DE2556076C3

DE2556076C3 - Magnetschwebefahrzeug

Info

Publication number: DE2556076C3
Application number: DE2556076A
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Odawara Kanagawa Mihirogi
Original assignee: Japan Airlines Co Ltd
Current assignee: Japan Airlines Co Ltd
Priority date: 1974-12-13
Filing date: 1975-12-12
Publication date: 1984-06-14
Also published as: FR2294072A1; DE2556076B2; AU8745875A; GB1494120A; CH598040A5; NL171340C; BR7508242A; NL171340B; JPS536406B2; NL7514508A; FR2294072B1; CA1030402A; IT1050780B; US4029020A; JPS5179407A; DE2556076A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Magnetschwebefahrzeug mit einem Fahrzeugaufbau und daran angebrachten, mit zwei äquidistant verlaufenden, ortsfesten Ankerschienen zusammenwirkenden Hebe- und Führungs-Elektromagneten, welche in ihrer Position relativ zum Fahrzeugaufbau veränderbar sind, und mindestens einem Antrieb zum Vortrieb des Fahrzeuges.

Grundsätzlich entfällt ein erheblicher Prozentsatz der Baukosten eines solchen Verkehrsmittels auf die Materialkosten für die zugehörigen Stahlschienen. Eine Möglichkeit, die Baukosten eines solchen Verkehrsmittels beträchtlich zu vermindern, besteht daher darin, die Querschnittsfläche der Schienen zu verringern. Eine zu starke Verminderung der Querschnittsfläche würde es jedoch unmöglich machen, ausreichende Hubkräfte zu erzeugen, da jede Schiene Bestandteil eines magnetischen Kreises ist, mittels dessen das Fahrzeug in der Schwebe gehalten wird.

Als wirksame Gegenmaßnahme zur Sicherstellunj. der erforderlichen Hubkräfte bei Schienen mit vermin derter Querschnittsfläche kommt in Frage, im Fahrzeug eine Anzahl aufeinanderfolgender Elektromagneten entlang den Schienen vorzusehen. Wenn zahlreiche Elektromagnete vorgesehen werden, entsteht jedoch eine weitere Schwierigkeit, die darin besteht, daß für freie Relativbewegung gegenüber dem Fahrzeug gesorgt werden muß, damit jeder der Elektromagneten der Krümmung der Schienen folgen kann.

Aus der DE-OS 20 55 115 ist ein Magnetschwebefahrzeug der eingangs erläuterten Art bekannt, bei welchem der Fahrzeugaufbau auf einem die Stützmagnete

tragenden Fahrgestell angeordnet ist, das einen in Fihrzeuglängsrichtung verlaufenden Biegestab auf-, weist, an welchem in Fahrzeuglängsrichtung in Abständen voneinander eine Anzahl quer dazu verlaufender Querteile befestigt sind, welche ihrerseits die Magnete tragen. Jedes dieser Querteile ist mit dem Fahrzeugaufbau über hydraulische oder pneumatische Zylinder-Kolben-Einheiten verbunden. Dabei sind sowohl in vertikaler Richtung wirkende Druckmitteleinheiten zwischen dem Fahrzeugaufbau und den Querteilen des Fahrgestells angeordnet, als auch horizontal wirkende Zylinder-Kolben-Einheiten, die sich an einer Mittelrippe am Boden des Fahrzeugaufbaus abstützen. Auf diese Weise ist es möglich, jedes der Querteile mittels der Zylinder-Kolben-Einheiten in seinem Abstand vom Fahrzeugaufbau sowohl in vertikaler Richtung als auch in horizontaler Richtung zu verstellen und einzustellen. Infolge des Aufbaus des Fahrgestells als Biegestab mit Querteilen wird bei einer Verstellung der Relativposition jedes Querteil bezüglich des Fahrgestells mittels der Zylinder-Kolben-Einheiten auch der die Querteile verbindende Biegestab verbogen. Hierdurch ergibt sich eine Rückwirkung auf die anderen mit dem Biegestab verbundenen Querteile, die dabei in ihrer Relativposition zum Fahrzeugaufbau verstellt werden. Bei diesem bekannten Magnetschwebefahrzeug sind daher die einzelnen Querteile, welche die Magnete tragen, nicht unabhängig voneinander individuell in ihrer Relativposition zum Fahrzeugaufbau einstellbar. Das bekannte Magnetschwebefahrzeug weist im Gegenteil ein einziges zusammenhängendes Fahrgestell auf, welches zwar eine gewisse Flexibilität infolge der Anordnung eines zentralen Biegestabes aufweist, welches jedoch infolge des Zusammenhangs der einzelnen Teile des Fahrgestells nur in einem sehr geringen Maße an den Verlauf der das Fahrzeug tragenden Schienen anpaßbar ist und bei dem eine individuelle Positionierung einzelner Magnetträger relativ zum Fahrzeugaufbau und in Anpassung an den Schienenverlauf nicht möglich ist. Bei dem bekannten Magnetschwebefahrzeug ist im übrigen eine selbsttätige Einstellung der Magnete in ihrer Lage zu den das Fahrzeug tragenden Schienen während der Fahrt des Fahrzeuges nicht möglich. Die Einstellung des Fahrgestells in Anpassung an den Schienenverlauf muß bei dem bekannten Fahrzeug durch eine kontinuierlich sämtliche mit Querteilen des Fahrgestells verbundenen Zylinder-Kolben-Eiisheiten erfassende Regelung erfolgen. Eine derartige aktive Nachsteuerung des Fahrgestellverlaufs in Anpassung an den Schienenverlauf während der Fahrt ist äußerst aufwendig, kompliziert und störanfällig. Darüber hinaus ist infolge der Eigensteifigkeit des Fahrgestells bei dem bekannten Magnetschwebefahrzeug und dessen Steifigkeitscharakteristik eine Anpassung an beliebige Schienenverlaufskrümmungen in der bei Magnetschwebefahrzeugen erwünschten großen Genauigkeit zur Einhaltung möglichst gering, und möglichst konstant bleibender Abstände zwischen Magneten und Schienen nicht erzielbar. Insgesamt gesehen ist das bekannte Fahrzeug daher im Aufbau kompliziert und störanfällig und in der erreichbaren Geschwindigkeit begrenzt.

Aus der DE-AS 20 27 117 ist eine Magnetschwebebahn bekannt, welche aus einzelnen aneinander angehängten Wagen besteht, wobei jeder Wagen zu beiden Seiten Führungsmagnete aufweist, die sich über seine Länge erstrecken und biegsam bzw. in Form einer aus einzelnen Magneten zusammengesetzten Magnet-Kette ausgebildet sind. Jeder dieser Magnete ist am vorderen und am hinteren Ende des jeweiligen Wagens angelenkt und in dazwischenliegenden Bereichen mit quer zum Wagen verlaufenden Stangen gekoppelt, die wiederum mit weiteren Stangen und Hebeln eines am Wagen angebrachten Gestänges verbunden sind, das wiederum mit dem benachbarten Wagen gekoppelt ist Auf diese Weise wird bewerkstelligt, daß die einzelnen Führungsmagnete in Abhängigkeit von der Relativstellung benachbarter Wagen über das jeweilige Gestänge

ι ο geformt werden. Bei Geradeausfahrt der Magnetschwebebahn, bei der aufeinanderfolgende Wagen geradlinig ausgerichtet sind, verlaufen auch die Führungsmagnete geradlinig. Wenn die Magnetschwebebahn durch eine Kurve fährt und aufeinanderfolgende Wagen eine Winkelstellung einnehmen, werden die Führungsmagneten über das Gestänge gekrümmt und in ihren mittleren Bereichen relativ zum Wagen seitlich verschoben, um auf diese Weise eine Anpassung der Führungsmagnete an den Krümmungsverlauf der Schienen zu erreichen. Bei dieser bekannten Magnetschwebebahn ist somit ein aktives Steuersystem gegeben, das mittels mechanischer Gestänge eine Verstellung der an den Wagen befindlichen Magneten in Abhängigkeit von der Relativwinkelstellung aufeinanderfolgender Wagen bewirkt. Ein solches aktives Steuersystem, bei dem die einzelnen Magnete nicht selbsttätig eine bestimmte Relativstellung zu den Schienen einnehmen, sondern in eine bestimmte Stellung gezwungen werden, hat stets den Nachteil, daß eine präzise Anpassung an den jeweiligen Schienenverlauf praktisch nicht verwirklicht werden kann und daß darüber hinaus die fahrbare Geschwindigkeit nach oben stark begrenzt ist, weil bei Überschreiten einer bestimmten oberen Geschwindigkeit die Anpassung der Magnete an den Schienenverlauf nicht mehr rasch genug erfolgt. Bei der bekannten Magnetschwebebahn sind darüber hinaus nur Steuerbewegungen für die Magnete in einer Horizontalebene möglich. Eine Anpassung der Magnete an Krümmungen in der Vertikalen, beispielsweise an einen »Berg-und Tal«-Verlauf der Schienen ist nicht möglich. Weiterhin müssen bei der bekannten Magnetschwebebahn zur Bewirkung einer Steuerung mindestens zwei aneinander angehängte Wagen vorgesehen sein, um eine Relativwinkelstellung der Wagen als Steuergröße zu erhalten. Bei der bekannten Magnetschwebebahn sind die Führungsmagnete zu beiden Seiten des Wagens durch das Gestänge starr miteinander verbunden. Daher sind sehr enge Toleranzen hinsichtlich des Verlaufs und der Parallelität der Schienen und des Verlaufs und der Parallelität der Führungsmagnete einzuhalten. Das Schienensystem muß daher mit hoher Präzision hergestellt sein, was nur mit sehr großem Kostenaufwand möglich ist und daher unwirtschaftlich ist. Weiterhin ist bei dieser bekannten Magnetschwebebahn nur eine Steuerung der Führungsmagnete für die seitliche Führung mittels des Gestänges möglich. Darüber hinaus muß jedoch noch für eine Positionierung und gegebenenfalls Steuerung von Hebemagneten gesorgt werden. Insgesamt ergibt sich

m> dadurch ein sehr kompliziertes und aufwendiges System, das in der zu erreichenden Höchstgeschwindigkeit sehr beschränkt und störanfällig ist.

Aus der FR-PS 20 65 740 ist ein Luftkissenfahrzeug bekannt, welches mittels eines Linearir.otors angetrie-

r i ben wird. Der an dem Fahrzeug befestigte Linearmotor, dessen Magnete einer an einem Schienenkörper befestigten Metallschiene gegenüberliegen, sollte während der Fahrt des Fahrzeugs möglichst stets im

gleichen geringen Abstand von der Schiene und in Ausrichtung mit der Schiene positioniert sein. Das Fahrzeug ist mittels vertikal wirkender Luftkissen und mittels horizontal wirkender Luftkissen an einer Führungsschiene in der Schwebe gehalten und stützt sich dabei über die Luftkissen an einer horizontalen Führungsplatte und an zwei vertikalen Führungswänden der Führungsschienen ab. Bei einer derartigen Abstützung des Fahrzeugs über Luftkissen ist eine gleichbleibende präzise Positionierung des Fahrzeugs relativ zur Führungsschiene, die einen gleichbleibend exakten geringen Abstand des Linearmotors von der Metallschiene und eine gleichbleibend exakte Ausrichtung des Linearmotors zu den Metallschienen gewährleisten würde, nicht möglich. Um den Linearmotor während der Fahrt des Luftkissenfahrzeugs relativ zur Metallschiene positionieren zu können, ist der Linearmotor an dem Fahrzeugaufbau über eine Anzahl vertikal wirkender hydraulischer Zylinder-Kolben-Einheiten und über eine Anzahl horizontal wirkender Zylinder-Kolben-Einheiten verbunden. Auf diese Weise lassen sich Relativbewegungen des Linearmotors zum Fahrzeugaufbau sowohl in horizontaler Richtung als auch in vertikaler Richtung durchführen. Der Linearmotor ist darüber hinaus auch mit einem Gestänge aus einer Anzahl von Verbindungsstangen und Schwenkhebeln gekoppelt, das seinerseits am Fahrzeugaufbau gelagert ist Mittels dieses Gestänges ist der Linearmotor relativ zum Fahrzeugaufbau in Längsrichtung festgehalten, doch sind Bewegungen des Linearmotors quer zur Fahrzeuglängsrichtung und infolge eines Spiels in den Gelenken des Gestänges in anderen Richtungen des Rahmens möglich. Bei dem Luftkissenfahrzeug ist die Positionierung des Linearmotors relativ zur Metallschiene während der Fahrt mittels des Gestänges allein nicht möglich, sondern es bedarf einer feinfühligen Steuerung der den Linearmotor mit dem Fahrzeugaufbau verbindenden hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheit, um während der Fahrt in jedem Augenblick die gewünschte Relativstellung des Linearmotors zur Schiene zu erreichen. Eine derartige Steuerung ist sehr kompliziert und störanfällig. Im übrigen ist eine solche Pos'tionierungssteuerung träge, so daß die erreichbare Geschwindigkeit des Luftkissenfahrzeugs nach oben begrenzt ist, weil bei Oberschreiten einer bestimmten Geschwindigkeit des Steuerung des Linearmotors nicht mehr ausreichend rasch und genau erfolgen kann, um eine präzise Positionierung der Magnete des Linearmotors relativ zur Schiene zu bewerkstelligen. Im übrigen unterscheidet sich ein Luftkissenfahrzeug wesentlich ^r,o von einem Magnetschwebefahrzeug darin, daß bei einem Luftkissenfahrzeug Führungs- und Haitemagnete, die während der Fahrt laufend präzise zu Führungsschienen positioniert sein müssen und die in ihrem Verlauf an den Schienenverlauf angepaßt werden müssen, nicht gegeben sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Magnetschwebefahrzeug der eingangs erläuterten Art zu schaffen, bei welchem bei einfachem Aufbau auch bei geringer Querschnittsfläche der Schienen eine ausrei- w> chende Hubkraft gewährleistet ist und bei welchem auch bei Hochgeschwindigkeitsbetrieb der durch in den Schienen induzierte Wirbelströme hervorgerufene magnetische Widerstand sehr gering gehalten werden kann. ..-;

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Elektromagnete in einer Anzahl von unabhängigen Baueinheiten gruppiert sind, welche in gleicher Zahl in zwei zur senkrechten Längsmittelebene des Fahrzeugaufbaus symmetrischen Reihen am Fahrzeugaufbau angeordnet sind, wobei jede Baueinheit mindestens einen Elektromagnet und einen die Elektromagneten tragenden Tragrahmen aufweist, der über eine Kipp-, Gier-, Vertikal- und Querbewegungen der Baueinheit relativ zum Fahrzeugaufbau zulassende Aufhängung an dem Fahrzeugaufbau angebracht ist, welche eine erste, eine Rollbewegung der Baueinheit um eine parallel zur Fahrzeuglängsachse verlaufende Achse relativ zum Fahrzeugaufbau unterdrückende Anlenkungsvorrichtung und eine zweite, eine Längsbewegung der Baueinheit relativ zum Fahrzeugaufbau unterdrükkende Anlenkungsvorrichtung aufweist.

Das erfindungsgemäße Magnetschwebefahrzeug hat gegenüber dem Stand der Technik wesentliche Vorteile. Bei dem erfindungsgemäßen Magnetschwebefahrzeug sind die Elektromagneten in einer Anzahl von unabhängigen Baueinheiten gruppiert, welche zu beiden Seiten des Fahrzeugaufbaus in Reihen angeordnet sind. Auf diese Weise ist es möglich, eine Vielzahl von dicht aufeinanderfolgenden Hebe- und Führungsmagneten an jeder Seite des Fahrzeugs in Längsrichtung anzuordnen, was eine gleichmäßige Verteilung der Hebe- und Führungskräfte über die Länge des Fahrzeugs bewirkt und damit die erforderliche Hebekraft auch bei Tragschienen von relativ geringem Querschnitt ergibt Bei einer solchen Anordnung ist die Zunahme des magnetischen Widerstandes mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit hervorgerufen durch in den Schienen induzierten Wirbelströmen auf wirksame Weise unterdrückt, weil die einzelnen Magnete in dichter Reihenfolge aufeinanderfolgen, so daß die Wirbelstrombildung klein gehalten werden kann. Bei dem erfindungsgemäßen Magnetschwebefahrzeug ist jede Baueinheit so an den Fahrzeugaufbau angehängt daß zwar Kipp-, Gier-, Vertikal- und Querbewegungen jeder Baueinheit relativ zum Fahrzeugaufbau möglich sind, daß jedoch eine Rollbewegung der Baueinheit um eine parallel zur Fahrzeuglängsachse verlaufende Achse sowie eine Längsbewegung der Baueinheit relativ zum Fahrzeugaufbau verhindert sind. Auf diese Weise hat jede Baueinheit eine derartige Bewegungsfreiheit relativ zum Fahrzeugaufbau, daß die an dieser Baueinheit angebrachten Magneten infolge der magnetischen Koppelung mit der Führungsschiene Krümmungen und Unregelmäßigkeiten der jeweiligen Schiene während der Fahrt exakt folgen können. Bei einer erfindungsgemäßen Magnetschwebebahn erfolgt somit die Positionierung der Magnete relativ zu den Führungsschienen während der Fahrt laufend selbsttätig, ohne daß spezielle Vorrichtungen zur Verstellung der Position der Magnete relativ zu den Führungsschienen während der Fahrt und entsprechende Regelvorrichtungen hierfür erforderlich wären. Bei dem erfindungsgemäßen Magnetschwebefahrzeug wird der Abstand zwischen den Hebe- und Führungsmagneten und den Führungsschienen durch Einstellung der magnetischen Kräfte der Magnete auf einen gewünschten Abstand eingestellt Während der Fahrt folgen die Magnete dann in diesem Abstand selbsttätig dem Schienenverlauf. Bei dem erfindungsgemäßen Magnetschwebefahrzeug handelt es sich somit im Gegensatz zu bekannten Magnetschwebefahrzeugen des Standes der Technik, bei dem die Positionierung der Magnete mittels einer aktiven Regelung über hydraulische Zylinder-Kolben-Einheiten erfolgt, um eine passiv selbsttätige Einstellung während der Fahrt Dabei können die Magnete dem Schienenver-

lauf sowohl bei Krümmungen in der Horizontalebene als auch bei »Berg- und Tal«-Fahrt exakt folgen. Nachdem bei dem erfindungsgemäßen Magnetschwebefahrzeug die ungefederten Massen über eine Vielzahl von Baueinheiten verteilt sind, ist die Anpassungscharakteristik der einzelnen Magneten an den Schienenverlauf und der Fahrtkomfort gegenüber bekannten Fahrzeugen weitaus erhöht. Bei bekannten Magnetfahrzeugen wurde eine Anzahl von Wagen verwendet, von denen jeder auf die Magnete tragenden Drehgestellen gelagert ist, wobei derartige Drehgestelle in Anpassung an einen gekrümmten Kurvenverlauf als Ganzes relativ zu den benachbarten Drehgestellen verdreht werden und die an jedem Drehgestell befindlichen Magnete nicht individueil an den Schienenverlauf angepaßt werden können. Demgegenüber ist bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeug das Gewicht des Fahrzeugs über eine Vielzahl von einzelnen Baueinheiten verteilt über die ganze Länge des Fahrzeugs, so daß es nicht notwendig ist, eine derartige hohe Steifigkeit des Fahrzeugaufbaus zu bewerkstelligen, wie dies bei auf Fahrgestellen aufruhenden Fahrzeugaufbauten erforderlich wäre. Das erfindungsgemäße Fahrzeug hat daher ein gegenüber bekannten Fahrzeugen beträchtlich niedrigeres Gewicht Durch die Anordnung von einer großen Anzahl von Baueinheiten, an denen Hebe- und Führungselektromagneten angebracht sind, wird die gesamte Auftriebskraft nicht nachteilig beeinträchtigt wenn einige der Baueinheiten während der Fahrt ausfallen sollten. Das erfindungsgemäße Fahrzeug ist daher gegenüber bekannten Fahrzeugen im Betrieb aus diesem Grunde sicherer. Bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeug sind die Baueinheiten auf beiden Seiten des Fahrzeugaufbaus unabhängig voneinander am Fahrzeugaufbau aufgehängt und bewegbar. Daher ist es nicht erforderlich, bei der Verlegung der Führungsschienen eine derartige hohe Präzision und Gleichmäßigkeit im Schienenabstand zwischen der linken und der rechten Schiene herzustellen, wie dies bei bekannten Magnetschwebefahrzeugen erforderlich ist. Bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeug können sich die Baueinheiten auf der linken oder auf der rechten Seite des Fahrzeugs individuell an Unregelmäßigkeiten des jeweiligen Schienenverlaufs selbsttätig während der Fahrt anpassen. Insgesamt-gesehen ist das erfindungsgemäße Magnetschwebefahrzeug einfach aufgebaut und im Betrieb zuverlässig, und es erlaubt bei geringem Bauaufwand und wirtschaftlichem Betrieb ein Fahren mit sehr hohen Geschwindigkeiten und hoher Sicherheit

Mit Vorteil ist ein Magnetschwebefahrzeug gemäß der Erfindung so ausgebildet, daß in jeder Baueinheit mindestens ein Linearmotor als Antrieb des Fahrzeugs vorgesehen ist Grundsätzlich kann ein erfindungsgemäßes Magnetschwebefahrzeug durch eine Vielzahl von Antrieben, beispielsweise Düsenantrieben oder Propellerantrieben, angetrieben sein. Ein Antrieb mittels an den Baueinheiten angebrachter Linearmotoren hat den Vorteil, daß durch exakte Führung der Magnete der Baueinheiten entlang der Führungsschiene auch die Linearmotoren in den Baueinheiten den jeweiligen damit zusammenwirkenden Schienen und deren Krümmungen exakt und mit präzisem gleichbleibenden Abstand folgen können. Auf diese Weise ist es möglich, während der Fahrt die optimale Luftspaltweite zwischen den Linearmotoren und den Reaktionsschienen zu allen Zeiten einzuhalten und damit einen Antrieb mit hohem Wirkungsgrad und hoher Gleichmäßigkeit zu erreichen.

Eine günstige Ausbildung des erfindungsgemäßen Magnetschwebefahrzeugs wird auch dadurch erreicht, daß die Aufhängung jeder Baueinheit zwischen Tragrahmen und Fahrzeugaufbau mindestens eine vertikal wirkende Dämpfungs- und Federungseinrichtung und mindestens eine quer wirkende Dämpfungsund Federungseinrichtung aufweist. Auf diese Weise wird ein besonders ruhiges Fahrverhalten und ein ίο besonders hoher Fahrkomfort erreicht.

Weitere Merkmale von alternativen vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Magnetschwebefahrzeugs in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Teil-Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels des Magnetschwebefahrzeugs, bei dem der Antrieb durch Linearinduktionsmotore erfolgt,
F i g. 2 die vergrößerte Seitenansicht einer unabhängigen Baueinheit des Fahrzeugs gemäß F i g. 1,

F i g. 3 die Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel einer Aufhängung für die Baueinheit gemäß F i g. 2, Fig.4 die Seitenansicht der Aufhängung gemäß Fig.3,

Fig.5A und 5B Querschnitte gemäß VA- VA bzw. VB-VBin Fig.4,

F i g. 6 eine F i g. 3 ähnliche Draufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel der Aufhängung,
Fig.7 die Seitenansicht der Aufhängung gemäß Fig. 6,

Fig.8 die Schnittdarstellung gemäß VIII-VIII in Fig. 6,

F i g. 9 eine F i g. 3 ähnliche Draufsicht auf ein drittes Ausführungsbeispiel der Aufhängung,

Fig. 10 die Seitenansicht der Aufhängung gemäß F i g. 9, und

F i g. 11 den Querschnitt gemäß Xl-XI in F i g. 9.

Im folgenden werden zunächst die F i g. 1 und 2 erläutert.

Ein gestandener Gleiskörper 1 trägt ein Fahrzeug 3. Am gestandenen Gleiskörper 2 sind parallel zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs 3 zwei Schienen 2 aus Stahl befestigt An den Oberseiten der Schienen 2 sind zwei elektrisch leitfähige Reaktionsplatten 2a befestigt die die Reaktionskräfte von linearen Induktionsmotoren aufnehmen können. Zum Fahrzeug 3 gehören Baueinheiten 4, die jeweils von einer zusammenhängenden Konstruktion gebildet werden und die im folgenden »Moduln« genannt werden. Jeder Modul weist einen Elektromagneten 4a oder mehrere — beim dargestellten Ausführungsbeispiel vier — Elektromagnete auf. Weiterhin weist jeder Modul 4 im dargestellten Ausführungsbeispiel einen Antriebsmotor 46 in Form eines linearen Induktionsmotors auf, wobei die Elektromagnete 4a und der Linearmotor 4b über einen Rahmen 4c fest miteinander verbunden sind. Jeder dieser Moduln 4 ist über eine Aufhängung, die noch beschrieben werden wird, an einem Fahrzeugaufbau 5 aufgehängt Am Fahrzeugaufbau 5 können getrennte bzw. mehrere Moduln 4 aufgehängt sein, und beim dargestellten Ausführungsbeispiel befinden sich am Fahrzeugaufbau 5 fünf Moduln 4 jeweils auf der rechten und der linken Seite, d. h. zehn Moduln insgesamt Jeder der Moduln 4 wird durch zwischen den Elektromagneten 4a und den Schienen 2- erzeugte Anziehungskräfte berührungslos über den Schienen 2 in der Schwebe gehalten. Ferner wird durch die Reaktionskraft zwischen dem Linearmo-

tor 4b und der Reaktionsplatte 2a eine Vortriebskraft auf den Modul 4 übertragen. In diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß der Modul 4 über den Schienen 2 immer dadurch in bestimmten Abstand gehalten wird, daß während der Fahrt ständig der Abstand zwischen den Schienen 2 und den Elektromagneten 4a ermittelt wird und dementsprechend die den Elektromagneten 4a zugeführten elektrischen Ströme gesteuert werden.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die F i g. 3 bis 11 Ausführungsbeispiele von Aufhängungen erläutert, die die Aufhängung der Moduln 4 am Fahrzeugaufbau 5 mit ausreichender Bewegungsfreiheit ermöglichen.

Zunächst wird insbesondere auf die F i g. 3 bis 5A und 5B und speziell auf F i g. 5B eingegangen. Ein Verbindungsglied ?s ist an seinem einen Ende mit dem Fahrzeugaufbau 5 gelenkig so verbunden, daß es in senkrechter Richtung schwenken kann. Das andere Ende des Verbindungsgliedes la ist über ein Kugelgelenk mit einem Verbindungsglied 8a verbunden. Das andere Ende des Verbindungsgliedes 8a ist über ein Kugelgelenk mit dem Modul 4 verbunden. Diese zwei Verbindungsglieder 7a und 8a bilden daher einen ersten Verbindungsmechanismus und ermöglichen Relatiwerschiebungen in senkrechter Richtung und in Querrichtung zwischen dem Modul 4 und dem Fahrzeugaufbau 5. Auf einem mittleren Bereich des Verbindungsgliedes 7a, das sich in Querrichtung nicht bewegen kann, sitzt eine Luftfeder 9a, die die senkrechte Last des Fahrzeugaufbaus 5 aufnehmen kann.

Ferner ist ein zweiter Verbindungsmechanismus vorgesehen, der aus einem oberen Verbindungsglied 10a und einem unteren Verbindungsglied Ha, die am Modul

4 angelenkt sind, sowie einem oberen Verbindungsglied 12a und einem unteren Verbindungsglied 13a besteht, die am Fahrzeugkörper 5 angelenkt sind. Alle diese Verbindungsglieder sind mit einem Zwischenglied 14a in in Fig.5A dargestellter Weise verbunden. Dieser zweite Verbindungsmechanismus bildet daher zwei Parallelogrammführungen, und zwar eine durch die Verbindungsglieder 10a, 14a und Ha sowie den Modul 4 und eine weitere durch die Verbindungsglieder 12a, 14a und 13a sowie den Fahrzeugaufbau 5. Dies hat zur Folge, daß sich der Modul 4 relativ zum Fahrzeugaufbau

5 in senkrechter Richtung und in Querrichtung ausreichend bewegen kann, jedoch an einer Rollbewegung gehindert wird. Damit zwischen dem Modul 4 und dem Fahrzeugaufbau 5 Gier- und Kippbewegungen möglich sind, sollten entweder die beiden Enden der Verbindungsglieder 10a und Ha oder die der Verbindungsglieder 12a und 13a als Kugelgelenke ausgebildet sein.

Zwischen dem ϊΛοαιιΙ 4 und dem Fahrzeugaufbau 5 sitzt eine Schubstange 15. Diese Schubstange 15 weist an ihren beiden Enden Kugelgelenke auf, so daß sich der Modul 4 relativ zum Fahrzeugaufbau 5 in senkrechter Richtung und in Querrichtung bewegen kann, jedoch an einer Relativbewegung nach vorne oder nach hinten gehindert wird, so daß die Schubstange 15 die Antriebskraft und die Bremskraft des Linearmotors Ab zum Fahrzeugaufbau 5 übertragen kann. Eine doppeltwirkende Luftfeder 16a überträgt Querkräfte zum Fahrzeugaufbau 5. Am hinteren Ende jedes Moduls 4 ist eine Gruppe aus Elementen 7i>bis 162? symmetrisch zur Gruppe aus den Elementen 7a bis 16a am vorderen Ende jedes Moduls 4 angeordnet

Aufgrund der beschriebenen Konstruktion kann sich der Modul 4 relativ zum Fahrzeugaufbau 5 bei Bedarf sowohl in senkrechter Richtung und in Querrichtung bewegen als auch kippen und gieren, so daß der Modul 4 auch gekrümmten oder unregelmäßigen Schienenabschnitten folgen kann. Es ist jedoch zu beachten, daß der

s Modul 4 nicht rollen kann, so daß unerwünschter Kontakt der Elektromagneten 4a des Moduls 4 mit der Schiene 2 aufgrund von Rollbewegungen zuverlässig verhindert wird. Es ist wichtig, daß Rollbewegungen verhindert werden, da die Elektromagneten 4a im Modul 4 eine inhärente Rollneigung haben. Das Ausmaß der Kippfreiheit kann je nach Bedarf eingeschränkt werden.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Aufhängung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die F i g. 6 bis 8 erläutert Bei dieser Ausführungsform sind ebenfalls Verbindungsglieder 7a, 7b, Sa und Sb sowie Luftfedern 9a und 9b vorgesehen, die den entsprechenden Teilen der in den Fig.2 bis 5A und 5B erläuterten ersten Ausführungsform ähnlich sind, so daß sich eine erneute Beschreibung erübrigt

Zwischen dem Modul 4 und dem Fahrzeugaufbau 5 sitzen Schubstangen 17a und \7b. Die beiden Enden der Schubstange 17a und der Schubstange \7b sind als Kugelgelenke ausgebildet Entsprechendes Spiel in den Kugelgelenkabschnitten der Schubstangen 17a und 17f> ermöglicht Relativbewegungen zwischen dem Modul 4 und dem Fahrzeugaufbau 5 in senkrechter Richtung und in Querrichtung. Die Schubstangen 17a und 176 verhindern jedoch Relativbewegungen zwischen dem Modul 4 und dem Fahrzeugaufbau 5 nach vorne und nach hinten. Obwohl aus Sicherheitsgründen bei dieser Ausführungsform zwei Schubstangen 17a und 17b vorgesehen sind, ist zu beachten, daß auch mit einer der Schubstangen 17a und \7b die zugrundeliegende Aufgabe gelöst werden kann.

Am Rahmen des Moduls 4 sind mit ihren Enden zwei Lenker bzw. Aufhängungsteile 18a und \Sb fest angebracht die waagerecht zur Mittelachse des Fahrzeugaufbaus 5 verlaufen. Die anderen Enden der Lenker 18a und \%b sind über ein Kugelgelenk mit einem Verbindungsglied 19 verbunden. Dieses Verbindungsglied 19 verläuft senkrecht und ist an seinem anderen Ende mit dem Fahrzeugaufbau 5 verbunden. Die Lenker 18a und 18b sowie das Verbindungsglied 19 bilden einen zweiten Verbindungsmechanismus, der zwischen dem Modul 4 und dem Fahrzeugaufbau 5 sowohl Relativbewegungen in senkrechter Richtung und in Querrichtung als auch Kippbewegungen und Gierbewegungen zuläßt Dabei ist zu beachten, daß die

so durch eine senkrechte Bewegung hervorgerufene Rollbewegung sehr gering ist und daher praktisch vernachlässigt werden kann. Der Grund dafür liegt darin, daß die Längen der Lenker 18a und itsö im Vergleich zum Abstand zwischen den Polen der Schienen 2 ausreichend groß sind.

Zwischen dem Modul 4 und dem Fahrzeugaufbau 5 sind doppeltwirkende Luftfedern 20a und 20b vorgesehen, die die Querkräfte zum Fahrzeugaufbau 5 übertragen. Ferner sind an den Verbindungsgliedern und den Luftfedern Dichtungsbälge 21a, 216 und 21c vorgesehen, die das Eindringen von Wasser, Sand und anderen Fremdkörpern in eine laufende elektromagnetische Vorrichtung verhindern sollen, die sich in einem unteren Abschnitt des Fahrzeugaufbaus 5 befindet Die vorstehend beschriebenen Mechanismen sind an jedem Modul 4 symmetrisch vorgesehen.

Wie bereits vorstehend erläutert wurde, hat der Modul 4 vier Freiheitsgrade relativ zum Fahrzeugauf-

bau 5.

Im folgenden wird eine weitere Ausführungsform der Aufhängung unter Bezugnahme auf die Fig.9 bis 11 erläutert.

Mit dem Modul 4 sind an ihrem einen Ende Verbindungsglieder 22a und 226 gelenkig jeweils so verbunden, daß die Verbindungsglieder 22a und 22b in einer waagerechten Ebene verschwenkt werden können. Die anderen Enden der Verbindungsglieder 22a und 226 sind oben und unten über Kugelgelenke mit Verbindungsgliedern 23a und 24a bzw. Verbindungsgliedern 236 und 24b verbunden. Die Verbindungsglieder 22a, 23a und 24a sowie der Fahrzeugaufbau 5 bilden somit eine Parallelführung aus vier Elementen, während die Verbindungsglieder 22b, 23b und 24b sowie der Fahrzeugaufbau 5 eine weitere Parallelführung aus vier Elementen bilden. Diese Parallelführungen verhindern zwischen dem Modul 4 und dem Fahrzeugaufbau 5 eine Rollbewegung, ermöglichen jedoch alle anderen Relativbewegungen zwischen dem Modul 4 und dem Fahrzeugaufbau 5.

Doppeltwirkende Luftfedern 25a und 25b sind jeweils mit ihrem einen Ende über ein Kugelgelenk mit einem mittleren Abschnitt des zugehörigen Verbindungsgliedes 22a und 226 verbunden und dienen zur Übertragung der Querkräfte zum Fahrzeugaufbau 5. Diese doppeltwirkenden Luftfedern 25a und 25b sind jeweils in einem mittleren Bereich über ein Kugelgelenk mit dem Fahrzeugaufbau 5 verbunden. Ferner sind jeweils im oberen Bereich der mit den Verbindungsgliedern 23a und 236 verbundenen Enden der Verbindungsglieder 22a und 226 weitere Luftfedern 26a und 266 vorgesehen, die zur Übertragung senkrechter Kräfte zum Fahrzeugaufbau dienen.

Schließlich sind Schubstangen 27a und 276 vorgesehen, die die gleiche Funktion haben, wie die in Verbindung mit den Fig.6 bis 8 beschriebenen Schubstangen.

An jedem Modul 4 sind die zuvor beschriebenen Mechanismen symmetrisch vorgesehen.

Wie bereits zuvor erläutert wurde, hat der Modul 4 vier Freiheitsgrade relativ zum Fahrzeugaufbau 5.

Da erfindungsgemäß die Elektromagnete 4a über die gesamte Länge des Fahrzeugs 3 vorgesehen sind, kann die erforderliche Hubkraft auch bei verminderter Querschnittsfläche der Schienen 2 erreicht werden. Da sich die magnetische Flußdichte entlang der Schiene 2 wenig ändert, können Verminderungen der Hubkraft und Erhöhungen des magnetischen Reibungswiderstandes aufgrund von in den Schienen 2 bei Hochgeschwindigkeitsfahrt des Fahrzeugs 3 induzierten Wirbelströmen wirksam verhindert werden. Da ferner erfindungsgemäß ein Elektromagnet 4a oder mehrere Elektromagnete, sowie gegebenenfalls ein Linearmotor 46 zusammen mit der Aufhängung zu einem Modul 4 zusammengebaut werden, der dann am Fahrzeugaufbau 5 angebracht wird, kann dem Modul 4 soviel Bewegungsfreiheit gegeben werden, daß er der Krümmung der Schienen 2 folgen kann. Die Fahrzeuglast wird über die gesamte Länge des Aufbaus 5 geteilt, so daß keine sehr steife Aufbaukonstruktion erforderlich ist, was zu einer Verminderung des Gewichts des Aufbaus 5 führt. Da bei der erfindungsgemäßen Konstruktion die Belastungen, denen die einzelnen Moduln 4 ausgesetzt sind, geeignet gesteuert werden können, können Lastkonzentrationen und dadurch hervorgerufene magnetische Sättigung leicht verhindert werden.

Da ferner zahlreiche Moduln 4 vorgesehen sind, wird die Gesamthubkraft auch dann nicht wesentlich vermindert, wenn einige der Moduln 4 versagen bzw. ausfallen. Da die einzelnen Moduln 4 relativ zum Fahrzeugaufbau 5 unabhängig voneinander in Querrichtung bewegbar sind, ergibt sich als weiterer Vorteil der Erfindung, daß die Genauigkeitsanforderungen an den Abstand zwischen der linken und der rechten Schiene nicht sehr hoch sind, so daß die Haltekonstruktion für die Schienen 2 entsprechend einfacher ausgeführt werden kann und die Wartung der Schienen 2 leichter durchgeführt werden kann.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Magnetschwebefahrzeug mit einem Fahrzeugaufbau und daran angebrachten, mit zwei äquidistant verlaufenden, ortsfesten Ankerschienen zusammenwirkenden Hebe- und Führungs-Elektromagneten, welche in ihrer Position relativ zum Fahrzeugaufbau veränderbar sind, und mindestens einem Antrieb zum Vortrieb des Fahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromagnete (4a) in einer Anzahl von unabhängigen Baueinheiten (4) gruppiert sind, welche in gleicher Zahl in zwei zur senkrechten Längsmittelebene des Fahrzeugaufbaus (5) symmetrischen Reihen am Fahrzeugaufbau angeordnet sind, wobei jede Baueinheit (4) mindestens einen Elektromagnet (4a) und einen die Elektromagneten tragenden Tragrahmen (4z) aufweist, der über eine Kipp-, Gier-, Vertikal- und Querbewegungen der Baueinheit relativ zum Fahrzeugaufbau zulassende Aufhängung an dem Fahrzeugaufbau angebracht ist, welche eine erste, eine Rollbewegung der Baueinheit um eine parallel zur Fahrzeuglängsachse verlaufende Achse relativ zum Fahrzeugaufbau unterdrückende Anlenkungsvorrichtung (10a, Ha, 12a, 13a, 14a; 106, 126, 136, 14b; 18a, 186, 19; 22a, 23a, 24a, 226, 236, 24b) und eine zweite, eine Längsbewegung der Baueinheit relativ zum Fahrzeugaufbau unterdrückende Anlenkungsvorrichtung (15; 17a, 176; 27a, 27 b) aufweist.

2. Magnetschwebefahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Baueinheit (4) mindestens ein Linearmotor (4b) als Antrieb des Fahrzeugs (3) vorgesehen ist.

3. Magnetschwebefahrzeug nach Anspruch 1 oder

2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufhängung jeder Baueinheit (4) zwischen Tragrahmen (4c) und Fahrzeugaufbau (5) mindestens eine vertikalwirkende Dämpfungs- und Federungseinrichtung (9a, 96, 26a, 26b) und mindestens eine querwirkende Dämpfungs- und Federungseinrichtukg (16a, 166, 20a, 206,25a, 256,> aufweist.

4. Magnetschwebefahrzeug, nach einem der Ansprüche 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufhängung zumindest je eine zwischen dem Tragrahmen (4c) und dem Fahrzeugaufbau (5) angeordnete Schubstange (15) sowie ein Paar Gestängevorrichtungen umfaßt, von denen je eine am vorderen Bereich und am hinteren Bereich der Baueinheit (4) angeordnet ist und von denen jede einen ersten Verbindungsmechanismus mit einem ersten, an seinem einen Ende gelenkig mit dem Fahrzeugaufbau verbundenen Verbindungsglied (7a bzw. 76^ und einem zweiten Verbindungsglied (8a bzw. 86), das an seinem einen Ende mit dem anderen Ende des ersten Verbindungsgliedes und an seinem ί5 anderen Ende mit dem Tragrahmen jeweils über Kugelgelenke verbunden ist, und einen zweiten Verbindungsmechanismus umfaßt, der ein Paar Parallelogrammführungen (10a, 11a, 14a; 12a, 13a, 14a; 106, 146; 126, 136, \4b) aufweist, die ein «1 Verbindungsglied (14a bzw. \4b) gemeinsam haben, wobei jeweils eine dieser Parallelogrammführungen mit dem Tragrahmen und die andere mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist und wobei die vier Gelenke zumindest einer der Parallelogrammfüh- · "> rungen von Kugelgelenken gebildet werden (F i g. 3, 4,5a, 5b).

5. Magnetschwebefahrzeug, nach einem der

vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufhängung zumindest eine zwischen dem Tragrahmen (4c) und dem Fahrzeugaufbau (5) angeordnete Schubstange (17a, 17b) und einen Lenker bzw. ein Aufhängungsteil (18a, iSb) umfaßt, der bzw. das sich waagerecht zur Mittelachse des Fahrzeugaufbaus hin erstreckt und an seinem einen Ende fest mit dem Tragrahmen sowie an seinem anderen Ende über ein Kugelgelenk mit einem Verbindungsglied (19) verbunden ist, das senkrecht verläuft und an seinem anderen Ende über ein Kugelgelenk mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist (F ig. 6-8).

6. Magnetschwebefahrzeug nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufhängung ein Paar Gestänge umfaßt, die am vorderen Abschnitt und am hinteren Abschnitt der Baueinheit (4) angeordnet sind und von denen jedes mindestens eine zwischen dem Rahmen (4cjund dem Fahrzeugaufbau (5) angeordnete Schubstange (27a bzw. 27b) sowie ein erstes Verbindungsglied (22a bzw. 22b) umfaßt, das mit seinem einen Ende gelenkig so mit dem Rahmen verbunden ist, daß es waagerecht verschwenkt werden kann, und das mit seinem anderen Ende über Kugelgelenke mit einem zweiten Verbindungsglied (23a bzw. 23b) und einem dritten Verbindungsglied (24a bzw. 246J verbunden ist, wobei das zweite und das dritte Verbindungsglied ein Paar bilden, parallel zueinander verlaufen und jeweils über ein Kugelgelenk mit dem Fahrzeugaufbau verbunden sind und wobei das erste Verbindungsglied ungefähr in Längsrichtung des Fahrzeugaufbaus verläuft. (F i g. 9— 11).