischen den äußeren Radsätzen 110, 130 und dem inneren Radsatz 120, so dass eine Querverschiebung des inneren Radsatzes 120 (Pfeil p1) sich auf die Lenkwinkel der beiden äußeren Radsätze 110, 130 auswirkt (Pfeile p2, p3). Umgekehrt wirken sich auch Änderungen des Lenkwinkels mindestens eines der Radsätze 110, 130, wie sie sich bspw. aufgrund von Querkräften bei der Einfahrt in eine Kurve ergeben, auf die Querverschiebung des inneren Radsatzes 120 aus. Der bidirektionale Charakter der hydraulischen Wirkverbindung gemäß 6a ist durch die Doppelpfeile zwischen den hydraulisch miteinander wirkverbundenen Komponenten 110, 240, 230, 120, 250, 130 veranschaulicht.
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6b zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs 100c, bei der eine elektronische Messeinrichtung 232 die Querverschiebung des inneren Radsatzes 120 aufnimmt, bspw. messtechnisch erfasst, und elektromechanische oder auch elektrohydraulische Stellglieder 242, 252 durch entsprechende Steuerkommandos ansteuert, um entsprechende Änderungen in dem Lenkwinkel der äußeren Radsätze 110, 130 zu bewirken, vgl. die Pfeile p2, p3.
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Aufgrund der verhältnismäßig klein bauenden Kopplungseinrichtung 200 können vorteilhaft alle Radsätze 110, 120, 130 des Schienenfahrzeugs 100, 100a, 100b, 100c angetrieben werden.
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7 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Laufwerkseinheit 114, insbesondere eines Drehgestells, das über einen Drehgestellrahmen 114d und vorliegend über insgesamt drei Radsätze 114a, 114b, 114c verfügt. Das Drehgestell 114 ist über Drehverbindungsmittel 114e in an sich bekannter Weise mit dem Fahrzeugrahmen 102 des Schienenfahrzeugs 100 verbindbar.
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In 7 ist ein Betriebszustand des Drehgestells 114 abgebildet, wie er zu dem Betriebszustand der einzelnen Radsätze 110, 120, 30 für das Schienenfahrzeug 100 aus 1 vergleichbar ist. Eine erfindungsgemäße Kopplungseinrichtung 200 (1), die eine bspw. hydraulische Kopplung der einzelnen Radsätze 114a, 114b, 114c unter Anwendung des vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Prinzips ermöglicht, ist in 7 jedoch nicht abgebildet.
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Die Anwendung des erfindungsgemäßen Prinzips auf einzelne Radsätze 114a, 144b, 114c eines Drehgestells 114 ermöglicht die Konstruktion von verhältnismäßig langen Drehgestellen, die über eine entsprechend große Nutzlastkapazität verfügen. Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Prinzips auf Drehgestelle 114 ergeben sich die gleichen Vorteile wie bereits vorstehend für das Schienenfahrzeug 100 und die einzelnen Radsätze 110, 120, 130 beschrieben.
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In Analogie zu dem Szenario gemäß 1 ist auch in 7 bei dem Drehgestell 114 vorgesehen, dass die äußeren Radsätze 114a, 114c um eine Hochachse drehbar an dem Rahmen 114d angeordnet sind, wobei die Hochachse vorzugsweise durch die Längsachse 114f verläuft. Der innere Radsatz 114b ist querverschieblich ausgebildet und mit den beiden äußeren Radsätzen 114a, 114c dem erfindungsgemäßen Prinzip folgend gekoppelt, so dass sich der bereits vorstehend mehrfach beschriebene gegenseitige Einlenkprozess zwischen den einzelnen Radsätzen 114a, 114b, 114c ergibt.
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Insgesamt wird durch das erfindungsgemäße Prinzip eine Laufgüte des Schienenfahrzeugs speziell bei hohen Geschwindigkeiten >= 100 km/h deutlich verbessert. Auch sehr kleine Kurvenradien sind befahrbar. Ein Verschleiß an Radsätzen 110, 120, 130 und Gleis 20 wird reduziert, und alle Radsätze 110, 120, 130 können angetrieben werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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