DE3734441A1 - Vorrichtung zur lenkmoment-kompensation eines lenkbaren oder selbstlenkenden rades - Google Patents
Vorrichtung zur lenkmoment-kompensation eines lenkbaren oder selbstlenkenden radesInfo
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- B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Lenkmoment-
Kompensation eines lenkbaren oder selbstlenkenden Rades,
insbesondere für Schienenfahrzeuge, wobei dem angetriebenen
oder gebremsten Rad ein der wirksamen Radumfangskraft proportionales,
durch Radumfangskraft und Lenkrollhalbmesser
bestimmtes Wendemoment von außen aufgeprägt wird.
Durch Radumfangskräfte und Lenkrollhalbmesser entstehende
Lenkmomente werden bisher normalerweise durch Spurstangen
zwischen einander gegenüberliegenden Rädern gegeneinander
geschaltet und damit in ihrer Wirkung aufgehoben. Sind jedoch
(z. B. durch unterschiedliche Radumfangskräfte) die Lenkmomente
an den durch die Spurstangen verbundenen Rädern
nicht gleich, können die Momente nur teilweise kompensiert
werden. Es wurde daher in DE-OS 35 41 732 vorgeschlagen,
eine bei jeder Umfangskraft wirksame Kompensation des Lenkmomentes
dadurch zu erreichen, daß das Reaktionsmoment eines
im Rad befindlichen Untersetzungsgetriebes über Hebel übertragen
und als Kompensationsmoment genutzt wird. Das Reaktionsmoment
des Getriebes ist dem Antriebs- oder Bremsmoment und
folglich der Radumfangskraft stets proportional und deshalb
zur Kompensation des Lenkmomentes gut geeignet. Die technische
Durchführung hat jedoch erhebliche Nachteile, weil
der das Reaktionsmoment führende Teil des Getriebes drehbar
gelagert und das Reaktionsmoment über eine Drehmomentabstützung
(z. B. ein Hebelsystem) auf den Achsträger geleitet
werden muß. Ein Antrieb mit der nach DE-OS 35 41 732
vorgeschlagenen Lenkmoment-Kompensation erfordert deshalb
einen größeren Bauraum und ist erheblich aufwendiger als
ein Antrieb ohne eine solche.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,
die Nachteile der bekannten Vorrichtung zu vermeiden und
eine Vorrichtung zur Lenkmoment-Kompensation zu schaffen,
die vom Vorhandensein eines Untersetzungsgetriebes unabhängig
ist, nicht mehr Bauteile benötigt als eine vergleichbare
Konstruktion ohne Lenkmoment-Kompensation und sich auch
bei kleinen Rädern verwenden läßt.
Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß die Rotationsachse
eines Zahnrades eines Getriebes mit der Schwenkachse des Achsschenkels
fluchtet und dieses Zahnrad mit einem weiteren Zahnrad
kämmt, welches direkt oder über ein zwischengeschaltetes
Getriebe, beispielsweise ein Planetengetriebe, mit dem Laufrad
verbunden ist und daß die im Wälzpunkt des Zahneingriffs
der beiden Zahnräder wirkende Tangentialkraft F t mit dem Betriebswälz
kreisradius r b 1 des erstgenannten Zahnrads ein um
die Schwenkachse wirkendes Kompensationsmoment ergibt, welches
dem durch Radumfangskraft F u und Lenkrollhalbmesser r₁
gebildetes Lenkmoment betragsmäßig gleich aber entgegengesetzt
gerichtet ist.
Vorteilhaft können auch zwei Zahnräder auf einer einzigen,
mit der Schwenkachse des Achsschenkels fluchtenden Welle
angeordnet sein, von denen das eine Zahnrad mit dem Zahnrad
des Abtriebs und das andere Zahnrad mit dem Zahnrad des
Antriebs kämmt.
Zweckmäßig ist das im Achsschenkel angeordnete Zahnrad bei
Vorhandensein eines nachgeschalteten Getriebes mit mindestens
einem von mehreren Lagern im rotierenden Teil des Laufrades
gelagert.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin,
daß ihre Wirkung vom Vorhandensein eines Untersetzungs
getriebes unabhängig ist und daß nicht mehr Bauteile
erforderlich sind als bei einer vergleichbaren Konstruktion
ohne Lenkmoment-Kompensation.
In den Zeichnungen sind beispielsweise Ausführungsformen der
Erfindung schematisch dargestellt und zwar zeigen:
Fig. 1 ein aus drei Kegelzahnrädern bestehendes Getriebe mit
Lenkmoment-Kompensationsvorrichtung,
Fig. 2 eine Vorrichtung gemäß Fig. 1, jedoch ohne ein
Untersetzungsgetriebe,
Fig. 3 ein aus vier Kegelzahnrädern aufgebautes Getriebe
mit Lenkmoment-Kompensationsvorrichtung,
Fig. 4 eine Vorrichtung gemäß Fig. 1, bei welcher das
abtriebsseitige Kegelrad mit einem von zwei Lagern
im rotierenden Teil des Laufrades gelagert ist,
Fig. 5 eine Vorrichtung gemäß Fig. 1, jedoch mit einem
drehrichtungsumkehrenden Untersetzungsgetriebe.
Nach Fig. 1 ist das Rad 12 mit Lagern 15 auf dem Achsschenkel
11 gelagert, welcher um die Schwenkachse 10 schwenkbar an
der Achsbrücke 16 angelenkt ist. Die Achsbrücke 16 ist mit
dem Fahrzeug 17 verbunden. Die in der Achsbrücke 16 gelagerte
Antriebswelle 18 trägt an ihrem Ende ein Kegelzahnrad 19,
welches mit dem als Zwischenrad wirkenden Kegelzahnrad 20
kämmt. Das Zahnrad 10, dessen Rotationsachse mit der Schwenkachse
10 fluchtet, kämmt mit einem weiteren, mit den Lagern
13 und 14 im schwenkbaren Achsschenkel 11 gelagerten Kegelzahnrad
21. Auf der Welle des Zahnrades 21 befindet sich
das innere Zentralrad 22 eines als Untersetzungsgetriebe
wirkenden Umlaufgetriebes. Das Hohlrad 23 dieses Umlaufgetriebes
ist mit dem Achsschenkel 11 drehfest verbunden und die
Planetenräder 24 sind auf dem Planetenradträger 25 gelagert,
der seinerseits mit dem Laufrad 12 drehfest verbunden ist.
Die im Wälzpunkt 26 des Zahneingriffs des als Zwischenrad
wirkenden Zahnrades 20 mit dem Abtriebszahnrad 21 wirkende
Tangentialkraft F t ergibt mit dem Betriebswälzkreisradius
r b 1 des Zahnrades 20 ein auf den schwenkbaren Achsschenkel 11
wirkendes Moment um die Schwenkachse 10. Dieses Moment
ist dem von der Radumfangskraft F u und dem Lenkrollhalbmesser
r₁ gebildeten Lenkmoment entgegengesetzt gerichtet.
Damit die von den Kräften F t und F u verursachten Momente
betragsmäßig gleich sind, muß die folgende Gleichung
erfüllt sein:
In Gleichung (I) bezeichnet
r b 1 den Betriebswälzkreisradius des Zahnrades 20
r b 2 den Betriebswälzkreisradius des Zahnrades 21
r₁ den Lenkrollhalbmesser
r R den wirksamen Radius des Laufrades 12
i das Übersetzungsverhältnis der Drehzahl des Zahnrades 21 zu der Drehzahl des Laufrades 12
r b 2 den Betriebswälzkreisradius des Zahnrades 21
r₁ den Lenkrollhalbmesser
r R den wirksamen Radius des Laufrades 12
i das Übersetzungsverhältnis der Drehzahl des Zahnrades 21 zu der Drehzahl des Laufrades 12
Wenn Gleichung (I) erfüllt ist, ist das Laufrad 12 unabhängig
vom jeweiligen Betriebszustand nach außen von Wendemomenten
um die Schwenkachse 10 vollkommen frei.
Fig. 2, in der gleiche Teile wie in Fig. 1 mit gleichen Bezugszeichen
versehen sind, zeigt eine Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Lenkmoment-Kompensation,
bei der die Welle des Zahnrades 21 ohne ein zwischengeschaltetes
Untersetzungsgetriebe direkt über eine drehsteife,
radial und axial nachgiebige Kupplung 27 mit dem Laufrad 12
verbunden ist. In Gleichung (I) ist bei dieser Ausführungsform
der Wert i = 1 einzusetzen.
Nach Fig. 3, in der gleiche Teile wie in Fig. 1 und 2 mit
gleichen Bezugszeichen versehen sind, sind zwei Zahnräder
28 und 29 auf einer einzigen, mit der Schwenkachse 10 des
Achsschenkels 11 fluchtenden Welle 30 gelagert. Das Zahnrad
29 kämmt mit dem Zahnrad 19 des Antriebs, das Zahnrad 28
kämmt mit dem Zahnrad 21 des Abtriebs.
Die Ausführung nach Fig. 4 unterscheidet sich von der Ausführung
nach Fig. 1 nur dadurch, daß die Welle des Kegelzahnrades
21 mit einem der beiden Lager 31, 32 im rotierenden Teil
25 des Laufrades 12 gelagert ist.
Die Ausführung nach Fig. 5 unterscheidet sich von der Ausführung
nach Fig. 1 nur dadurch, daß - bedingt durch die
Art des eingesetzten Untersetzungsgetriebes mit dem inneren
Zentralrad 22, den im Achsschenkel 11 gelagerten Zwischenrädern
24 und dem mit dem Rad 12 verbundenen Hohlrad 23 -
die Drehrichtung des Zahnrades 21 und des Laufrades 12
gegenläufig sind. Das Zahnrad 20, dessen Rotationsachse mit
der Schwenkachse 10 fluchtet, ist deshalb hier so angeordnet,
daß der Zahneingriff der Zahnräder 20 und 21 oberhalb der
Mittellinie des Laufrades 12 liegt, damit das von der Tangentialkraft
F t verursachte Kompensationsmoment dem von der
Radumfangskraft F u verursachten Lenkmoment entgegengesetzt
gerichtet ist. Die Beträge von Lenk- und Kompensationsmoment
sind gleich, wenn Gleichung (I) erfüllt ist.
Selbstverständlich sind innerhalb der Erfindung mehrere
Variationen möglich. So ist z. B. möglich, anstelle der Kegelzahnräder
miteinander kämmende Stirnzahnräder mit parallelen
Rotationsachsen einzusetzen. Weiterhin können auch anstelle
der Zahnräder Reibräder eingesetzt werden. In allen Fällen muß
aber die Gleichung (I) erfüllt sein, damit das durch die
Tangentialkraft F t verursachte Kompensationsmoment dem durch
die Kraft F u verursachten Lenkmoment betragsmäßig gleich ist.
Claims (3)
1. Vorrichtung für die Lenkmoment-Kompensation eines lenkbaren
oder selbstlenkenden Rades, insbesondere für Schienenfahrzeuge
wobei dem angetriebenen oder gebremsten Rad ein der wirksamen
Radumfangskraft proportionales, durch Radumfangskraft und
Lenkrollhalbmesser bestimmtes Wendemoment von außen aufgeprägt
wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsachse
eines Zahnrades (20) eines Getriebes mit der Schwenkachse
(10) des Achsschenkels (11) fluchtet und dieses Zahnrad (20)
mit einem weiteren Zahnrad (21) kämmt, welches direkt oder über
zwischengeschaltete Getriebe, beispielsweise ein Planetengetriebe
(22-24) mit dem Laufrad (12) verbunden ist und die
im Wälzpunkt (26) der Zahnräder (20) und (21) wirkende Tangentialkraft
(F t) mit dem Betriebswälzkreisradius (r b1) des
Zahnrades (20) ein auf den Achsschenkel (11) wirkendes Kom
pensationsmoment um die Schwenkachse (10) des Achsschenkels
(11) ergibt, welches dem durch Radumfangskraft (F u) und
Lenkrollhalbmesser (r₁) bestimmtes Wendemoment betragsmäßig
gleich aber entgegengesetzt gerichtet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
zwei Zahnräder (28 und 29) auf einer einzigen, mit der
Schwenkachse (10) des Achsschenkels (11) fluchtenden Welle
(30) angeordnet sind, von denen das eine Zahnrad (28) mit
dem Zahnrad (29) des Abtriebs, das andere Zahnrad (29) mit
dem Zahnrad (19) des Antriebs kämmt (Fig. 3).
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Zahnrad (21) bei Vorhandensein eines nachgeschalteten
Getriebes mit mindestens einem (31) von mehreren
Lagern (31, 32) im rotierenden Teil (25) des Laufrades (12)
gelagert ist (Fig. 4).
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873734441 DE3734441A1 (de) | 1987-10-12 | 1987-10-12 | Vorrichtung zur lenkmoment-kompensation eines lenkbaren oder selbstlenkenden rades |
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