DE2934169C2

DE2934169C2 -

Info

Publication number: DE2934169C2
Application number: DE2934169A
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Odawara Kanagawa Jp Mihirogi
Original assignee: Japan Airlines Co Ltd
Current assignee: Japan Airlines Co Ltd
Priority date: 1978-08-24
Filing date: 1979-08-23
Publication date: 1987-11-26
Also published as: FR2434066A1; GB2029347A; AU5004079A; CA1153625A; US4280412A; FR2434066B1; IT1122807B; JPS5529676A; DE2934169A1; AU529258B2; GB2029347B; BR7905444A; JPS5817063B2; IT7925264A0

Description

Die Erfindung betrifft ein durch anziehende Magnete getra genes Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einem durch anziehende Magnete getragenen Fahrzeug werden die Schwebekräfte in der Regel durch Elektromagnete auf die Schienen ausgeübt, während die Bewegung in Fahrt richtung durch eine Verwirbelungseinrichtung, wie z. B. durch einen Linearmotor, verursacht wird, wobei der Schwebeabstand zur Schiene auf etwa 10 mm gehalten wird und damit sehr gering ist.

Dies bedeutet, daß bei einem Fahrzeug, das sich mit einer hohen Geschwindigkeit von ungefähr 70 bis 80 m/s bewegt, der Konstanthaltung des Schwebeabstandes große Aufmerksam keit gewidmet werden muß. Es wurde deshalb bereits ein Einzelaufhängesystem gemäß dem Oberbegriff des Patentan spruchs 1 entwickelt, bei dem die Elektromagneten über eine Sekundär-Aufhängevorrichtung an dem Fahrzeug befe stigt sind. In diesem System, das in der DE-OS 25 56 076 beschrieben ist, sind eine Vielzahl von am Fahrzeug zu befestigenden Elektromagneten in eine Anzahl von Gruppen unterteilt. Jede Gruppe ist wiederum fest zu einem Einzel baustein bzw. zu einer einheitlichen Einheit zusammenge fügt und unabhängig von den übrigen Gruppen und über die Sekundär-Aufhängevorrichtung am Fahrzeug befestigt. Im Vergleich mit dem sogenannten starren Aufhängesystem er möglicht diese Bausteinanordnung jedem Baustein einen gegenüber dem Fahrzeug vergrößerten Bewegungsspielraum und vermittelt somit jedem Elektromagneten eine verbesserte Fähigkeit, der Schienenführung zu folgen, wodurch der Grad der Abhängigkeit von der erforderlichen Genauigkeit der Schienenverlegung, wie z. B. der Genauigkeit des Verlege verfahrens, der Wartung und der Inspektionsarbeiten an den Schienen, weniger hoch sein muß. Darüber hinaus wird das Fahren in einem Fahrzeug, das mit diesem Einzelaufhänge system ausgestattet ist, komfortabler, da die Elektroma gneten, insbesondere ihre Erschütterung beim Folgen der gekrümmten Teile der Schienen, nicht direkt auf das Fahr zeug übertragen wird.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß dieses bekannte Einzelauf hängesystem in bestimmten Fahrzuständen nicht in dem er wünschten Maße in der Lage ist, den Schwebeabstand in dem für die Regelung optimalen Bereich zu halten. Insbesondere im Bereich größerer Schienenkrümmungen und Kurvenüberhö hungen ist dieses bekannte Einzelaufhängesystem an seine Grenzen gestoßen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das Einzelaufhängesystem vorstehend beschriebener Art so wei terzubilden, daß unter Beibehaltung der Stabilität und eines kleinen Bauvolumens eine verbesserte Kurvenläufig keit des Fahrzeugs erzielt wird.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Während das untere Ende der Luftfedern unbeweglich mit dem Baustein verbunden ist, ist das obere Ende in vorgegebenen Grenzen relativ zum Fahrzeug nach links und rechts beweg lich angebracht. Zur Übertragung der Antriebs- und Brems kräfte, die vom Linearmotor bzw. von einer Bremse als Bestandteile jedes Bausteins erzeugt werden, sind die Schubverbindungen derart modifziert, daß ein Anlenkpunkt ebenfalls quer zur Fahrtrichtung beweglich mit dem Fahr zeug verbunden wird. Auf diese Weise ist es nach wie vor möglich, Zug- und Bremskräfte zuverlässig über die Aufhängung auf das Fahrzeug zu übertragen; gleichzeitig ist aber auch dafür gesorgt, daß sich jeder Baustein in verti kaler Richtung und in Richtung quer zur Fahrtrichtung bewegen und um diese Achsen Drehbewegungen ausführen kann, wodurch die Kurvenläufigkeit des Fahrzeugs verbessert wird, ohne dadurch Abstriche hinsichtlich des Fahrkomforts in Kauf nehmen zu müssen.

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die Schubverbindungen gemäß Patentanspruch 3 vorzugsweise symmetrisch zum Befestigungsglied anzuordnen, wodurch sich ein kontrollierter Bewegungsspielraum der Bausteine rela tiv zum Fahrzeug realisieren läßt.

Die Weiterbildung gemäß Patentanspruch 4 erlaubt durch die Anordnung des Dreiecks in einer im wesentlichen horizonta len Ebene die obenerwähnte Vertikalbewegung des Bau steins. Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Schnittpunkts der Schubverbindungen ergibt sich der zu sätzliche Vorteil, daß ein unter Einwirken der Antriebs kraft des Linearmotors bzw. durch die Bremskraft verur sachter Ausschereffekt minimal gehalten werden kann.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Aus führungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein durch anziehende Magnete getragenes Fahrzeug in der Ausführung als Magnetschwebefahrzeug;

Fig. 2 die Vorderansicht eines Quer schnitts des Magnetschwebefahr zeugs gem. Fig. 1;

Fig. 3 eine Prinzipskizze zur Verdeutlichung der möglichen Ausrichtungsfehler der Schienen;

Fig. 4 eine Illustration der räumlichen Bewegung jedes Bausteins;

Fig. 5 eine Draufsicht des Einzelaufhänge systems;

Fig. 6 eine Seitenansicht desselben Aufhängesystems;

Fig. 7 die Vorderansicht desselben Systems;

Fig. 8 einen Querschnitt des Systems;

Fig. 9 einen vergrößerten Querschnitt durch eine Luftfeder des Systems; und

Fig. 10 eine vergrößerte Darstellung des Aufbaus einer Antriebskraftübertragungs einrichtung für das Aufhängesystem.

In den Figuren ist jeder der C-förmigen Bausteine mit 1 bezeichnet. Vier Elektromagnete 4 sind kontinuier lich in durchgehender Ausrichtung am unteren Arm 2 des Bausteines angebracht, während sich ein Linearmotor 5 am oberen Arm 3 des Bausteins 1 befindet. Eine am Boden verlegte Schiene 6 und eine Gegen druckplatte 7 befinden sich zwischen dem oberen und unteren Arm des Bausteins 1. Die Elektromagneten 4 heben den Bau stein zur Schiene hin und lösen ihn von der Gegendruck platte, woraufhin ein Linearmotor 5 dem Baustein in Schienenrichtung eine Antriebskraft erteilt. Die dem Baustein erteilten Schwebe- und Antriebskräfte werden auf ein Fahrzeug 8 über ein Einzelaufhängesystem übertragen. Im Hinblick auf die Eigentümlichkeit des vorstehend beschriebenen Magnetschwebefahrzeuges können bekannte Aufhängesysteme, wie sie im Eisenbahnbau auf dem Gebiet der Motorfahrzeuge, usw. verwendet werden, nicht benutzt werden. Bei einem Fahrzeug dieses Typs ist es erwünscht, die Querschnittsfläche zum Zwecke einer Reduzierung der Herstellkosten möglichst klein zu machen. Um die erwähnte Forderung der Sicherstellung einer be stimmten Schwebekraft zu erfüllen, muß das Fahrzeug mit einer großen Anzahl von Elektromagneten ausgestattet sein, die den Schienen gegenüberstehend kontinuierlich bzw. in durchgehender Ausrichtung lücken los angebracht sind. Betrachtet man jedoch die Bewegung des Bausteins 1, den man durch die Zusammensetzung einer Vielzahl dieser Elektromagneten erhält, so zeigt sich folgendes: Befindet sich das Fahrzeug 8 auf einem in Fig. 3 gezeigten gekrümmten Abschnitt des Schienenstrangs bei dem jeder Baustein 1 einer gekrümmten Schiene 6 folgt, muß dem Baustein 1 eine Verschiebung in die linke und rechte seitliche Richtung relativ zum Fahrzeug sowie eine Verschiebung durch Ver drehen in einer horizontalen Ebene möglich sein.

Wird zusätzlich eine vertikale Verschiebung der Schiene nach oben und nach unten mit berücksichtigt, so muß, unter der Annahme, daß die Vorwärts- und Rück wärtsrichtung der Schiene, die linke und rechte Richtung (seitliche Richtung) und die vertikale Aufwärts- und Abwärtsrichtung des Fahrzeuges 8 gemäß Fig. 4 mit den Achsen x, y und z bezeichnet werden, dem Baustein er möglicht werden, Bewegungen dy und dz in Richtung der Achsen x und z und Drehbewegungen ry und rz um die Achsen y und z auszuführen. Andererseits muß die Bewegung dx des Bausteins 1 in Richtung der x-Achse für die Übertragung der Antriebskräfte geregelt werden, während eine Drehbewegung rx um die x-Achse nichts mit der Fähigkeit zu tun hat, der Schiene 6 zu folgen, zur Erhöhung des Fahrkomforts des Fahrzeugs jedoch geregelt werden sollte.

Die Fig. 5 bis 8 zeigen beispielhaft den Aufbau eines Einzelaufhängesystems, das den Anforderungen hinsichtlich einer solchen Beweglichkeit des Bausteins 1 gerecht wird.

Verbindungsmechanismen 9 ₁ und 9 ₂ verbinden den vorderen und hinteren Teil jedes Bausteins 1 mit dem Fahrzeug 8. Jeder der Verbindungsmechanismen 9 ₁ und 9 ₂ besteht aus fünf Gliedern, die durch Stifte miteinander verbunden sind und zwei Parallelogramme bilden. Sie sind so angebracht, daß sie es dem Baustein 1 erlauben, seine Bewegungen dy und dz in Richtung der y- und z- Achse relativ zum Fahrzeug 8 auszuführen. Darüber hinaus ermöglicht die Anbringung der Verbindungsmechanismen 9 ₁ und 9 ₂ voneinander unabhängige Bewegungen, wodurch sich der Baustein 1 um die Achsen y und z um die Größe ry und rz drehen kann. Eine Drehbewegung rx des Bausteins 1 um die Achse x wird jedoch durch diese Verbindungsmechanis men verhindert.

Zwischen jedem Baustein 1 und dem Fahrzeug 8 sind zwei Schubverbindungen 10 vorgesehen, die eine Antriebs kraftübertragungseinrichtung bilden und mit Hilfe von Kugelgelenken am Vorder- und Hinterteil jedes Bausteins 1 angelenkt sind. Das andere Ende jeder Schubverbindung 10 ist ebenfalls über Kugelgelenke an ein Befestigungs glied 14, das am Fahrzeug 8 angebracht ist, angelenkt. Die zwei Schubverbindungen 10 bilden ein Dreieck mit, wie in der Zeichnung gezeigt, ungefähr horizontaler Ebene, wobei jeder Gelenkverbindungspunkt durch ein Kugelgelenk gestützt wird. Diese Anordnung der Schub verbindungen 10 erlaubt die oben beschriebenen zwei Bewegungen dy und dz, sowie die zwei Drehbewegungen ry und rz des Baustein 1 relativ zum Fahrzeug 8, während Bewegungen des Bausteins 1 in x-Richtung zur sicheren Über tragung der Antriebskraft auf das Fahrzeug 8 unter bunden werden.

Da sowohl die Linear- als auch die Drehbewegung des Bausteins 1 unter kreisförmiger Bewegung der Schubverbin dungen 10 unterbunden werden, ist es für die praktische Realisierung des erfindungsgemäßen Grundgedankens notwendig, in die Verbindungsteile der Verbindungsmechanismen 9 ₁ und 9 ₂ ein Hartgummimaterial zwischen die Verbindungs mechanismen und das Fahrzeug bzw. den Baustein 1 einzu fügen, um gewisse Abweichungen in Richtung der x-Achse auffangen bzw. kompensieren zu können.

Bei der oben beschriebenen Anordnung ist ferner ein Paar von Luftfedern 11 vorgesehen, die am vorderen und hin teren Teil jedes Bausteins 1 zwischen dem Baustein und dem Fahrzeug angebracht sind, um als Puffereinrichtung das Gewicht des Fahrzeugs zu tragen. Zur Befestigung jeder Luftfeder 11 am Fahrzeug 8 dient ein Federbe festigungsteil 12, dem in vorgegebenem Maße die erwähnten Bewegungen dy in Richtung der y-Achse ermöglicht sind. Ein beispielsweise als lineares Auflager ausgeführter Gleit mechanismus 13 (siehe Fig. 8 und 9) erlaubt der Luft feder 11 diese Bewegung dy.

Im Hinblick auf die Bewegungen dy und dz des Bausteins 1 muß das Befestigungsglied 14, an das die beiden Schub verbindungen 10 angelenkt sind, in y-Richtung relativ zum Fahrzeug 8 beweglich angeordnet sein. Aus diesem Grunde ist in diesem speziellen Ausführungsbeispiel der Erfindung das Befestigungsglied 14 über einen in Fig. 10 gezeigten Gleitmechanis mus 13 in gleicher Weise wie die Luftfeder am Fahrzeug 8 befestigt.

Im vorstehend beschriebenen Einzelaufhängesystem kann sich jeder Baustein, an dem ein oder eine Vielzahl von Elektromagneten befestigt sind in Richtung der y- und z-Achse um den Betrag dy und dz bewegen und ebenso Drehbewegungen ry und rz um die y- und z-Achse ausführen. Dadurch wird die Fähigkeit des Bausteins verbessert, der Schiene zu folgen. Die Puffereinrichtung, die sich zwischen Baustein und Fahrzeug befindet, um das Gewicht des Fahrzeugs zu tragen und mit Hilfe von Luftfedern eine Pufferfunktion zu erfüllen, sorgt in Verbindung mit den zwei Schubverbindungen dafür, daß jeder Baustein der Schiene auch bei hohen Geschwindigkeiten des Fahr zeugs folgen kann.

Anstelle der vorstehend beschriebenen Aufhängung mit seiner Luftfederung kann auch eine in gleicher Weise angebrachte kom binierte Ausführung einer Luftfederung mit Stoßdämpfern Anwendung finden.

Claims

1. Einzelaufhängesystem für ein durch anziehende Magnete getragenes Fahrzeug (8), das von zumindest einem Paar sich gegenüberliegender Bausteine (1) aus jeweils mindestens einem Elektromagneten (4) und einem Linearmo torläufer (5) getragen wird, mit einem Paar Luftfedern (11), die sich räumlich voneinander getrennt auf dem Bau stein (1) abstützen und mit einem Paar Schubverbindungen (10), die mit einem Ende an den Baustein (1) angelenkt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftfedern (11) an ihrem oberen Ende an einem Federbefestigungsteil (12), das quer zur Fahrtrichtung beweglich mit dem Fahrzeug (8) verbunden ist, befestigt sind und daß die Schubver bindungen (10) mit ihrem anderen Ende an ein Befestigungs glied (14), das quer zur Fahrtrichtung beweglich mit dem Fahrzeug (8) verbunden ist, angelenkt sind.

2. Einzelaufhängesystem nach Anspruch 1, gekennzeich net durch Verbindungsmechanismen (9 ₁, 9 ₂), die an das Fahrzeug (8) und seitlich an den Baustein (1) angelenkt und quer zur Fahrtrichtung der Fahreinheit beweglich sind.

3. Einzelaufhängesystem nach Anspruch 1 oder 2, da durch gekennzeichnet, daß die Luftfedern (11) am vorderen und hinteren Teil des Bausteins (1) angeordnet sind und die zwei Schubverbindungen (10) V-artig vom Befestigungs punkt am Baustein (1) zum Befestigungsglied (14) verlaufen.

4. Einzelaufhängesystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubverbindungen (10) die Schen kel eines in einer im wesentlichen horizontalen Ebene liegenden gleichschenkligen Dreiecks bilden, und daß der Schnittpunkt der Schenkel oberhalb der Mittellinie einer Schiene (6) liegt.