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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Führungseinrichtung für einen
Mittelrahmen eines zur Überbrückung eines
Gelenkbereichs zwischen zwei Fahrzeugteilen eines Gelenkfahrzeuges
vorgesehenen Faltenbalges.
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Die
EP 0 805 054 B1 beschreibt
eine solche "Einrichtung
zur Stabilisierung des Mittelrahmens eines Balges eines Überganges
zwischen zwei gelenkig miteinander verbundenen Fahrzeugteilen eines Gelenkfahrzeugs", wobei der Mittelrahmen
im oberen Bereich (im Dachbereich) mindestens einen Schlitten aufweist,
der quer zur Längsachse
des Fahrzeugs im Mittelrahmen verschiebbar geführt ist. Dieser verschiebbare
Schlitten ist über
mindestens ein stangenförmiges
Führungsglied
an mindestens einem der Fahrzeugteile anlenkbar. In der in der Druckschrift
beschriebenen, konkreten Ausführungsform sind
zwei Schlitten jeweils gegenüberliegend
außermittig
vorgesehen und über
jeweils zwei Führungsstangen
an den beiden Fahrzeugteilen angelenkt, so dass sich insgesamt eine
scherenartige bzw. parallelogrammartige Anordnung der Führungsstangen
ergibt. Die bei dieser bekannten Anordnung erforderlichen Schiebeführungen
der Schlitten unterliegen einem hohen Verschleiß und erfordern daher regelmäßige Wartungsarbeiten.
Durch die Verschiebbarkeit der Schlitten verändert sich zudem nachteiligerweise ständig die
effektive Abstützlänge (Stützhebelarm) des
Mittelrahmens. Da die Führung
der Schlitten direkt in den Mittelrahmen integriert ist, kann diese
Lösung
auch kaum bei bestehenden Gelenkfahrzeugen nachgerüstet werden.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Führungseinrichtung
der genannten Art zu schaffen, die ohne oder mit nur geringem Wartungsaufwand
eine lange Haltbarkeit und eine verbesserte Mittelrahmen-Führung gewährleistet,
und die insbesondere auch bei vorhandenen Gelenkfahrzeugen auf relativ
einfache Weise nachgerüstet
werden kann.
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Erfindungsgemäß wird dies
durch die Merkmale des unabhängigen
Anspruchs 1 erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung
sind in den abhängigen
Ansprüchen
enthalten.
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Demnach
sind erfindungsgemäß die Führungsstreben
in am Mittelrahmen orstfesten (unverschiebbaren) Lagern schwenkbar
angelenkt und derart über
ein Führungsgetriebe
für gleichförmige, aber gegenläufige Schwenkbewegungen
miteinander zwangsgekoppelt, dass der Mittelrahmen bei Relativbewegungen
der Fahrzeugteile stets zumindest annähernd symmetrisch zwischen
den Führungsstreben
und im Zwischenraum zwischen den Fahrzeugteilen gehalten wird. Hierbei
kann das Führungsgetriebe
in nahezu beliebiger Weise so ausgelegt sein, dass diese gegenläufige Zwangskoppelung
der Führungsstreben
erreicht wird. Beispielsweise kann das Führungsgetriebe als Zugmittelgetriebe
mit Getrieberädern
ausgebildet sein, die von mindestens einem Zugmittel, wie Seil,
Riemen, Zahnriemen, Kette oder dergleichen, umschlungen sind. Ferner
kann das Führungsgetriebe
auch motorische, beispielsweise elektromotorische Antriebsmittel
aufweisen, die auch hierbei auf geeignete, beispielsweise elektrisch
gesteuerte Weise miteinander gekoppelt sind.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung besteht aber die erfindungsgemäße Führungseinrichtiung aus
mindestens einem an dem Mittelrahmen ortsfest (unverschiebbar) zu
befestigenden Führungsgetriebe
mit zwei um vertikale Achsen drehbar gelagerten und zur gegenläufigen Drehungsübertragung
miteinander kraft- und/oder
formschlüssig
verbundenen Getriebeelementen, wobei jedes Getriebeelement mit einem
Ende einer Führungsstrebe
drehfest verbunden ist und die Führungsstreben
mit ihren anderen Enden gelenkig an jeweils einem der beiden Fahrzeugteile
anlenkbar sind. Über
das erfindungsgemäße Führungsgetriebe
wird der Mittelrahmen so geführt,
dass er bei Kurvenfahrt, wenn sich die Fahrzeugteile des Gelenkfahrzeuges
gegeneinander in eine bestimmte Winkelstellung um eine Gelenkachse bewegen,
stets selbsttätig
in eine mittlere Winkelstellung symmetrisch zwischen den beiden
Fahrzeugteilen ausgerichtet wird. Die erfindungsgemäße Führungseinrichtung
kann auch leicht nachgerüstet
werden, indem lediglich das Führungsgetriebe
am Mittelrahmen, insbesondere an einer oberen Rahmen-Querstrebe, befestigt
und die Führungsstreben an
den Fahrzeugteilen angelenkt zu werden brauchen. Das Führungsgetriebe
kann für
einen praktisch wartungs- und verschließfreien oder zumindest sehr verschleißarmen Betrieb
ausgelegt werden.
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In
vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Führungseinrichtung
auch für
einen Abstandsausgleich zwischen den Fahrzeugteilen und dem Mittelrahmen
bei sogenannten Nickbewegungen (Fahrt durch Senken und über Kuppen)
ausgelegt. Dazu sind die Führungsstreben
in dem Fall, dass sie von starren Stangenelementen gebildet sind,
jeweils mit ihrem dem Führungsgetriebe
gegenüberliegenden Ende über ein
mittels einer Schiebeführung
quer zur Fahrzeug-Längsachse
verschiebbar geführtes
Gelenk mit dem jeweiligen Fahrzeugteil verbunden bzw. verbindbar.
Alternativ dazu können
die Führungsstreben
auch jeweils nach Art eines Kniehebels aus zwei über ein Verbindungsgelenk gelenkig
miteinander verbundenen Hebelelementen bestehen, wobei dann jeweils
das dem Führungsgetriebe
gegenüberliegende
Hebelelement endseitig über
ein ortsfestes Gelenk mit dem jeweiligen Fahrzeugteil verbunden
bzw. verbindbar ist.
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Einzelheiten
der Erfindung werden nachfolgend noch genauer beschrieben werden.
Hierzu werden einige bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung
anhand der Zeichnung genauer beschrieben. In jeder Zeichnungsfigur
ist eine schematische Draufsicht vertikal von oben auf eine erfindungsgemäße Führungseinrichtung
dargestellt. Im Einzelnen zeigen:
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1 eine
erste Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Führungseinrichtung
in einer Grundstellung (Geradeausfahrt des Gelenkfahrzeugs),
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2 die
Ausführung
gemäß 1 zur
Veranschaulichung der Kinematik bei sogenannten Nickbewegungen,
d. h. bei parallelen, insbesondere im oberen Bereich auftretenden
Abstandsveränderungen
zwischen den Fahrzeugteilen des Gelenkfahrzeugs,
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3 die
Ausführung
gemäß 1 und 2 zur
Veranschaulichung der Kinematik bei Kurvenfahrt,
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4 eine
zweite Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Führungseinrichtung
in der Grundstellung analog zu 1,
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5 die
Ausführung
gemäß 4 bei
Kurvenfahrt analog zu 3,
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6 die
Ausführung
gemäß 4 und 5 während Nickbewegungen
analog zu 2,
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7 eine
Ausführungsvariante
zur Ausführung
gemäß 4,
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8 die
Ausführung
gemäß 7 bei
Kurvenfahrt analog zu 5,
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9 eine
weitere, vereinfachte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Führungseinrichtung
in der Grundstellung,
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10 die
Ausführung
gemäß 9 bei Kurvenfahrt
und
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11 eine
Ausführungsvariante
der erfindungsgemäßen Führungseinrichtung
am Beispiel der Ausführung
nach 7.
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Gleiche
Teile sind stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In
den Zeichnungsfiguren sind von einem Gelenkfahrzeug lediglich zwei
Fahrzeugteile (Vorder- und Hinterwagen) 1, 2 stark
schematisch angedeutet. Diese beiden Fahrzeugteile 1, 2 sind über ein nicht
dargestelltes Drehgelenk gelenkig miteinander verbunden. Üblicherweise
ist das Drehgelenk im unteren Fahrzeugbereich unterhalb eines Bodens
angeordnet. In diesem Verbindungsbereich sind die beiden Fahrzeugteile 1, 2 über einen
Faltenbalg 4 verbunden, der nur in einigen Zeichnungsfiguren
angedeutet ist (siehe 1, 4, 7 und 9). Dieser
Faltenbalg 4 wird üblicherweise über einen Mittelrahmen 6 in
zwei Teile geteilt. Von dem Mittelrahmen 6 ist in den dargestellten
Ansichten nur eine obere, horizontale Querstrebe 6a zu
erkennen, er weist aber zudem seitliche, vertikale Rahmenteile sowie
untere, vorzugsweise im Gelenkbereich abgestützte Rahmenteile auf.
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Der
Mittelrahmen 6 ist über
eine Führungseinrichtung 8 zwischen
den Fahrzeugteilen 1, 2 derart geführt, dass
er bei Relativbewegungen zwischen den Fahrzeugteilen 1, 2 stets
zumindest annähernd symmetrisch
im Zwischenraum zwischen den Fahrzeugteilen 1 und 2 steht.
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Bei
jeder der Ausführungen
gemäß 1 bis 10 besteht
die Führungseinrichtung 8 aus
mindestens einem an dem Mittelrahmen 6 befestigten bzw.
befestigbaren Führungsgetriebe 10 mit
zwei um vertikale Achsen drehbar gelagerten und zur gegenläufigen Drehungsübertragung
miteinander kraft- und/oder formschlüssig verbundenen Getriebeelementen 12a und 12b.
Jedes Getriebeelement 12a, 12b ist mit einem Ende
einer Führungsstrebe 14a bzw. 14b drehfest
verbunden, so dass jede Führungsstrebe 14a, 14b einen
drehmomentschlüssig verbunden
Drehhebel bildet. Die Führungsstreben 14a, 14b sind
mit ihren anderen Enden gelenkig an jeweils einem der beiden Fahrzeugteile 1 bzw. 2 anlenkbar
bzw. angelenkt.
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In
den dargestellten Ausführungsbeispielen sind
die Getriebeelemente 12a, 12b von Zahnrädern gebildet,
die formschlüssig
in Eingriff stehen. Da jedes Getriebeelement 12a, 12b eine
Drehung nur über
einen begrenzten Drehwinkelbereich hinweg ausführt, können auch teilverzahnte Zahnräder bzw. Zahnkränze verwendet
werden. Alternativ hierzu ist es ebenfalls möglich, beabstandete Räder vorzusehen,
die S- bzw. 8-förmig
von einem Seil, Riemen, Zahnriemen oder dergleichen Zugmittel umschlungen
sind.
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Bei
der ersten Ausführungsform
gemäß 1 bis 3 sind
die Führungsstreben 14a, 14b von
starren, schräg
zu einer Fahrzeug-Längsachse 16 ausgerichteten
Stangenelementen 18 gebildet. Um bei dieser Ausführung einen
Ausgleich eines sich bei sogenannten Nickbewegungen ändernden
Abstandes der Fahrzeugteile 1, 2 zu gewährleisten – siehe
hierzu 2 – sind
die Stangenelemente 18 jeweils mit ihrem dem Führungsgetriebe 10 gegenüberliegenden
Ende über
ein mittels einer Schiebeführung 20 quer
zur Fahrzeug-Längsachse 16 verschiebbar
(Doppelpfeile) geführtes
Gelenk 24 mit dem jeweiligen Fahrzeugteil 1 bzw. 2 verbunden.
Die dadurch erreichte Kinematik läßt sich in 2 leicht nachvollziehen.
Es ist aber wesentlich, dass die Schiebeführungen 20 bei ausschließlicher
Kurvenfahrt, d. h. ohne Nickbewegungen, keine Funktion haben, siehe
hierzu 3.
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Bei
den weiteren Ausführungsformen
ab 4 ist zum Zwecke des Längenausgleichs bei Nickbewegungen
vorgesehen, dass die Führungsstreben 14a, 14b jeweils
nach Art eines. Kniehebels aus zwei über ein Verbindungsgelenk 26 (Kniegelenk)
gelenkig miteinander verbundenen Hebelelementen 28a und 28b bestehen.
Dadurch kann jeweils das dem Führungsgetriebe 10 gegenüberliegende Hebelelement 28b endseitig über ein
ortsfestes Gelenk 30 mit dem jeweiligen Fahrzeugteil 1 bzw. 2 verbunden
sein. Zu der dadurch erreichten Kinematik bei Kurvenfahrt wird auf
die 5, 8 und 10 hingewiesen,
und zur Kinematik bei reinen Nickbewegungen zum Abstandsausgleich
auf die 6.
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Wie
anhand der Ausführung
gemäß 9 und 10 veranschaulicht
ist, reicht grundsätzlich zur
Führung
des Mittelrahmens 6 ein Führungsgetriebe 10,
welches bei dieser Ausführung
mittig im Bereich der Längsachse 16 angeordnet
und über
zwei Kniehebel-Führungsstreben 14a, 14b an
orstfesten Gelenken 30 angelekt ist. Hierbei sind auch
die Gelenke 30 mittig auf der Längsachse 16 angeordnet. Zur
Kinematik dieser Ausführung
wird auf 10 hingewiesen.
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Bei
den übrigen
Ausführungen
sind zur weiteren Verbesserung der Führung des Mittelrahmens 6 jeweils
zwei gleichartige Führungsgetriebe 10 mit entsprechenden
Getriebeelementen 12a,b und Führungsstreben 14a,b vorgesehen.
Dabei sind die Führungsgetriebe 10 mit
den Führungsstreben 14a,b vorzugsweise
zu einer vertikalen Fahrzeug-Längsmittelebene
(in den Zeichnungen anhand der Längsachse 16 veranschaulicht)
spiegelsymmetrisch ausgebildet und angeordnet.
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Bei
der Ausführung
gemäß 1 bis 3 sind
die beiden Führungsgetriebe 10 mit
ihren 2 × 2 =
insgesamt 4 Getriebelementen 12a, 12b an
einem gemeinsamen Basisteil 32 im Bereich der Fahrzeug-Längsmittelebene
bzw. Längsachse 16 angeordnet.
Die Führungsstreben 14a ,14b erstrecken sich
jeweils schräg
nach außen,
so dass sie gemeinsam etwa ein X bilden (siehe 1).
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Bei
den Ausführungen
gemäß 4 bis 6 einerseits
und 7 und 8 andererseits sind die beiden
Führungsgetriebe 10 mit
ihren jeweils zwei Getriebeelementen 12a, 12b an
jeweils einem gesonderten Basisteil 34 in einem bestimmten
Seitenabstand von der Fahrzeug-Längsmittelebene bzw.
Längsachse 16 angeordnet.
Mit diesen Ausführungen
wird daher einer besonders gute, strafte und spielarme Führung des
Mittelrahmens 6 erreicht.
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Dabei
ist in der Ausführung
gemäß 4 bis 6 vorgesehen,
dass die kniehebelartigen Führungsstreben 14a, 14b mit
ihren Verbindungsgelenken 26 nach innen in Richtung der
Fahrzeug-Längsmittelebene
bzw. Längsachse 16 ausgerichtet
sind. Alternativ dazu können
gemäß 7 und 8 die kniehebelartigen
Führungsstreben 14a,b mit
Vorteil auch umgekehrt, d. h. mit ihren Verbindungsgelenken 26 nach
außen
von der Fahrzeug-Längsachse 16 wegweisend
ausgerichtet sein.
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Was
noch die in 11 schematisch dargestellte
Variante betrifft, so soll damit beispielhaft gezeigt werden, dass
als Führungsgetriebe 10 jede
beliebige Ausführung
denkbar ist, mit der die Führungsstreben 14a, 14b im
erfindungsgemäßen Sinne
für gegenläufige Schwenkbewegungen
gekoppelt werden können.
Bei diesem in der oberen Figurenhälfte (in einer Gegenüberstellung
zu der in der unteren Hälfte
dargestellten Ausführung
entsprechend 7 und 8) dargestellten
Beispiel ist das Führungsgetriebe 10 als
Zugmittelgetriebe ausgebildet. In jedem Gelenkpunkt ist ein Getrieberad
R1, R2, R3, R4, R5 angeordnet, und diese Getrieberäder R1 bis
R5 sind von Zugmitteln Z1, Z2, Z3 in der dargestellten Weise umschlungen.
Als Zugmittel können
Seile, Riemen, Zahnriemen, Ketten und/oder dergleichen verwendet
werden. Das erste Getrieberad R1 ist im fahrzeugseitigen Gelenkpunkt 30 der
ersten Führungsstrebe 14a angeordnet.
Das zweite Getrieberad R2 ist im Bereich des Verbindungsgelenks 26 dieser ersten
Führungsstrebe 14a angeordnet.
Das dritte Getrieberad R3 ist am Mittelrahmen 6 frei drehbar
in einem Lagerpunkt 36 gelagert. Beidseitig dieses Lagerpunktes 36 sind
die Führungsstreben 14a, 14b über jeweils
ein Lager 38a, 38b drehbar am Mittelrahmen 6 angelenkt.
Das vierte Getrieberad R4 ist im Bereich des Verbindungsgelenks 26 der
zweiten Führungsstrebe 14b angeordnet.
Schließlich
ist das fünfte
Getrieberad R5 im fahrzeugseitigen Gelenkpunkt der zweiten Führungsstrebe 14b angeordnet. Die
Getrieberäder
R1 und R2 sind von dem ersten Zugmittel Z1 umschlungen. Die Getrieberäder R4 und
R5 sind in gleicher Weise von einem dritten Zugmittel Z3 umschlungen.
Das mittige zweite Zugmittel Z2 umschlingt die Getrieberäder R2 und
R4 bzw. mit diesen drehmomentschlüssig verbundene Teilräder sowie
das mittlere dritte Getrieberad R3, und zwar in der Weise, dass
die Getrieberäder
R2 und R4 über R3
gegenläufig
gekoppelt sind. Die Kinematik lässt sich
anhand der eingezeichneten Pfeile leicht nachvollziehen.
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Alternativ
oder aber zusätzlich
zu den dargestellten Ausführungen
kann das Führungsgetriebe 10 auch
geeignete motorische, insbesondere elektromotorische Antriebsmittel
aufweisen, die für
die erfindungsgemäße gegenläufige Koppelung
in Wirkverbindung stehen.
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In
allen Ausführungen
kann die Führungseinrichtung 8 mit
der oberen Querstrebe 6a des Mittelrahmens 6 verbunden
werden. Hierbei ist z. B. eine Anordnung des oder der Führungsgetriebe 10 oben auf
der Querstrebe 6a oder unten direkt unterhalb der Querstrebe 6a möglich. Die
Befestigung kann auch mittelbar über
geeignete Montageelemente erfolgen (nicht dargestellt).
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Die
Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt,
sondern umfaßt
auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen.
Ferner ist die Erfindung bislang auch noch nicht auf die im Anspruch
1 definierte Merkmalskombination beschränkt, sondern kann auch durch
jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller
insgesamt offenbarten Einzelmerkmalen definiert sein. Dies bedeutet,
daß grundsätzlich praktisch
jedes Einzelmerkmal des Anspruchs 1 weggelassen bzw. durch mindestens
ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt
werden kann. Insofern ist der Anspruch 1 lediglich als ein erster
Formulierungsversuch für
eine Erfindung zu verstehen.