DE3740140C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Radanordnung gemäß dem Ober­ begriff des Patentanspruchs.

Bei derartigen Radanordnungen wird die Drehzahldifferenz von Rädern auf derselben Achse, die durch unterschiedliche Weglängen bei Kurvenfahrt bedingt ist, ausgeglichen.

Dies ist allerdings beim bisherigen Stand der Technik nicht immer und ausreichend der Fall.

Zwillings- und Mehrlingsreifen bei Straßenfahrzeugen ra­ dieren in Kurven, da normalerweise zwar ein Differenzdrehzahlausgleich zwischen linker und rechter Achsseite stattfindet, nicht jedoch zwischen den nebeneinander liegenden Rädern einer Achsseite. Dies hat auch einen negativen Einfluß auf die Lenk- und Bremseigenschaften.

In der DE-PS 4 66 062 wird ein Differenzdrehzahlausgleich auch für die Zwillingsräder einer Achsseite beschrieben.

In der DE-AS 10 18 324 wird eine vergleichbare Anordnung, die nur beim Bremsen und nicht beim Antrieb wirksam ist, beschrieben. In der Praxis wurden diese relativ komplizierten Anordnungen nie verwendet.

Bei Kettenfahrzeugen erfolgt der Differenzdrehzahlaus­ gleich in Kurven durch Abbremsen der Kette auf einer Seite, was dann dazu führt, daß das Kettenfahrzeug einfach herumschwenkt. Fein dosieren läßt sich das allerdings nicht, was ggf. Unfallgefahr für andere Verkehrsteilnehmer bedeuten kann.

Bei Schienenfahrzeugen wird gemäß der bisherigen Praxis der Tatsache, daß das kurveninnere Rad einen kürzeren Weg als das kurvenäußere, bei angetriebenen Achsen keine Rechnung getragen. Demzufolge zieht das kurveninnere Rad bei Fahrt nach vorne, während das kurvenäußere nach hin­ ten zieht. In Extremfällen, wie z. B. in schärferen Kurven, kann die Zugkraft dabei ganz aufgehoben werden und die Antriebsachse durchdrehen. Ferner bewirkt das Nach-Vorne- Ziehen des kurveninneren Rades ein Aufsteigen aus den Schienen, welches auch mit Hilfe des Radreifenprofils nicht verhindert werden kann. Die Schienenfahrzeuge legen grundsätzlich den Weg nicht genau dem Schienenstrang entsprechend zurück. Viel­ mehr beschreiben sie entlang dem Schienenprofil Sinus­ kurven (siehe Fig. 4), was dazu geführt hat, Hochge­ schwindigkeitsstrecken mit einer um zwei Millimeter geringeren Spurweite zu bauen, um die Sinuskurven und eine zur Entgleisung führende Resonanz zu unterdrücken. Diese Maßnahme als solche ist bei den zu erwartenden Geschwindigkeiten der neuen Züge für sich genommen nicht ausreichend. Auch die Entkoppelung der starren Verbindung der Räder untereinander bei nicht angetriebenen Achsen genügt noch nicht.

In der DE-AS 26 14 166 werden Varianten eines Dif­ ferenzdrehzahlausgleichs für angetriebene Achsen von Schienenfahrzeugen dargestellt, die indessen einen relativ hohen baulichen und regeltechnischen Aufwand aufweisen.

In der CH-PS 6 36 811 treibt jeweils ein Motor das Rad einer Radseite an. Werden leistungsstarke Motoren notwendig, fehlt der Platz. Außerdem gibt es Gleichlaufprobleme bei Geradeaus­ fahrt bzw. Regelungsprobleme bei Kurvenfahrt. Die dabei notwendige sehr schnelle Anpassung der Drehzahl auf den gewünschten Wert ist wegen des Trägheitsmoments des ohnehin schon schweren Motors schwierig.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, bei derar­ tigen Radanordnungen die genannten Nachteile zu ver­ meiden und Vorteile im Sinne einer einfachen baulichen und regeltechnischen Gestaltung zu erzielen.

Diese Aufgabe wird gemäß dem Kennzeichenteil des Patent­ anspruchs gelöst.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen ins­ besondere darin, daß die angetriebenen Räder eines Schie­ nenfahrzeugs genau den Weg zurücklegen, den die unter­ schiedlich langen Schienen in Kurven vorgeben. Die volle Zugkraft bleibt erhalten. Auch die Schienenlage des Fahrzeugs wird verbessert.

Demzufolge ist die Gefahr des Entgleisens weiter reduziert. Der Verschleiß an Schienen, Radreifen und Spurkränzen wird erheblich vermindert.

Die sinusförmigen Wege der Räder und damit eine entglei­ sungsfördernde Resonanz auf den Schienen werden dadurch, daß im geeigneten Augenblick eine geringe Verdrehung des einen Rades zum anderenhin durchgeführt wird, vermieden. Bei einer Antischlupfregelung könnte Bremsbetätigung ent­ fallen.

Bei mehrlingsbereiften Rädern von Straßenfahrzeugen ent­ fällt das Radieren der Reifen, was deren Lebensdauer stei­ gert. Auch Straßenlage, Lenk- und Bremseigenschaf­ ten verbessern sich. Der Treibstoffverbrauch sinkt wegen des verringerten Rollwiderstands.

Bei Kettenfahrzeugen ist ein sauberes Anpassen an den Kurvenverlauf möglich, was die Unfallgefahr mindert und ein schnelleres Fortkommen ermöglicht. Außerdem wird der Verschleiß der Ketten bzw. der Ketten­ schuhe reduziert.

Die Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Fig. 1 und 2 zeigen den äußeren Teil 5 nebst inte­ grierten Zahnkranz 4. Der innere Teil, geteilt in die Seg­ mente 1 und 2, umschließt den Zahnkranz 4. Die Segmente werden durch die Schrauben und Bolzen 3 zusammengehalten und tragen zwei Schneckengetriebe (bei leistungsstarken Fahrzeugen können es auch mehr sein), in derem Innern je­ weils ein Elektromotor, der diese antreibt, sitzt. Die Schnecke 6 greift in den Zahnkranz 4, verschiebt ihn, wenn sie sich dreht, und bewegt mit dem Zahnkranz auch den äu­ ßeren Teil des Rades. Das Problem der Energiezuführung und des Gleichlaufs der verhältnismäßig kleinen und leich­ ten Motoren kann als gelöst bezeichnet werden. An den Naben 7 sind Befestigungsbohrungen für die Achse angebracht.

Dreht sich nun infolge eines entsprechenden Impulses die Schnecke 6 ent­ gegen dem Uhrzeigersinn, erfolgt eine Drehung des äußeren Teils in Richtung Uhrzeigersinn. Ein Rollen des Rades in der entgegengesetzten Richtung, sowohl auf der Schiene als auch auf der Straße, wird dadurch reduziert.

Der Energieaufwand für die elektromotorische Verstellung des inneren zum äußeren Radteils ist sehr gering, wenn man wie folgt vorgeht: Das kurvenäußere Rad bleibt in Ruhe. In­ sofern ist der Durchtrieb starr. Das kurveninnere Rad wird so verstellt, indem es dem Kurvenverlauf und der dazu gehöri­ gen kürzeren Weglänge entsprechend nach rückwärts verstellt wird. Dies gilt im Prinzip auch für mehrlingsbereifte Räder von Straßenfahrzeugen. Da diese in der Regel bei angetrie­ benen Achsen schon ein Differentialgetriebe aufweisen, er­ folgt der Ausgleich insofern, als an der Außenkurve das äußere Rad starr verbunden bleibt, während das jeweils in­ nere verstellt wird. Dabei ist zu beachten, daß das kurvenäußere Rad an der In­ nenkurve dasjenige an der Innenseite und nicht dasjenige an der Außenseite ist.

Bei Schienenfahrzeugen, die regelmäßig eine bestimmte, genau vermessene Strecke befahren, können ggf. die Relativbewegungen der Radsegmente zueinander schon im voraus programmiert werden. Bei Straßenfahrzeugen kann an Hand des Lenkeinschlags über Sensoren und Rechner, die an Hand des Kurvenverlaufs die Weg­ länge jedes einzelnen Rades ermitteln, die jeweils erforder­ liche Relativbewegung zwischen Innen- und Außenteil bewirkt werden.

Fig. 3 zeigt die unterschiedlichen Weglängen w₁ und w₂ bei Eisenbahnen in Kurven auf.

Fig. 4 zeigt den tatsächlichen Radweg von Schie­ nenfahrzeugen in Form sinurförmiger Schwingungen, die horizontal erfolgen.

Fig. 5 zeigt die unterschiedlichen Weglängen w₁- w₄, die bei Fahrzeugen mit Zwillingsreifen zurückzu­ legen sind.

Fig. 6 zeigt die Anordnung bei einem Kettenfahr­ zeug.

Claims (1)

1. Radanordnung mit Differenzdrehzahlausgleich mit mindestens einem an einer Achse oder Welle drehbar gehaltenem Rad, wobei das Rad aus Nabe und Radscheibe als inneres Teil sowie aus Felge und/oder Lauffläche als äußeres Teil gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem äußeren Teil (5) und dem inneren Teil des Rades ein Schneckengetriebe (6) angeordnet ist, wobei das am inneren Teil gehaltene Schneckengetriebe (6) mit einem drehzahlsteuerbaren Elektromotor und das demgegenüber drehbar ausgebildete äußere Teil (5) mit dem zugehörigen Zahnkranz versehen ist.