DE3033448C2 - Gestell für ein Magnetschwebefahrzeug - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Gestell für ein Magnetschwebefahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bekanntlich bedarf es bei einem durch elektromagnetische Anziehungskräfte freischwebend gehaltenen und geführten Magnetschwebefahrzeug insbesondere aus Gründen des elektrischen Leistungsaufwandes einer Schwebefreiheit bzw. eines Abstandes zwischen den fahrzeugseitigen Elektromagneten und einer zugeordneten stationären Schienenanordnung (als magnetischer Rückschluß) von sehr geringen Werten etwa in der Größe von 5 bis 15 Millimetern. Das Einhalten solcher Schwebefreiheiten nach Maßgabe vorgegebener Fahrkomfortkriterien ist einesteils ein regelungstechnisches und andernteils ein bauliches Problem unter anderem hinsichtlich der Magnetanordnung. Diesbezüglich haben sich Lösungen als brauchbar erwiesen, die Elektromagnete über Federungen vom Fahrzeugaufbau bzw. dem sogenannten Magnet- oder Schwebegestell schwingungsmäßig zu entkoppeln, und zwar im Falle einer relativ großen Anzahl von Ln Fahrzeuglängsrichtung aneinandergereihten Einzelmagneten durch eine einzeln federnd bewegbare Anordnung jedes Elektromagneten. Jedoch kann es demzufolge zu Auslenkungen des einzelnen Elektromagneten bis zum Anschlagen an der Schienenanordnung kommen, denn der einzeln federnd bewegbare Elektromagnet ist ohne besondere Zwangs- bzw. Geradführungen instabil.

Dem läßt sich zwar begegnen durch eine den Elektromagneten in dem Maße fesselnden Federung, daß die aus dessen Auslenkungen resultierenden stabilisierenden Momente größer sind als die den Elektromagneten auslenkenden Momente. Eine solche zugleich stabilisierende Federung im Rahmen vorgegebener Stabilitätskriter^;en (gemäß der DE-OS 26 33 647) kann jedoch nicht ausschließen, daß der Elektromagnet ohne Auslenkung, d. h. auch in stabiler Lage gegenüber seinem Gestell aufgrund von Lagefehlern der Schienenanordnung dieser gegenüber Schräglagen einnimmt, in denen größte Gefahr des Anschlagens an der Schienenanordnung besteht wegen der mit abnehmendem Abs'and im betreffenden Bereich des Elektromagneten zwangsläufig zunehmenden Magnetkräfte. So wird letztlich nach wie vor neben der Einzelmagnetfederung eine mechanische Parallelführung des Elektromagneten in bezug auf sein Gestell bevorzugt Hierbei hat sich gezeigt, daß die durch die Einzelmagnetfederung erst ermöglichte Verminderung der Schwebefreiheit durch unvermeidliche Einbautoleranzen und Deformationen der Parallelführungs- (bzw. Zwangsführungs-)MitteI, des Magnetgestells und des Elektromagneten selbst praktisch wieder zunichte gemacht wird. Praktisch führt also die Summe dieser Kriterien dazu, daß die mit der Einzelmagnetfederung angestrebte geringe Schwebefreiheit nicht eingehalten werden kann, wenn Magnetberührungen an der Schienenanordnung im Regelfall nahezu ausgeschlossen sein sollen. Hinzu kommt, daß naturgemäß bei Einzelmagnetfederung die Lagestabilisierung des Elektromagneten eine Stützbasis, d. h. ein relativ steifes Gestell bedingt, damit die Federung als Stabilisator oder zusätzliche mechanische Zwangsführungsmittel überhaupt wirksam werden können. Folglich wäre unter dem Kriterium eines möglichst geringen Baugewichts des Gestells sogar von einer Einzelmagnetfederung abzusehen. So wird auch gemäß der DE-OS 28 37 191 das Problem der Lageanpassung der Elektromagnete an den Schienenverlauf nicht durch eine in Magnetkraftwirkungsrichtung bewegbare Anordnung der Elektromagnete am Gestell gelöst, sondern stattdessen durch eine leichtere, verwindbare Gefügeanordnung des Gestells. Allerdings weist das Gestell nach wie vor eine große Biegesteifigkeit auf und sind seine einzelnen Träger biegesteif, um den jeweiligen Elektromagneten bezüglich Winkelbewegungen in Nickrichtung lagestabil halten zu können, d. h. um bei der durch Verwinden des Gestells möglichen Lageanpassung des Elektromagneten an den Schienenverlauf destabilisierenden Nickbewegungen desselben mittels des Gestells entgegenwirken zu können. Diese Biegesteifigkeit erfordert natürlich auch einen beträchtlichen Materialaufwand (z. B. durch Profilierung der Gestellträger), das bekannte Gestell kann also unter dem vorgenannten Kriterium geringstmöglichen Baugewichts auch nicht als optimal angesehen werden.

Die im übrigen durch die DE-OS 25 11 382 bekannte paarweise Anordnung von Magneten schwenkbar nach

Art einer Wippe um eine gemeinsame zu ihrer Nickachse parallele Drehachse ermöglicht bloß deren Lageanpassung an die Schienengeometrie.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, ein Gestell von noch geringerem Baugewicht 2 u schaffen.

Diese Aufgabe ist bei einem Magnetschwebefahrzeug der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Art durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst Ein derart aufgebautes Gestell hat nicht nur, wie das durch die vorgenannte DE-OS 28 37 191 bekannte Gestell, eine geringe Verwindungssteifigkeit bzw. hohe Torsionsweichheit. Vielmehr wird diesem bekannten Gestell gegenüber durch den Rückgriff auf die durch die DE-OS 25 11 382 bekannte Anordnung der einzelnen Magnetbaueinheit nach Art einer Wippe, was über die Stromversorgung der beiden Elektromagnete die Möglichkeit einer regelungstechnischen Steuerung der Winkelbewegungen der Magnetbaueinheit in Nickrichtuug eröffnet, der Vorteil erzielt, daß von der Gestellstruktur hinsichtlich der Nickstabilisierung der Elektromagnete keinerlei Biege- oder Schersteifigkeit gefordert wird. Das Gestell gemäß der Erfindung ist somit praktisch bloß unter Festigkeitskriterien entsprechend vorgegebenen Lastanforderungen zu dimensionieren, was im Vergleich zu dem bekannten Gestell zu beträchtlicher Gewichtseinsparung führt

Dies wird im nachfolgenden Ausführungsbeispiel der Erfindung u. a. anhand ihrer in den Unteransprüchen gekennzeichneten Ausgestaltungen weiter verdeutlicht, wozu die Zeichnung perspektivisch von einem Magnetschwebefahrzeug bloß das Gestell für Elektromagnete zeigt, die in üblicher Weise als Trag- und Führungsmagnete 1 bzw. 2 mit zwei nur in Phantomdarstellung angedeuteten äquidistanten, stationären Ankerschienen 3 (als Fahrweg) zusammenwirken bzw. diesen gegenüber das Gestell und damit das Magnetschwebefahrzeug freischwebend halten und führen sollen. Je nach Länge kann der nicht dargestellte Fahrzeugaufbau bzw. Wagenkasten auf mehreren solcher Gestelle, beispielsweise je einem Gestell an den beiden Fahrzeugenden sitzen.

Dieses Gestell soll bloß ein kraftleitendes Bindeglied zwischen dem Fahrzeugaufbau und den Trag-, Führungsmagneten 1 bzw. 2 sowie (nicht dargestellten) Antriebs-, Nottrag-, Notführungs- u. dgl. Organen sein und ist daher allein auf Lasten-Festigkeit dimensioniert. Das Gestell weist nur zwei biegeweiche Querträger 4 auf, die als C-förmige Bügel mit den Schenkeln die vorgenannten Ankerschienen 3 umgreifen. Mittels nur schubsteifer Bindeglieder 5, sog. Schubwände, zwischen den Schenkeln der beiden Querträger 4 wird bloß sichergestellt, daß die Querträger 4 keine Winkelbewegungen in Fahrzeugbewegungsrichtung bzw. Längsrichtung der Ankerschienen 3 ausführen körnen. Die einzigen biegesteifen Teile des Gestells sind aus den Trag-, Führungsmagneten 1 bzw. 2 gebildete tragende und führende Magnetbaueinheiten M_T bzw. Mf, von denen jeweils die einander, bezogen auf die vertikale Fahrc'iuglängsmittelebene, paarweise gegenüberliegenden einem gemeinsamen Querträger 4 zugeordnet sind.

Das Gestell ist somit praktisch zu jeder für eine Lageanpassung der Trag-, Führungsmagnete 1 bzw. 2 bzw. Magnetbaueinheiten Mrbzw. Mf-an den Schienenverlauf nötigen Verwindung in der Lage. Was hierbei die Lagestabilisierung der Magnetbaueinheiten Mt, Mf betrifft, so sind als soiche je zwei unmittelbar aufeinanderfolgende tragende oder führende Einzelmagnete 1,1 bzw. 2,2 über einen biegesteifen Träger 6 gruppiert, welcher über einen Drehzapfen 7 gegenüber dem zugeordneten Querträger 4 nach Art einer Wippe schwenkbar ist. Für die einzelne Magnetbaueinheit Mt, Mf ist folglich sichergestellt, daß sie um eine zu ihrer Nickachse parallele Drehachse, vorzugsweise eine Mittenquerachse, frei winkelbewegbar ist Hierdurch wird ermöglicht, durch entsprechende Regelung der Erregung der beidseitig dieser Drehachse sitzenden Einzelmagnete 1,1 bzw. 2,2 die Winkelbewegungen der Magnetbaueinheit Mt bzw. Mf in Nickrichtung so zu steuern, daß die Magnetbaueinheit gegenüber der zugeordneten Ankerschiene 3 eine (längs-)achsparallele stabile Lage beibehält, also ein Anschlagen an der Ankerschiene 3 durch unkontrolliertes Nicken der Magnetbaueinheit ausgeschlossen ist. Folglich braucht für eine diesbezügliche Lagestabilisierung das Gestell bzw. der jeweilige Querträger 4 keinerlei Stützbasisfunktion zu erfüllen und kann, wie gewählt, biegeweich sein. Da schließlich bei dem gewählten Sitz der Magnetbaueinheiten Mt, Mf an den Enden der Querträgerschenkel durch Spreizen derselben auch leicht Spurweitentoleranzen der Ankerschienenanordnung ausgeglichen werden können, eröffnet insgesamt das vorbeschriebene Gestell die Möglichkeit, die Magnetbaueinheiten Mj, Mf in den wesentlichen Freiheitsgraden »translatorische Magnetbewegungen in der Normalen und Winkelbewegungen in Nickrichtung« den Ankerschienen 3 aktiv nachzuführen. Damit werden geringstmögliche Werte der Schwebefreiheit zwischen den Magnetbaueinheiten Mt, Mf und den Ankerschienen 3 erreicht.

Es bleibt letztlich zu bemerken, daß die Stromsteuerung der Einzelmagnete 1,1 bzw. 2,2 der einzelnen Magnetbaueinheit Mt bzw. Mf in üblicher Weise, z. B. wie in der älteren Patentanmeldung P 3010102.1 beschrieben, geschehen kann. Ein Fahrzeugaufbau kann auf den Querträgern 4 mittels üblicher Luftfedern mit Rollstabilisatoren gelagert sein, wobei man Kraftschluß in Fahrzeuglängsrichtung für die Antriebs- und Bremskräfte über Lenker erreichen kann. Schließlich läßt sich im Falle einer (anstelle des Drehzapfens 7) — aus Gründen der Reduzierung zu regelnder (Magnet-)Massen bevorzugten — federnden Mittenabstützung der einzelnen Magnetbaueinheit ihre dann nötige Rollstabilisation (um die Längsachse) durch eine auch schon in der vorgenannten älteren Patentanmeldung beschriebene Parallel-Lenkeranordnung erreichen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Gestell für ein Magnetschwebefahrzeug, dessen Magnete als in der Magnetkraft geregelte Elektromagnete für das Zusammenwirken mit stationären Schienen an beiden Fahrzeuglängsseiten in, bezogen auf die vertikale Fahrzeuglängsmittelebene, symmetrischen Reihen am Gestell in Magnetkraftwirkungsrichtung bewegbar angeordnet sind, wobei je zwei in Schienenerstreckungsrichtung aneinandergrenzende Einzelmagnete eine Magnetbaueinheit bilden, die um eine zu ihrer Nickachse parallele Drehachse schwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils einander, bezogen auf die Fahrzeuglängsmittelebene, paarweise gegenüberliegenden Magnetbaueinheiten (Mt, Mf) über einen biegeweichen Querträger (4) verbunden sind, wobei in Fahrzeuglängsrichtung jeweils zwei Querträger über nur schubsteife Bindeglieder (5) zusammengefaßt sind.

2. Gestell nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (7) eine Mittenquerachse der Magnetbaueinheit (Mt, Mf) ist.

3. Gestell nach Anspruch 1 für eine stationäre Schienenanordnung aus zwei äquidistant verlaufenden Schienen, dadurch gekennzeichnet, daß der einzelne Querträger (4) ein mit seinen Schenkeln die Schienen (3) wenigstens teilweise umgreifender, U- oder C-förmiger Bügel ist.

4. Gestell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Einzelmagnete (1,1 bzw. 2,2) der Magnetbaueinheit (Mrbzw. Mf) auf einem biegesteifen Träger (6) sitzen.

5. Gestell nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetbaueinheiten (Mt, Mf) an den Querträger- bzw. Bügelschenkeln sitzen.

6. Gestell nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse der einzelnen Magnetbaueinheit (Mt, Mf) ein am zugeordneten Querträger (4) gelagerter <o Drehzapfen (7) ist.

7. Gestell nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Drehachse aufgrund einer punktuellen federnden Mittenabstützung der Magnetbaueinheit bzw. ihres Trägers am zugeordneten Querträger.