EP2477864A1 - Schienenfahrzeug mit querweicher anbindung des wagenkastens am fahrwerk - Google Patents

Schienenfahrzeug mit querweicher anbindung des wagenkastens am fahrwerk

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Publication number
EP2477864A1
EP2477864A1 EP10752821A EP10752821A EP2477864A1 EP 2477864 A1 EP2477864 A1 EP 2477864A1 EP 10752821 A EP10752821 A EP 10752821A EP 10752821 A EP10752821 A EP 10752821A EP 2477864 A1 EP2477864 A1 EP 2477864A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
transverse
vehicle
tilting device
car body
stiffness
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10752821A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Richard Schneider
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alstom Transportation Germany GmbH
Original Assignee
Bombardier Transportation GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bombardier Transportation GmbH filed Critical Bombardier Transportation GmbH
Publication of EP2477864A1 publication Critical patent/EP2477864A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B60G99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • B60G99/002—Suspension details of the suspension of the vehicle body on the vehicle chassis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • 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
    • B61F5/02—Arrangements permitting limited transverse relative movements between vehicle underframe or bolster and bogie; Connections between underframes and bogies
    • B61F5/22—Guiding of the vehicle underframes with respect to the bogies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
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    • B61F5/24—Means for damping or minimising the canting, skewing, pitching, or plunging movements of the underframes
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    • B60G2800/01—Attitude or posture control
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    • B60G2800/0124—Roll-over conditions
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    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2800/00—Indexing codes relating to the type of movement or to the condition of the vehicle and to the end result to be achieved by the control action
    • B60G2800/90—System Controller type
    • B60G2800/91—Suspension Control
    • B60G2800/912—Attitude Control; levelling control
    • B60G2800/9124—Roll-over protection systems, e.g. for warning or control

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle, in particular a rail vehicle, with a vehicle body and a chassis, on which the vehicle body is supported, wherein the vehicle body and the chassis define a vehicle longitudinal direction, a vehicle transverse direction and a vehicle height direction. Between the car body and the
  • Chassis is arranged a tilting device, which is adapted to impart to the car body in a transverse displacement in the vehicle transverse direction a rolling motion about a vehicle longitudinal direction parallel to the roll axis.
  • the car body is usually compared to the wheel units (for example, single wheels, wheel pairs or
  • Radarn resiliently mounted on one or more spring stages.
  • Centrifugal acceleration is caused by curved travel) is performed such that counteracts a rolling movement of the car body to the outside of the bow and it is impressed on a bow-directed inside rolling motion.
  • this counter-rotating roll movement towards the bow serves to increase the so-called tilt comfort for the passengers of the vehicle.
  • a high tendency to inclination is usually understood the fact that the passengers experience the least possible lateral acceleration in the transverse direction of their reference system when traveling on a bend, which is usually due to the installations of the
  • Car body floor, walls, seats, etc.
  • Inclination angle of the car body are usually specified by the operators of a rail vehicle. Evidence of this is provided by national and international standards (such as EN 2299).
  • the roll axis or the instantaneous pole of the roll motion must be comparatively far above the center of gravity of the car body.
  • the suspension in the transverse direction must be made relatively soft, in order to achieve the desired deflections alone with the acting centrifugal force.
  • Such a transverse soft suspension also has a positive effect on the so-called vibration comfort in the transverse direction, since shocks in the transverse direction can be absorbed and damped by the soft suspension.
  • Boundary profile is injured or (to prevent this) only comparatively narrow car bodies can be realized with a reduced transport capacity.
  • this kinematics generates a coupling of the two carriages of a car such that when Ausfschulen of the car body with respect to the chassis one (ie a yaw motion about a parallel to the vehicle height direction yaw axis)7:30verwindeptept occur, which lead to Radentlastept and the
  • Driving speed (thus therefore on the currently resulting lateral acceleration) tuned rolling motion can also be actively influenced or adjusted in the vehicle from EP 1 190 925 A1 by a switched between the car body and the chassis frame actuator.
  • a setpoint for the roll angle of the car body is determined from the current track curvature and the current driving speed, which is then used for setting the roll angle via the actuator.
  • the present invention is therefore based on the object to provide an actuator or a vehicle of the aforementioned type, which or which does not have the above-mentioned disadvantages or at least to a lesser extent and in particular in a simple and reliable manner in a compact, Space-saving design allows a high level of passenger comfort.
  • the present invention solves this problem starting from a vehicle according to the preamble of claim 1 by the features stated in the characterizing part of claim 1.
  • the present invention is based on the technical teaching that allows a simple and reliable way in a compact, space-saving design a high degree of passenger comfort, if one integrates a Querentkopplungs worn in the tilting device, which is a reduction in the transverse stiffness of the Tilting device brings with it (thus reducing the resistance of the tilting device against a pure deflection of the car body in the vehicle transverse direction). It has been shown that with a suitable design of the components of the tilting device or its storage on the chassis side immediately adjacent components (ie
  • a chassis frame or on the carriage box side immediately adjacent components (ie, for example, the car body connected to the car body or - if present - a very compact shapes can be achieved, compared to the known designs without such a transverse decoupling no significant additional space needed.
  • the present invention therefore relates to a vehicle, in particular a rail vehicle, with a vehicle body and a chassis, on which the vehicle body is supported, wherein the vehicle body and the chassis define a vehicle longitudinal direction, a vehicle transverse direction and a vehicle height direction.
  • a tilting device is arranged, which is designed to impart to the car body at a transverse displacement in the vehicle transverse direction, a rolling motion about a vehicle longitudinal direction parallel to the roll axis.
  • the tilting device comprises a transverse decoupling device, wherein the transverse decoupling device is designed to reduce the rigidity of the
  • Tilting device to reduce against a pure transverse displacement of the car body relative to the chassis.
  • the achieved by the Querentkopplungs classroom reduction of the transverse rigidity of the tilting device can basically be chosen arbitrarily large in order to achieve the desired comfort gain.
  • the required reduction of the transverse rigidity depends on the comfort gain to be achieved and the transverse rigidity of the system without the transverse decoupling device.
  • the leads Preferably, the leads
  • Tilting device with unrestricted Querverschiebllchkeit the Querentkopplungs observed in the vehicle transverse direction has a first transverse rigidity and the tilting device with inhibited Querverschiebige the Querentkopplungs observed in
  • Vehicle transverse direction has a second transverse stiffness.
  • the first transverse rigidity is at most 95% of the second transverse rigidity.
  • first is
  • Transverse stiffness 85% of the second transverse stiffness more preferably at most 60% of the second transverse stiffness.
  • the first transverse rigidity is still significantly below these values.
  • the first transverse rigidity is at most 20% of the second transverse rigidity. This can be particularly favorable properties in terms of vibration comfort achieve.
  • the transverse decoupling device has a transverse rigidity in the vehicle transverse direction of at most up to 20 kN / mm.
  • the transverse rigidity is at most up to 10 kN / mm, more preferably at most up to 2 kN / mm.
  • the transverse decoupling device can in principle be integrated in any suitable manner and at any suitable location in the tilting device.
  • the transverse decoupling device has at least one transverse decoupling unit, which is arranged in the region of the connection of the tilting device to the chassis.
  • the transverse decoupling unit for example, in a particularly space-saving manner can be integrated directly into the (usually designed as a pivot bearing) bearing the tilting device on the chassis.
  • the transverse decoupling unit can be arranged in the region of the connection of the tilting device to the wagon body. Even at this point, particularly compact designs can be achieved which do not appreciably increase the space requirement compared to conventional vehicles (if at all).
  • the Querentkopplungsü example in a particularly space-saving manner directly into the (usually designed as a pivot bearing) storage of the tilting device on the car body or - if available - one connected to the car body
  • the transverse decoupling unit is additionally or alternatively arranged between two components of the tilting device.
  • one or more of the components of the tilting device for example, the swivel lever of a roll support seated on the torsion shaft
  • the transverse decoupling can be designed to be cross-elastic in order to realize the transverse decoupling.
  • the transverse decoupling device can in principle be designed in any suitable manner in order to introduce the desired additional transverse elasticity into the tilting device.
  • the transverse decoupling device has at least one transverse decoupling unit, which comprises a bearing element and an elastic coupling element.
  • the bearing element supports a component of the tilting device in
  • Vehicle transverse direction displaceable in particular freely displaceable, while the coupling element of a deflection of the mounted by the bearing element component of the tilting device in the vehicle transverse direction opposed to a resistance.
  • the course of the resistance to the transverse deflection can basically be selected in any suitable manner.
  • the resistance profile at least partially
  • a design is provided in which the resistance to the deflection in the vehicle transverse direction increases with increasing deflection, preferably increases progressively.
  • the resistance to the deflection in the vehicle transverse direction increases with increasing deflection, preferably increases progressively.
  • the resistance to the deflection in the vehicle transverse direction increases with increasing deflection, preferably increases progressively.
  • the reduction achieved by the coupling element of the transverse rigidity of the tilting device can basically be chosen arbitrarily large in order to achieve the desired comfort gain.
  • the coupling element in the vehicle transverse direction has a third
  • Vehicle transverse direction has a fourth transverse stiffness, wherein the third transverse stiffness is smaller, in particular significantly lower than the fourth transverse stiffness.
  • the third transverse rigidity amounts to at most 95% of the fourth transverse rigidity.
  • the third transverse rigidity is preferably at most 85% of the fourth transverse rigidity, more preferably at most 60% of the fourth transverse rigidity.
  • the third transverse rigidity is still significantly below these values, for example at a maximum of 20% of the fourth transverse rigidity. This can be particularly favorable properties in terms of
  • the bearing element and the elastic coupling element can be arranged spatially separated from each other, so therefore to different components of
  • Tilting device act.
  • the bearing element and the elastic complement are integrated in a common assembly, possibly even formed by a single element, both functions (transverse sliding storage and resistance to transverse deflection) provides.
  • the transverse decoupling device in preferred variants of the vehicle according to the invention, provision is made for the transverse decoupling device to have at least one unit which is resilient and / or damping in the vehicle transverse direction, advantageously to achieve a favorable characteristic of the transverse rigidity of the tilting device.
  • the resilient in the vehicle transverse direction and / or damping unit can in principle be constructed in any suitable manner. In particular, it can work according to any mode of action. Thus, for example, a hydraulic, pneumatic or mechanical action principle as well as any combinations thereof may be provided.
  • the resilient and / or damping unit preferably comprises at least one plastic element, in particular one
  • At least one rubber layer spring comprise, since in this way particularly favorable stiffness characteristics can be achieved with a high rigidity in the direction of layering and a low rigidity transverse to the direction of laminating.
  • the tilting device may be constructed in any suitable manner apart from the transverse decoupling device.
  • two double-acting hydraulic cylinders may be provided with counter-coupled work spaces in a known manner, the carriage box side articulation points are offset (in a plane perpendicular to the vehicle longitudinal axis) to the vehicle center.
  • Vehicle is the tilting device provided in the manner of a conventional roll support with the vehicle center inclined towards the handlebars.
  • the tilting device therefore preferably comprises at least torsion element, two pivoting levers and two handlebars, wherein the torsion element extends in the vehicle transverse direction, the two pivot levers spaced from each other, in particular in the region of the two ends of the
  • Torsion element are attached to the torsion element and each a link is articulated at a free end of the pivot lever.
  • the two links are arranged offset at their ends facing the car body relative to their ends facing the landing gear to a vehicle longitudinal center plane.
  • the transverse decoupling unit preferably comprises in each case at least one section of the pivoting lever which is resilient in the vehicle transverse direction, wherein the resilient section can be formed by at least one section of the pivoting lever designed in the manner of a leaf spring.
  • the resilient portion is formed by at least two arranged in the manner of a vehicle transverse direction parallel guide leaf spring elements, wherein between the two leaf spring elements at least one damping element, in particular a rubber element, may be arranged to achieve a particularly favorable characteristic of the transverse stiffness.
  • the present invention further relates to a tilting device for the arrangement between a chassis and a car body supported thereon of a vehicle, in particular a rail vehicle, which as a tilting device with
  • Figure 1 is a schematic sectional view of a preferred embodiment of the vehicle according to the invention with a preferred embodiment of the tilting device according to the invention;
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of the tilting device of the vehicle of Figure 1;
  • Figure 3 is a schematic perspective view of another preferred embodiment
  • FIG. 4 is a schematic perspective view of another preferred embodiment
  • Figure 5 is a schematic perspective view of another preferred embodiment
  • Figure 6 is a schematic perspective sectional view of a detail of
  • FIGS. 1 and 2 a first preferred exemplary embodiment of the vehicle according to the invention in the form of a rail vehicle 101 will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • the vehicle 101 comprises a car body 102 which is supported in the region of its two ends on a chassis in the form of a bogie 103.
  • a chassis in the form of a bogie 103.
  • the present invention may be used in conjunction with other configurations in which the body is supported on a chassis only.
  • a vehicle coordinate system x, y, z (given by the wheel-uplift plane of the bogie 103) is indicated, in which the x-coordinate is the longitudinal direction of the rail vehicle 101, the y-coordinate is the transverse direction of the rail vehicle 101 and the z-coordinate indicate the height direction of the rail vehicle 101.
  • the bogie 103 comprises two wheel units in the form of wheelsets 103.1, 103.2, on each of which a bogie frame 103.4 is supported via a primary suspension 103.3.
  • the car body 102 is in turn via a secondary suspension 103.5 on the
  • the primary suspension 103.3 and the secondary suspension 103.5 are simplified in FIG. 1 as coil springs. It is understood, however, that the primary suspension 103.3 or secondary suspension 103.5 can be any suitable spring device. Especially at the
  • Secondary suspension 103.2 is preferably a well-known
  • Air suspension or the like. 2 shows in a perspective view as a detail of the vehicle 101, a tilting device 104 in the region of each bogie 103 kinematically parallel to the Sekundärfederung 103.5 between the bogie frame 103.4 and connected to the car body 102 (not shown) Wagenkastentraverse in the following manner described in more detail.
  • the tilting device 104 comprises a well-known anti-roll support 105, which is connected on the one hand to the bogie frame 103.4 and on the other hand to the car body 102.
  • the roll support 105 comprises a torsion arm in the form of a first pivot lever 105.1 and a second torsion arm in the form of a second pivot lever 105.2.
  • the two levers 05.1 and 105.2 sit on both sides of the longitudinal center plane (xz plane) of the vehicle 101 in each case non-rotatably on the ends of a torsion shaft 105.3 of the roll support 105.
  • the torsion shaft 105.3 extends into
  • Transverse direction (y-direction) of the vehicle 101 and is rotatably mounted in bearing blocks 105.4, which in turn are connected to the bogie frame 103.2.
  • a first link 105.5 is articulated
  • a second link 105.6 is articulated.
  • the roll support 105 is pivotally connected to the car body part of the car body 102.
  • Vehicle center are offset and their longitudinal axes intersect at a point MP, which lies in the longitudinal center plane (xz plane) of the vehicle.
  • a point MP which lies in the longitudinal center plane (xz plane) of the vehicle.
  • Vehicle longitudinal axis 101 .1 parallel rolling axis defined, which passes through the point MP.
  • the point of intersection MP of the longitudinal axes of the links 105.5, 105.6 forms the instantaneous pole of a rolling movement of the car body 102 about this roll axis.
  • the roll support 105 allows in a well-known manner a synchronous on both sides of the vehicle compression of the secondary suspension 103.2, while a pure Rolling movement about the roll axis or the instantaneous pole MP prevented. Furthermore, as can be seen in particular from FIG. 1, a kinematics with a combined movement of a rolling movement about the roll axis or the instantaneous pole MP and a transverse movement in the direction of the vehicle transverse axis due to the inclination of the links 105.5, 105.6 by the roll support 105 (y). Axis) (as indicated in Figure 1 by the dashed contour 106). It is understood that the intersection MP and thus the roll axis due to the predetermined by the handlebars 105.5, 105.6 kinematics at a deflection of the car body 102 from the neutral position usually also sideways emigrated.
  • the vehicle 101 in the present example can comprise an actuator in order to provide the adjusting movements required for this purpose (as indicated by the dashed contour 107 in FIG is).
  • the actuator 107 is then attached to the bogie frame 103.4 and the car body 102 for this purpose.
  • Vehicles a coupling of the two chassis of a car such that at
  • Rolling support 105 of the tilting device 104 a Querentkopplungs adopted 105 7, which in the region of the connection of the roll support 105 on the swivel frame 103.4
  • the transverse decoupling device 105.7 is formed by two transverse decoupling units 105.8 of the bearing blocks 05.4.
  • the Querentkopplungstician 05.8 each include a rubber layer spring 105.9. which forms the base of the bearing blocks 105.4 connected to the bogie frame 103.4.
  • the rubber layer spring 105.9 is arranged so that its layering direction in
  • Vehicle height direction (z-direction) runs. Accordingly, the rubber layer spring 105.9 has a comparatively low transverse rigidity in the vehicle transverse direction.
  • the transverse stiffness is the
  • Rubber layer spring 105.9 about 20% of its rigidity in the vehicle height direction. It is understood, however, that in other variants of the invention, the already mentioned hereby deviating relationships between these two stiffnesses over the
  • the transverse rigidity of the respective rubber layer spring 105.9 is about 1 kN / mm, so that the total transverse rigidity of the transverse decoupler 105.7 is about 2 kN / mm.
  • any other transverse stiffness values can be selected.
  • a transverse rigidity with almost 0 kN / mm can be provided.
  • the use of the rubber layer springs 105.9 entails the advantage that they form both a bearing element and a coupling element for the purposes of the present invention in an extremely space-saving manner. So they assume both the storage and (within certain limits) leadership and the elastic coupling of the tilting device 105.7 on the bogie frame 103.4.
  • the rubber layer springs 105.9 have in the present example also in
  • Vehicle longitudinal direction a correspondingly low rigidity. It is understood, however, that in other variants of the vehicle according to the invention can also be provided that, for example, on (in the vehicle longitudinal direction front and rear) stops a corresponding leadership can be achieved, which the movement in
  • the rubber layer springs 105.9 integrate (thanks to their internal friction in the plastic) also the function of a damping device. In addition, they put one Querauslenkung depending on the design against a steadily or possibly even progressively increasing resistance, which has a positive effect on ride comfort, as minor transverse shocks (ie shocks in the vehicle transverse direction) can be readily absorbed without further ado, while larger transverse joints can be braked comparatively gently (without it for example, must come to a hard start against a stop or the like).
  • the transverse decoupling device 105.7 introduces into the tilting device 104 an additional transverse displaceability of the vehicle body 102 relative to the bogie 103 in the vehicle transverse direction.
  • the overall transverse stiffness of the tilting device 105.7 is unrestrained Querverschiebige the rubber layer springs 105.9 in
  • Vehicle transverse direction at a first transverse stiffness while in the case of a
  • Vehicle transverse direction is at a second transverse stiffness.
  • this first transverse rigidity is less than 20% of the second transverse rigidity, which makes it possible to achieve particularly favorable properties with regard to vibration comfort. It is understood, however, that in other variants of the invention, the already mentioned hereby deviating relationships between the first and second
  • Transverse stiffness on the properties of the rubber coating springs 105.9 can be adjusted.
  • the rubber layer spring 105.9 is arranged at the base of the bearing blocks 105.4. It is understood, however, that in other variants of the invention can also be provided that a rubber layer spring is integrated into the bearing blocks 105.4. For example, it may be provided that a correspondingly shaped rubber layer spring is inserted between the torsion shaft 105.3 and the bearing shell of the respective bearing block 105.4. Hereby, a particularly compact and space-saving design can be achieved.
  • FIG. 1 A further advantageous embodiment of the tilting device 204 according to the invention is shown in FIG.
  • the tilting device 204 corresponds in its basic design and operation of the tilting device 104 of Figure 1 and 2, in particular it can be used instead of the tilting device 104 in the vehicle 101, so that only the differences should be discussed here.
  • identical components are provided with the same reference numerals, while similar components are provided with reference numerals increased by 100. Unless otherwise stated below, with regard to the features, functions and advantages of these components, reference is made to the above statements
  • Bearing blocks 205.4 rigidly connected to the bogie frame 103.4, while the torsion shaft 105.3 in the vehicle transverse direction (over a sufficiently large distance) freely displaceable and thus form a bearing element of the tilting device 204 in the context of the present invention.
  • the elastic coupling element which defines the transverse rigidity of the Querentkopplungs issued 205.7 and the transverse movement of the tilting device 204 corresponding resistance opposite, formed by a separate, tethered in the region of the first lever arm 105.1 spring 205.10, at its other end to the bogie frame 103.4 connected and thus supported against this.
  • any other arrangement of the coupling element may be selected.
  • it can be arranged in the region of the bearing blocks 205.4 and, if appropriate, be supported on these.
  • FIG. 3 A further advantageous embodiment of the tilting device 304 according to the invention is shown in FIG.
  • the tilting device 304 corresponds in its basic design and operation of the tilting device 104 of Figure 1 and 2, in particular, it can be used instead of the tilting device 104 in the vehicle 101, so that only the differences should be discussed here.
  • identical components provided with the identical reference numerals, while similar components are provided with increased by the value 200 reference numerals. Unless otherwise stated below, with regard to the features, functions and advantages of these components, reference is made to the above statements
  • Bearing blocks 305.4 rigidly connected to the bogie frame 103.4, wherein they fix the torsion shaft 105.3 also in the vehicle transverse direction.
  • the Querentkopplungsticianen 305.8 are formed by rubber layer springs 305.9, on the one hand at the
  • the rubber layer springs 305.9 are identical to the
  • Rubber layer springs 105.9 designed to first embodiment, so reference is explicitly made to the above statements in terms of their properties.
  • FIGS. 5 and 6 A further advantageous embodiment of the tilting device 404 according to the invention is shown in FIGS. 5 and 6.
  • the tilting device 404 corresponds in its basic design and operation of the tilting device 104 of Figure 1 and 2, in particular, it can be used instead of the tilting device 104 in the vehicle 101, so that only the differences should be discussed here.
  • identical components are provided with the identical reference numerals, while similar components are provided with reference numerals increased by the value 300. Unless otherwise stated below, with regard to the features, functions and advantages of these components, reference is made to the above statements
  • the transverse decoupling units are formed by transversely elastic designed sections 405.8 of the (identically designed) lever arms 405.1 and 405.2, as will be described below with reference to the first lever arm 405.1.
  • the lever arm 405.1 for this purpose comprises two sections 405.1 1, which are spaced apart in the transverse direction of the vehicle, and which are in the form of a leaf spring (whose sections are arranged substantially parallel to one another).
  • Main extension planes (in the unloaded state shown in Figure 6) are perpendicular to the pivot axis of the torsion shaft 105.3. Accordingly, the portions 405.1 1 can exert a correspondingly large torsional moment on the torsion shaft 105.3, while they are perpendicular to their main extension planes, ie in FIG.
  • Vehicle transverse direction are elastic and thus the transverse elasticity of
  • elastic damping element such as a rubber element or the like may be arranged, as indicated in Figure 6 by the dash-dotted contour 409.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, mit einem Wagenkasten (102) und einem Fahrwerk (103), auf dem der Wagenkasten (102) abgestützt ist, wobei der Wagenkasten (102) und das Fahrwerk (103) eine Fahrzeuglängsrichtung, eine Fahrzeugquerrichtung und eine Fahrzeughöhenrichtung definieren. Zwischen dem Wagenkasten (102) und dem Fahrwerk (103) ist eine Neigeeinrichtung (104) angeordnet, die dazu ausgebildet ist, dem Wagenkasten (102) bei einer Querverschiebung in Fahrzeugquerrichtung eine Wankbewegung um eine zur Fahrzeuglängsrichtung parallele Wankachse aufzuprägen. Die Neigeeinrichtung (104) umfasst eine Querentkopplungseinrichtung (105.7), die dazu ausgebildet ist, die Steifigkeit der Neigeeinrichtung (104) gegen, eine reine Querverschiebung des Wagenkastens (102) gegenüber dem Fahrwerk (103) zu reduzieren. Die Erfindung betrifft weiterhin eine entsprechende Neigeeinrichtung (104).

Description

Schienenfahrzeug mit querweicher Anbindung des Wagenkastens am Fahrwerk
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, mit einem Wagenkasten und einem Fahrwerk, auf dem der Wagenkasten abgestützt ist, wobei der Wagenkasten und das Fahrwerk eine Fahrzeuglängsrichtung, eine Fahrzeugquerrichtung und eine Fahrzeughöhenrichtung definieren. Zwischen dem Wagenkasten und dem
Fahrwerk ist eine Neigeeinrichtung angeordnet, die dazu ausgebildet ist, dem Wagenkasten bei einer Querverschiebung in Fahrzeugquerrichtung eine Wankbewegung um eine zur Fahrzeuglängsrichtung parallele Wankachse aufzuprägen.
Bei Schienenfahrzeugen - aber auch bei anderen Fahrzeugen - ist der Wagenkasten in der Regel gegenüber den Radeinheiten (beispielsweise Einzelrädern, Radpaaren oder
Radsätzen) über eine oder mehrere Federstufen federnd gelagert. Nicht zuletzt aufgrund der stetig steigenden Anforderungen an die Sicherheit der Fahrzeuge, den Komfort für die Passagiere sowie die Transportkapazität und die Lebensdauer der Fahrzeuge treten unter fahrdynamischen Gesichtspunkten mehrere Probleme auf.
So bedingt die bei Bogenfahrt auftretende, quer zur Fahrbewegung und damit quer zur Fahrzeuglängsachse wirkende Zentrifugalbeschleunigung wegen des vergleichsweise hoch liegenden Schwerpunkts des Wagenkastens die Tendenz des Wagenkastens, sich gegenüber den Radeinheiten nach bogenaußen zu neigen, mithin also eine
Wankbewegung um eine zur Fahrzeuglängsachse parallele Wankachse auszuführen.
Solche Wankbewegungen sind oberhalb bestimmter Grenzwerte zum einen dem
Fahrkomfort abträglich. Zum anderen bringen sie die Gefahr einer Verletzung des zulässigen Lichtraumprofils sowie im Hinblick auf die Kippsicherheit und damit auch die Entgleisungssicherheit die Gefahr unzulässiger einseitiger Radentlastungen mit sich. Um dies zu verhindern, werden bei modernen Schienenfahrzeugen häufig Wankstabilisatoren sowie aktive oder passive Neigesysteme eingesetzt, welche übermäßigen Wank- bzw. Neigebewegungen entgegenwirken sowie den Wank- bzw. Neigewinkel und die Wankachse des Fahrzeugs auf einen dem jeweiligen Fahrzustand angepassten, möglichst weit gehend optimierten Wert einstellen. Ein derartiger Ansatz ist beispielsweise aus der
EP 1 190 925 A1 bekannt (deren gesamte Offenbarung hierin durch Bezugnahme eingeschlossen wird). Die genannten Wankstabilisatoren sind in verschiedenen hydraulisch oder rein mechanisch wirkenden Ausführungen bekannt. Häufig kommt eine sich quer zur Fahrzeuglängsrichtung erstreckende Torsionswelle zum Einsatz. Auf dieser Torsionswelle sitzen zu beiden Seiten der Fahrzeuglängsachse drehfest angebrachte Hebel, die sich in Fahrzeuglängsrichtung erstrecken. Diese Hebel sind wiederum mit Lenkern oder dergleichen verbunden, welche kinematisch parallel zu den Federeinrichtungen des Fahrzeugs angeordnet sind. Beim Einfedern der Federeinrichtungen des Fahrzeugs werden die auf der Torsionswelle sitzenden Hebel über die mit ihnen verbundenen Lenker in eine Drehbewegung versetzt.
Bei dem aus der EP 1 190 925 A1 bekannten Schienenfahrzeug sind die oberen Enden der beiden Lenker des Wankstabilisators (in einer senkrecht zur Fahrzeuglängsachse verlaufenden Ebene) zur Fahrzeugmitte hin versetzt. Hierdurch wird der Wagenkasten bei einer Auslenkung in Fahrzeugquerrichtung (wie sie beispielsweise durch die
Zentrifugalbeschleunigung bei Bogenfahrt verursacht wird) derart geführt, dass einer Wankbewegung des Wagenkastens nach bogenaußen entgegengewirkt und ihm eine nach bogeninnen gerichtete Wankbewegung aufgeprägt wird.
Diese gegenläufige Wankbewegung nach bogeninnen dient unter anderem dazu, den so genannten Neigungskomfort für die Passagiere des Fahrzeugs zu erhöhen. Unter einem hohen Neigungskomfort wird dabei üblicherweise die Tatsache verstanden, dass die Passagiere bei Bogenfahrt eine möglichst geringe Querbeschleunigung in Querrichtung ihres Bezugssystems erfahren, welches in der Regel durch die Einbauten des
Wagenkastens (Boden, Wände, Sitze etc.) definiert ist. Durch die aus der Wankbewegung resultierende Neigung des Wagenkastens nach bogeninnen nehmen die Passagiere (je nach Grad der Neigung) zumindest einen Teil der im erdfesten Bezugssystem tatsächlich wirkenden Querbeschleunigung lediglich als erhöhte Beschleunigung in Richtung des Fahrzeugbodens wahr, die in der Regel als weniger störend bzw. unangenehm empfunden wird.
Die maximal zulässigen Werte für die im Bezugssystem der Passagiere wirkende
Querbeschleunigung (und die daraus letztlich resultierenden Sollwerte für die
Neigungswinkel des Wagenkastens) werden in der Regel von den Betreibern eines Schienenfahrzeugs vorgegeben. Anhaltspunkte hierfür liefern auch nationale und internationale Normen (wie beispielsweise die EN 2299).
Hierbei ist es bei dem aus der EP 1 190 925 A1 bekannten Fahrzeug möglich, ein rein passives System zu realisieren, bei dem die Komponenten der Federung und der Wankstabilisatoren so aufeinander abgestimmt sind, dass die gewünschte Neigung des Wagenkastens alleine durch die bei Bogenfahrt wirkende Querbeschleunigung erzielt wird.
Für eine solche passive Lösung muss zum einen die Wankachse bzw. der Momentanpol der Wankbewegung vergleichsweise weit oberhalb des Schwerpunktes des Wagenkastens liegen. Zum anderen muss die Federung in Querrichtung vergleichsweise weich ausgeführt werden, um alleine mit der wirkenden Zentrifugalkraft die gewünschten Auslenkungen zu erzielen. Eine solche querweiche Federung wirkt sich auch positiv auf den so genannten Schwingungskomfort in Querrichtung aus, da Stöße in Querrichtung durch die weiche Federung aufgenommen und gedämpft werden können.
Diese passiven Lösungen haben jedoch den Nachteil, dass aufgrund der querweichen Federung und des hoch liegenden Momentanpols im Normalbetrieb aber auch in nicht planmäßigen Situationen (z. B. einem unvorhergesehenen Halt des Fahrzeugs in einem Gleisbogen mit starker Gleisüberhöhung) vergleichsweise große Querauslenkungen in Querrichtung resultieren, durch die entweder das typischerweise vorgegebene
Begrenzungsprofil verletzt wird oder (um dies zu verhindern) nur vergleichsweise schmale Wagenkästen mit einer reduzierten Transportkapazität realisiert werden können.
Zwar kann das Problem der großen Auslenkungen für die Erzielung eines bestimmten Wankwinkels durch eine Verlagerung der Wankachse bzw. des Momentanpols in Richtung der Radaufstandsebene reduziert werden, sodass sich der Momentanpol relativ nahe an den Schwerpunkt (auf einen Abstand von ca. 0.3 bis 1 m) hin verlagert. Hierdurch können aber passiv nur noch deutlich geringere Wankwinkel erzielt werden. Mithin versteift das System hierdurch in Querrichtung zusätzlich (da im Wankstabilisatorsystem in der Regel ohnehin alle Lagerungen sehr steif ausgeführt sind), sodass nicht nur Abstriche im
Neigungskomfort, sondern auch Abstriche im Schwingungskomfort hingenommen werden müssen.
Zudem erzeugt diese Kinematik eine Koppelung der beiden Fahrwerke eines Wagens derart, dass bei Ausdrehbewegungen des Wagenkastens bezüglich des Fahrwerks ein (also einer Gierbewegung um eine zur Fahrzeughöhenrichtung parallele Gierachse) Fahrzeugverwindungen auftreten, welche zu Radentlastungen führen und die
Entgleisungssicherheit beeinträchtigen können. Bei Doppelstockfahrzeugen kann der Momentanpol zudem sehr nahe am Oberdeck des Wagens liegen, was den Komfort im Oberdeck deutlich verschlechtert. Die auf die Krümmung des aktuell durchfahrenen Gleisbogens und die aktuelle
Fahrgeschwindigkeit (mithin also auf die aktuell hieraus resultierende Querbeschleunigung) abgestimmte Wankbewegung kann bei dem Fahrzeug aus der EP 1 190 925 A1 auch aktiv durch einen zwischen den Wagenkasten und den Fahrwerksrahmen geschalteten Aktuator beeinflusst bzw. eingestellt werden. Hierbei wird aus der aktuellen Gleiskrümmung und der aktuellen Fahrgeschwindigkeit ein Sollwert für den Wankwinkel des Wagenkastens ermittelt, der dann für die Einstellung des Wankwinkels über den Aktuator genutzt wird.
Diese Variante eröffnet zwar die Möglichkeit quersteifere Systeme mit geringerer
Querauslenkung zu realisieren. Sie hat jedoch den Nachteil, dass der Schwingungskomfort durch die über den Aktuator eingebrachte Quersteifigkeit leidet, sodass beispielsweise Querstöße am Fahrwerk (beispielsweise beim Überfahren von Weichen oder Störstellen im Gleis) weniger gedämpft in der Wagenkasten eingeleitet werden.
Um zumindest die Nachteile hinsichtlich des Schwingungskomforts durch eine quersteife Federung zu kompensieren, wird in der WO 90/03906 A1 für ein passives System vorgeschlagen, kinematisch in Serie zu der Neige- bzw. Wankkompensationseinrichtung eine querweiche zusätzliche Federstufe einzubringen. Diese Lösung hat jedoch den Nachteil, dass sie zum einen durch die zusätzlichen Komponenten den erforderlichen Bauraum erhöht. Zum anderen bestehen auch hier dann wieder die oben geschilderten Probleme hinsichtlich der großen Querauslenkungen bzw. der reduzierten
Transportkapazität.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen Aktuator bzw. ein Fahrzeug der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, welche bzw. welches die oben genannten Nachteile nicht oder zumindest in geringerem Maße aufweist und insbesondere auf einfache und zuverlässige Weise bei kompakter, Platz sparender Gestaltung einen hohes Maß an Komfort für die Passagiere ermöglicht.
Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe ausgehend von einem Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.
Der vorliegenden Erfindung liegt die technische Lehre zu Grunde, dass man auf einfache und zuverlässige Weise bei kompakter, Platz sparender Gestaltung einen hohes Maß an Komfort für die Passagiere ermöglicht, wenn man eine Querentkopplungseinrichtung in die Neigeeinrichtung integriert, welche eine Herabsetzung der Quersteifigkeit der Neigeeinrichtung mit sich bringt (mithin also den Widerstand der Neigeeinrichtung gegen eine reine Auslenkung des Wagenkastens in Fahrzeugquerrichtung reduziert). Es hat sich gezeigt, dass bei geeigneter Gestaltung der Komponenten der Neigeeinrichtung oder deren Lagerung an den fahrwerksseitig unmittelbar angrenzenden Komponenten (also
beispielsweise einem Fahrwerksrahmen) bzw. an den wagenkastenseitig unmittelbar angrenzenden Komponenten (also beispielsweise dem Wagenkasten oder - sofern vorhanden - einer mit dem Wagenkasten verbundenen Wagenkastentraverse) eine sehr kompakte Gestalten erzielt werden kann, die gegenüber den bekannten Gestaltungen ohne eine derartige Querentkopplung keinen nennenswerten zusätzlichen Bauraum benötigt.
Durch diese zusätzliche Querelastizität der Neigeeinrichtung wird insbesondere der Schwingungskomfort verbessert. Zudem kann ein Ausdrehen des Wagenkastens bezüglich des Fahrwerks in der Querentkopplungseinrichtung aufgenommen werden, ohne zusätzliche Verwindung zu erzeugen. Zusätzlich lässt sich auch mit aktiven Systemen der Komfort bzw. das Schwingungsverhalten im oberen Teil von Fahrzeugen besser regeln. Dies ist insbesondere Doppelstockwagen von Vorteil.
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung daher ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, mit einem Wagenkasten und einem Fahrwerk, auf dem der Wagenkasten abgestützt ist, wobei der Wagenkasten und das Fahrwerk eine Fahrzeuglängsrichtung, eine Fahrzeugquerrichtung und eine Fahrzeughöhenrichtung definieren. Zwischen dem Wagenkasten und dem Fahrwerk ist eine Neigeeinrichtung angeordnet, die dazu ausgebildet ist, dem Wagenkasten bei einer Querverschiebung in Fahrzeugquerrichtung eine Wankbewegung um eine zur Fahrzeuglängsrichtung parallele Wankachse aufzuprägen. Die Neigeeinrichtung umfasst eine Querentkopplungseinrichtung, wobei die Querentkopplungseinrichtung dazu ausgebildet ist, die Steifigkeit der
Neigeeinrichtung gegen eine reine Querverschiebung des Wagenkastens gegenüber dem Fahrwerk zu reduzieren.
Die durch die Querentkopplungseinrichtung erzielte Reduktion der Quersteifigkeit der Neigeeinrichtung kann grundsätzlich beliebig groß gewählt werden, um den gewünschten Komfortgewinn zu erzielen. Grundsätzlich richtet sich die erforderliche Reduktion der Quersteifigkeit nach dem zu erzielenden Komfortgewinn sowie der Quersteifigkeit des Systems ohne die Querentkopplungseinrichtung. Vorzugsweise führt die
Querentkopplungseinrichtung in die Neigeeinrichtung eine Querverschiebllchkeit des Wagenkastens bezüglich des Fahrwerks in Fahrzeugquerrichtung ein, wobei die
Neigeeinrichtung bei ungehemmter Querverschiebllchkeit der Querentkopplungseinrichtung in Fahrzeugquerrichtung eine erste Quersteifigkeit aufweist und die Neigeeinrichtung bei gehemmter Querverschieblichkeit der Querentkopplungseinrichtung in
Fahrzeugquerrichtung eine zweite Quersteifigkeit aufweist. Die erste Quersteifigkeit beträgt dabei höchstens 95% der zweiten Quersteifigkeit. Vorzugsweise beträgt erste
Quersteifigkeit 85% der zweiten Quersteifigkeit, weiter vorzugsweise höchstens 60% der zweiten Quersteifigkeit. Bevorzugt wird die erste Quersteifigkeit noch deutlich unter diesen Werten. Bei vorteilhaften Varianten der Erfindung liegt die erste Quersteifigkeit bei maximal 20% der zweiten Quersteifigkeit. Hiermit lassen sich besonders günstige Eigenschaften hinsichtlich des Schwingungskomforts erzielen.
Bei weiteren bevorzugten Varianten der Erfindung mit besonders günstigen Eigenschaften hinsichtlich des Schwingungskomforts weist die die Querentkopplungseinrichtung in Fahrzeugquerrichtung eine Quersteifigkeit von höchstens bis zu 20 kN/mm auf.
Vorzugsweise liegt die Quersteifigkeit bei höchstens bis zu 10 kN/mm, weiter vorzugsweise bei höchstens bis zu 2 kN/mm.
Die Querentkopplungseinrichtung kann grundsätzlich auf beliebige geeignete Weise und an beliebiger geeigneter Stelle in der Neigeeinrichtung integriert sein. Vorzugsweise weist die Querentkopplungseinrichtung wenigstens eine Querentkopplungseinheit auf, die im Bereich der Anbindung der Neigeeinrichtung an dem Fahrwerk angeordnet ist. Hiermit können besonders kompakte Gestaltungen realisiert werden. So kann die Querentkopplungseinheit beispielsweise in besonders Platz sparender Weise unmittelbar in die (in der Regel als Schwenklagerung ausgeführte) Lagerung der Neigeeinrichtung an dem Fahrwerk integriert werden.
Zusätzlich oder alternativ kann die Querentkopplungseinheit im Bereich der Anbindung der Neigeeinrichtung an dem Wagenkasten angeordnet sein. Auch an dieser Stelle lassen sich besonders kompakte Gestaltungen erzielen, welche den Bauraumbedarf gegenüber herkömmlichen Fahrzeugen (sofern überhaupt) nicht nennenswert erhöhen. So kann die Querentkopplungseinheit beispielsweise in besonders Platz sparender Weise unmittelbar in die (in der Regel als Schwenklagerung ausgeführte) Lagerung der Neigeeinrichtung an dem Wagenkasten oder - sofern vorhanden - einer mit dem Wagenkasten verbundenen
Wagenkastentraverse integriert werden.
Bei weiteren, besonders einfach und zumindest nahezu ohne zusätzlichen Bauraumbedarf zu realisierenden Gestaltungsvarianten ist die Querentkopplungseinheit zusätzlich oder alternativ zwischen zwei Komponenten der Neigeeinrichtung angeordnet. Beispielsweise können eine oder mehrere der Komponenten der Neigeeinrichtung (beispielsweise die auf der Torsionsweile sitzenden Schwenkhebel einer Wankstütze) entsprechend querelastisch ausgebildet werden, um die Querentkopplung zu realisieren.
Die Querentkopplungseinrichtung kann grundsätzlich in beliebiger geeigneter Weise gestaltet sein, um die gewünschte zusätzliche Querelastizität in die Neigeeinrichtung einzubringen. Vorzugsweise weist die Querentkopplungseinrichtung wenigstens eine Querentkopplungseinheit auf, die ein Lagerelement und ein elastisches Koppelelement umfasst. Das Lagerelement lagert eine Komponente der Neigeeinrichtung in
Fahrzeugquerrichtung verschieblich, insbesondere frei verschieblich, während das Koppelelement einer Auslenkung der durch das Lagerelement gelagerten Komponente der Neigeeinrichtung in Fahrzeugquerrichtung einen Widerstand entgegengesetzt. Der Verlauf des Widerstands gegen die Querauslenkung kann grundsätzlich auf beliebige geeignete Weise gewählt sein. So kann der Widerstandsverlauf zumindest abschnittsweise
(zumindest nahezu) konstant, zumindest abschnittsweise ansteigend sowie zumindest abschnittsweise abfallend gestaltet sein.
Vorzugsweise ist eine Gestaltung vorgesehen, bei welcher der Widerstand gegen die Auslenkung in Fahrzeugquerrichtung mit zunehmender Auslenkung ansteigt, vorzugsweise progressiv ansteigt. Hiermit lassen sich hinsichtlich des Schwingungskomforts besonders günstige Charakteristiken der Quersteifigkeit der Neigeeinrichtung erzielen, bei denen erst mit zunehmender Auslenkung ein erheblicher Widerstand entgegengesetzt wird, sodass beispielsweise ein abruptes Anlaufen gegen einen mechanischen Anschlag oder dergleichen vermieden werden kann.
Die durch das Koppelelement erzielte Reduktion der Quersteifigkeit der Neigeeinrichtung kann grundsätzlich beliebig groß gewählt werden, um den gewünschten Komfortgewinn zu erzielen. Bevorzugt weist das Koppelelement in Fahrzeugquerrichtung eine dritte
Quersteifigkeit, während das Lagerelement in einer Richtung quer zur
Fahrzeugquerrichtung eine vierte Quersteifigkeit aufweist, wobei die dritte Quersteifigkeit geringer ist, insbesondere deutlich geringer ist, als die vierte Quersteifigkeit. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die dritte Quersteifigkeit höchstens 95% der vierten Quersteifigkeit beträgt. Vorzugsweise liegt die dritte Quersteifigkeit bei höchstens 85% der vierten Quersteifigkeit, weiter vorzugsweise bei höchstens 60% der vierten Quersteifigkeit. Bei besonders vorteilhaften Varianten der Erfindung liegt die dritte Quersteifigkeit noch deutlich unter diesen Werten, beispielsweise bei maximal 20% der vierten Quersteifigkeit. Hiermit lassen sich besonders günstige Eigenschaften hinsichtlich des
Schwingungskomforts erzielen.
Das Lagerelement und das elastische Koppelelement können räumlich getrennt voneinander angeordnet sein, mithin also auf unterschiedliche Komponenten der
Neigeeinrichtung bzw. unterschiedliche Abschnitte einer der Komponenten der
Neigeeinrichtung wirken. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch vorgesehen sein kann, dass das Lagerelement und das elastische Komplement in einer gemeinsamen Baugruppe integriert sind, gegebenenfalls sogar von einem einzigen Element gebildet sind, welches beide Funktionen (querverschiebliche Lagerung und Widerstand gegen Querauslenkung) zur Verfügung stellt.
Bei bevorzugten Varianten des erfindungsgemäßen Fahrzeugs ist vorgesehen, dass die Querentkopplungseinrichtung wenigstens eine in Fahrzeugquerrichtung federnde und/oder dämpfende Einheit aufweist, in vorteilhafter Weise eine günstige Charakteristik der Quersteifigkeit der Neigeeinrichtung zu erzielen. Die in Fahrzeugquerrichtung federnde und/oder dämpfende Einheit kann dabei grundsätzlich in beliebiger geeigneter Weise aufgebaut sein. Insbesondere kann sie nach einem beliebigen Wirkprinzip arbeiten. So können beispielsweise ein hydraulisches, pneumatisches oder mechanisches Wirkprinzip sowie beliebige Kombinationen hieraus vorgesehen sein.
Wegen der besonders einfachen und robusten Gestaltung umfasst die federnde und/oder dämpfende Einheit bevorzugt wenigstens ein Kunststoffelement, insbesondere ein
Gummielement. Insbesondere kann die federnde und/oder dämpfende Einheit
insbesondere wenigstens eine Gummischichtfeder umfassen, da sich hiermit besonders günstige Steifigkeitscharakteristiken mit einer hohen Steifigkeit in Schichtungsrichtung und einer geringen Steifigkeit quer zur Schichtungsrichtung erzielen lassen.
Die Neigeeinrichtung kann abgesehen von der Querentkopplungseinrichtung in beliebiger geeigneter Weise aufgebaut sein. So können beispielsweise in bekannter Weise zwei doppelt wirkende Hydraulikzylinder mit gegenläufig gekoppelten Arbeitsräumen vorgesehen sein, deren wagenkastenseitige Anlenkpunkte (in einer senkrecht zur Fahrzeuglängsachse verlaufenden Ebene) zur Fahrzeugmitte hin versetzt sind. Bei wegen der einfachen und robusten Konstruktion besonders vorteilhaften Varianten des erfindungsgemäßen
Fahrzeugs ist die Neigeeinrichtung nach Art einer herkömmlichen Wankstütze mit zur Fahrzeugmitte hin geneigten Lenkern vorgesehen. Die Neigeeinrichtung umfasst daher vorzugsweise wenigstens Torsionselement, zwei Schwenkhebel sowie zwei Lenker, wobei das Torsionselement in Fahrzeugquerrichtung verläuft, die beiden Schwenkhebel voneinander beabstandet, insbesondere im Bereich der beiden Enden des
Torsionselements, an dem Torsionselement befestigt sind und je ein Lenker an einem freien Ende eines der Schwenkhebel angelenkt ist. Die beiden Lenker sind an ihren dem Wagenkasten zugewandten Enden gegenüber ihren dem Fahrwerk zugewandten Enden zu einer Fahrzeuglängsmittenebene hin versetzt angeordnet.
Bevorzugt umfasst die Querentkopplungseinheit hierbei dann jeweils wenigstens einen in Fahrzeugquerrichtung federnden Abschnitt des Schwenkhebels, wobei der federnde Abschnitt durch wenigstens einen nach Art einer Blattfeder gestalteten Abschnitt des Schwenkhebels gebildet sein kann. Hierdurch lässt sich eine besonders Platz sparende Querentkopplung erzielen. Weiter vorzugsweise ist der federnde Abschnitt durch wenigstens zwei nach Art einer in Fahrzeugquerrichtung wirkenden Parallelführung angeordnete Blattfederelemente gebildet, wobei zwischen den beiden Blattfederelementen wenigstens ein Dämpfungselement, insbesondere ein Gummielement, angeordnet sein kann, um eine besonders günstige Charakteristik der Quersteifigkeit zu erzielen.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Neigeeinrichtung zur Anordnung zwischen einem Fahrwerk und einem darauf abgestützten Wagenkasten eines Fahrzeugs, insbesondere eines Schienenfahrzeugs, die als Neigeeinrichtung mit
Querentkopplungseinrichtung mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen und Vorteilen ausgebildet ist. Insoweit wird daher lediglich auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen bzw. der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs mit einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Neigeeinrichtung;
Figur 2 eine schematische perspektivische Ansicht der Neigeeinrichtung des Fahrzeugs aus Figur 1 ;
Figur 3 eine schematische perspektivische Ansicht einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Neigeeinrichtung; Figur 4 eine schematische perspektivische Ansicht einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Neigeeinrichtung;
Figur 5 eine schematische perspektivische Ansicht einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Neigeeinrichtung;
Figur 6 eine schematische perspektivische Schnittansicht eines Details der
Neigeeinrichtung aus Figur 5.
Erstes Ausführunqsbeispiel
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrzeugs in Form eines Schienenfahrzeugs 101 beschrieben.
Das Fahrzeug 101 umfasst einen Wagenkasten 102, der im Bereich seiner beiden Enden jeweils auf einem Fahrwerk in Form eines Drehgestells 103 abgestützt ist. Es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Erfindung auch in Verbindung mit anderen Konfigurationen eingesetzt werden kann, bei denen der Wagenkasten lediglich auf einem Fahrwerk abgestützt ist.
Zum einfacheren Verständnis der nachfolgenden Erläuterungen ist in den Figuren ein (durch die Radaufstandsebene des Drehgestells 103 vorgegebenes) Fahrzeug- Koordinatensystem x,y,z angegeben, in dem die x-Koordinate die Längsrichtung des Schienenfahrzeugs 101 , die y-Koordinate die Querrichtung des Schienenfahrzeugs 101 und die z-Koordinate die Höhenrichtung des Schienenfahrzeugs 101 bezeichnen.
Das Drehgestell 103, umfasst zwei Radeinheiten in Form von Radsätzen 103.1 , 103.2, auf denen sich jeweils über eine Primärfederung 103.3 ein Drehgestellrahmen 103.4 abstützt. Der Wagenkasten 102 ist wiederum über eine Sekundärfederung 103.5 auf dem
Drehgestellrahmen 103.4 abgestützt. Die Primärfederung 103.3 und die Sekundärfederung 103.5 sind in Figur 1 vereinfachend als Schraubenfedern dargestellt. Es versteht sich jedoch, dass es sich bei der Primärfederung 103.3 bzw. Sekundärfederung 103.5 um eine beliebige geeignete Federeinrichtung handeln kann. Insbesondere bei der
Sekundärfederung 103.2 handelt es sich bevorzugt um eine hinlänglich bekannte
Luftfederung oder dergleichen. Die Figur 2 zeigt in einer perspektivischen Ansicht als Detail des Fahrzeugs 101 eine Neigeeinrichtung 104, die im Bereich eines jeden Drehgestells 103 kinematisch parallel zu der Sekundärfederung 103.5 zwischen dem Drehgestellrahmen 103.4 und einer mit dem Wagenkasten 102 verbundenen (nicht näher dargestellten) Wagenkastentraverse in der nachfolgend noch näher beschriebenen Weise wirkt.
Wie insbesondere der Figur 2 zu entnehmen ist umfasst die Neigeeinrichtung 104 eine hinlänglich bekannte Wankstütze 105, die einerseits mit dem Drehgestellrahmen 103.4 und andererseits mit dem Wagenkasten 102 verbunden ist.
Wie Figur 2 zu entnehmen ist, umfasst die Wankstütze 105 einen Torsionsarm in Form eines ersten Schwenkhebels 105.1 und einen zweiten Torsionsarm in Form eines zweiten Schwenkhebels 105.2. Die beiden Hebel 05.1 und 105.2 sitzen zu beiden Seiten der Längsmittenebene (xz-Ebene) des Fahrzeugs 101 jeweils drehfest auf den Enden einer Torsionswelle 105.3 der Wankstütze 105. Die Torsionswelle 105.3 erstreckt sich in
Querrichtung (y-Richtung) des Fahrzeugs 101 und ist drehbar in Lagerblöcken 105.4 gelagert, die ihrerseits mit dem Drehgestellrahmen 103.2 verbunden sind. An dem freien Ende des ersten Hebels 105.1 ist ein erster Lenker 105.5 angelenkt, während an dem freien Ende des zweiten Hebels 105.2 ein zweiter Lenker 105.6 angelenkt ist. Über die beiden Lenker 105.5, 105.6 ist die Wankstütze 105 gelenkig mit der Wagenkastentraverse des Wagenkastens 102 verbunden.
In den Figuren 1 und 2 ist der Zustand in der Neutralstellung des Fahrzeugs 101 dargestellt, welche sich bei einer Fahrt in einem geraden und nicht verwundenen Gleis 06 ergibt. In dieser Neutralstellung verlaufen die beiden Lenker 105.5, 105.6 in der Schnittebene der Figur 1 (yz-Ebene) im vorliegenden Beispiel derart zur Hochachse (z-Achse) des Fahrzeugs 101 geneigt, dass ihre oberen (am Wagenkasten 102 angelenkten) Enden zur
Fahrzeugmitte hin versetzt sind und sich ihre Längsachsen in einem Punkt MP schneiden, der in der Längsmittenebene (xz-Ebene) des Fahrzeugs liegt. Durch die Lenker 105.5, 105.6 ist in hinlänglich bekannter Weise eine (in der Neutralstellung') zur
Fahrzeuglängsachse 101 .1 parallel verlaufende Wankachse definiert, welche durch den Punkt MP verläuft. Der Schnittpunkt MP der Längsachsen der Lenker 105.5, 105.6 bildet mit anderen Worten den Momentanpol einer Wankbewegung des Wagenkastens 102 um diese Wankachse.
Die Wankstütze 105 erlaubt in hinlänglich bekannter Weise ein auf beiden Seiten des Fahrzeugs synchrones Einfedern der Sekundärfederung 103.2, während sie eine reine Wankbewegung um die Wankachse bzw. den Momentanpol MP verhindert. Weiterhin ist, wie insbesondere Figur 1 zu entnehmen ist, aufgrund der Schrägstellung der Lenker 105.5, 105.6 durch die Wankstütze 105 eine Kinematik mit einer kombinierten Bewegung aus einer Wankbewegung um die Wankachse bzw. den Momentanpol MP und einer Querbewegung in Richtung der Fahrzeugquerachse (y-Achse) vorgegeben (wie dies in Figur 1 durch die gestrichelte Kontur 106 angedeutet ist). Hierbei versteht es sich, dass der Schnittpunkt MP und damit die Wankachse aufgrund der durch die Lenker 105.5, 105.6 vorgegebenen Kinematik bei einer Auslenkung des Wagenkastens 102 aus der Neutralstellung in der Regel ebenfalls seitlich auswandert.
Um den Wankwinkel des Wagenkastens 102 um die Wankachse bzw. den Momentanpol MP aktiv einsteilen zu können, kann das Fahrzeug 101 im vorliegenden Beispiel einen Aktuator umfassen, um die hierfür erforderlichen Stellbewegungen zur Verfügung stellen (wie dies in Figur 1 durch die gestrichelte Kontur 107 angedeutet ist). Der Aktuator 107 ist hierzu dann an dem Drehgestellrahmen 103.4 sowie dem Wagenkasten 102 befestigt.
Wie insbesondere der Figur 1 zu entnehmen ist, liegt die Wankachse bzw. der
Momentanpols MP in der Höhenrichtung vergleichsweise nahe an dem Schwerpunkt SP des Wagenkastens 102. Hierdurch versteift das System bei herkömmlichen Fahrzeugen in Querrichtung, sodass bei diesen herkömmlichen Fahrzeugen neben Abstrichen im
Neigungskomfort vor allen Dingen Nachteile im Schwingungskomfort für die Passagiere hingenommen werden müssen.
Zudem erzeugt diese in Fahrzeugquerrichtung steife Kinematik bei herkömmlichen
Fahrzeugen eine Koppelung der beiden Fahrwerke eines Wagens derart, dass bei
Ausdrehbewegungen des Wagenkastens bezüglich des Fahrwerks Verwindungen im Wagenkasten auftreten, welche zu Radentlastungen führen und die Entgleisungssicherheit beeinträchtigen können. Bei herkömmlichen Doppelstockfahrzeugen kann der
Momentanpol MP zudem sehr nahe am Oberdeck des Wagens liegen, wodurch sich der Komfort gerade im Oberdeck deutlich verschlechtert.
Um diesen Nachteilen herkömmlicher Fahrzeuge entgegenzuwirken, umfasst die
Wankstütze 105 der Neigeeinrichtung 104 eine Querentkopplungseinrichtung 105 7, die im Bereich des Anschlusses der Wankstütze 105 an dem Drehgesteilrahmen 103.4
angeordnet ist. Die Querentkopplungseinrichtung 105.7 ist von zwei Querentkopplungseinheiten 105.8 der Lagerblöcke 05.4 gebildet. Die Querentkopplungseinheit 05.8 umfassen jeweils eine Gummischichtfeder 105.9. welche die an dem Drehgestellrahmen 103.4 angebundene Basis der Lagerblöcke 105.4 bildet.
Die Gummischichtfeder 105.9 ist so angeordnet, dass ihre Schichtungsrichtung in
Fahrzeughöhenrichtung (z-Richtung) verläuft. Demgemäß weist die Gummischichtfeder 105.9 in der Fahrzeugquerrichtung eine vergleichsweise geringe Quersteifigkeit auf.
während sie demgegenüber in der Fahrzeughöhenrichtung eine vergleichsweise hohe Steifigkeit aufweist. Im vorliegenden Beispiel beträgt die Quersteifigkeit der
Gummischichtfeder 105.9 etwa 20% ihrer Steifigkeit in der Fahrzeughöhenrichtung. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch die bereits erwähnten hiervon abweichenden Verhältnisse zwischen diesen beiden Steifigkeiten über die
Eigenschaften der Gummischichtfedern 105.9 eingestellt werden können.
Im vorliegenden Beispiel liegt die Quersteifigkeit der jeweiligen Gummischichtfeder 105.9 bei etwa 1 kN/mm, sodass die Gesamt-Quersteifigkeit der Querentkopplungseinrichtung 105.7 bei etwa 2 kN/mm liegt. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch beliebige andere Quersteifigkeitswerte gewählt werden können.
Insbesondere kann auch eine Quersteifigkeit mit nahezu 0 kN/mm vorgesehen sein.
Die Verwendung der Gummischichtfedern 105.9 bringt dem einen Vorteil mit sich, dass sie in äußerst Platz sparender Weise sowohl ein Lagerelement als auch ein Kopplungselement im Sinne der vorliegenden Erfindung bilden. So übernehmen sie sowohl die Lagerung und (in gewissen Grenzen) Führung als auch die elastische Ankopplung der Neigeeinrichtung 105.7 an dem Drehgestellrahmen 103.4.
Die Gummischichtfedern 105.9 weisen im vorliegenden Beispiel auch in
Fahrzeuglängsrichtung eine entsprechend geringe Steifigkeit auf. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten des erfindungsgemäßen Fahrzeuges auch vorgesehen sein kann, dass beispielsweise über (in Fahrzeuglängsrichtung vordere und hintere) Anschläge eine entsprechende Führung erzielt werden kann, welche die Bewegung in
Fahrzeuglängsrichtung einschränkt. Ebenso kann eine solche Führung über eine V-förmige Gestaltung der Gummischichtfedem erzielt werden.
Die Gummischichtfedem 105.9 integrieren (dank ihrer inneren Reibung im Kunststoff) zudem noch die Funktion einer Dämpfungseinrichtung. Zudem setzten sie einer Querauslenkung je nach Ausführung einen stetig oder gegebenenfalls sogar progressiv ansteigenden Widerstand entgegen, was sich positiv auf den Fahrkomfort auswirkt, da kleinere Querstöße (also Stöße in Fahrzeugquerrichtung) ohne Weiteres unverzüglich aufgenommen werden können, während größere Querstöße vergleichweise sanft abgebremst werden können (ohne dass es beispielsweise zu einem harten Anlaufen gegen einen Anschlag oder dergleichen kommen muss).
Die durch die Querentkopplungseinrichtung 105.7 ist in die Neigeeinrichtung 104 eine zusätzliche Querverschieblichkeit des Wagenkastens 102 bezüglich des Drehgestells 103 in Fahrzeugquerrichtung eingeführt. Die Gesamt-Quersteifigkeit der Neigeeinrichtung 105.7 liegt bei ungehemmter Querverschieblichkeit der Gummischichtfedern 105.9 in
Fahrzeugquerrichtung bei einer ersten Quersteifigkeit, während sie im Falle einer
Hemmung der Querverschieblichkeit der Gummischichtfedern 05.9 in
Fahrzeugquerrichtung bei einer zweiten Quersteifigkeit liegt. Im vorliegenden Beispiel beträgt diese erste Quersteifigkeit weniger als 20% der zweiten Quersteifigkeit, wodurch sich besonders günstige Eigenschaften hinsichtlich des Schwingungskomforts erzielen lassen. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch die bereits erwähnten hiervon abweichenden Verhältnisse zwischen der ersten und zweiten
Quersteifigkeit über die Eigenschaften der Gummischichtfedern 105.9 eingestellt werden können.
Durch diese mit der Querentkopplungseinrichtung 105.7 in die Neigeeinrichtung 104 eingebrachte zusätzliche Querelastizität wird zum einen der Schwingungskomfort gegenüber herkömmlichen Fahrzeugen ohne eine derartige Querentkopplungseinrichtung verbessert. Zudem kann ein Ausdrehen des Wagenkastens 102 bezüglich des Drehgestells 103 in der Querentkopplungseinrichtung 105.7 aufgenommen werden, ohne zusätzliche Verwindung im Wagenkasten 102 zu erzeugen. Weiterhin kann hierdurch der Komfort bzw. das Schwingungsverhalten gerade im oberen Teil des Wagenkastens verbessert werden, was insbesondere bei Doppelstockwagen von Vorteil ist.
Im vorliegenden Beispiel ist die Gummischichtfeder 105.9 an der Basis der Lagerblöcke 105.4 angeordnet. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch vorgesehen sein kann, dass eine Gummischichtfeder in die Lagerblöcke 105.4 integriert ist. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass eine entsprechend zylinderförmig gestaltete Gummischichtfeder zwischen die Torsionswelle 105.3 und die Lagerschale des jeweiligen Lagerblocks 105.4 eingebracht ist. Hiermit kann eine besonders kompakte und Platz sparende Gestaltung erzielt werden. Zweites Ausführunqsbeispiel
Eine weitere vorteilhafte Ausführung der erfindungsgemäßen Neigeeinrichtung 204 ist in Figur 3 dargestellt. Die Neigeeinrichtung 204 entspricht dabei in ihrer grundsätzlichen Gestaltung und Funktionsweise der Neigeeinrichtung 104 aus Figur 1 und 2, insbesondere kann sie anstelle der Neigeeinrichtung 104 in dem Fahrzeug 101 eingesetzt werden, sodass hier lediglich auf die Unterschiede eingegangen werden soll. Insbesondere sind identische Komponenten mit den identischen Bezugszeichen versehen, während gleichartige Komponenten mit um den Wert 100 erhöhten Bezugszeichen versehen sind. Sofern nachfolgend nichts Anderweitiges ausgeführt wird, wird hinsichtlich der Merkmale, Funktionen und Vorteile dieser Komponenten auf die obigen Ausführungen im
Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel verwiesen.
Der Unterschied zur Ausführung aus Figur 1 und 2 besteht in der Gestaltung der
Querentkopplungseinrichtung 205.7. So sind bei diesem Ausführungsbeispiel die
Lagerblöcke 205.4 starr mit dem Drehgestellrahmen 103.4 verbunden, während sie die Torsionswelle 105.3 in Fahrzeugquerrichtung (über eine ausreichend große Strecke) frei verschieblich lagern und somit ein Lagerelement der Neigeeinrichtung 204 im Sinne der vorliegenden Erfindung bilden.
Im vorliegenden Beispiel ist das elastische Koppelelement, welches die Quersteifigkeit der Querentkopplungseinrichtung 205.7 definiert und der Querbewegung der Neigeeinrichtung 204 einen entsprechenden Widerstand entgegengesetzt, durch eine separate, im Bereich des ersten Hebelarms 105.1 angebundene Feder 205.10 gebildet, die an ihrem anderen Ende mit dem Drehgestellrahmen 103.4 verbunden und somit gegen diesen abgestützt ist.
Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung eine beliebige andere Anordnung des Koppelelementes gewählt sein kann. Insbesondere kann es im Bereich der Lagerblöcke 205.4 angeordnet sein und sich gegebenenfalls an diesen abstützen.
Drittes Ausführunqsbeispiel
Eine weitere vorteilhafte Ausführung der erfindungsgemäßen Neigeeinrichtung 304 ist in Figur 4 dargestellt. Die Neigeeinrichtung 304 entspricht dabei in ihrer grundsätzlichen Gestaltung und Funktionsweise der Neigeeinrichtung 104 aus Figur 1 und 2, insbesondere kann sie anstelle der Neigeeinrichtung 104 in dem Fahrzeug 101 eingesetzt werden, sodass hier lediglich auf die Unterschiede eingegangen werden soll. Insbesondere sind identische Komponenten mit den identischen Bezugszeichen versehen, während gleichartige Komponenten mit um den Wert 200 erhöhten Bezugszeichen versehen sind. Sofern nachfolgend nichts Anderweitiges ausgeführt wird, wird hinsichtlich der Merkmale, Funktionen und Vorteile dieser Komponenten auf die obigen Ausführungen im
Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel verwiesen.
Der Unterschied zur Ausführung aus Figur 1 und 2 besteht lediglich in der Anordnung der Querentkopplungseinrichtung 305.7. So sind bei diesem Ausführungsbeispiel die
Lagerblöcke 305.4 starr mit dem Drehgestellrahmen 103.4 verbunden, wobei sie die Torsionswelle 105.3 auch in Fahrzeugquerrichtung fixieren. Die Querentkopplungseinheiten 305.8 sind durch Gummischichtfedern 305.9 gebildet, die einerseits an der
Wagenkastentraverse des Wagenkastens 102 und an denen andererseits die Lenker 105.5 und 105.6 angelenkt sind. Die Gummischichtfedern 305.9 sind identisch zu den
Gummischichtfedern 105.9 bis ersten Ausführungsbeispiel gestaltet, sodass hinsichtlich ihrer Eigenschaften explizit auf die obigen Ausführungen verwiesen wird.
Viertes Ausführunqsbeispiel
Eine weitere vorteilhafte Ausführung der erfindungsgemäßen Neigeeinrichtung 404 ist in Figur 5 und 6 dargestellt. Die Neigeeinrichtung 404 entspricht dabei in ihrer grundsätzlichen Gestaltung und Funktionsweise der Neigeeinrichtung 104 aus Figur 1 und 2, insbesondere kann sie anstelle der Neigeeinrichtung 104 in dem Fahrzeug 101 eingesetzt werden, sodass hier lediglich auf die Unterschiede eingegangen werden soll. Insbesondere sind identische Komponenten mit den identischen Bezugszeichen versehen, während gleichartige Komponenten mit um den Wert 300 erhöhten Bezugszeichen versehen sind. Sofern nachfolgend nichts Anderweitiges ausgeführt wird, wird hinsichtlich der Merkmale, Funktionen und Vorteile dieser Komponenten auf die obigen Ausführungen im
Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel verwiesen.
Der Unterschied zur Ausführung aus Figur 1 und 2 besteht wiederum in der Gestaltung der Querentkopplungseinrichtung 405.7. So sind bei diesem Ausführungsbeispiel die
Lagerblöcke 305.4 wiederum starr mit dem Drehgestellrahmen 103.4 verbunden, wobei sie die Torsionswelle 105.3 auch in Fahrzeugquerrichtung fixieren. Zum anderen sind die Querentkopplungseinheiten durch querelastisch gestaltete Abschnitte 405.8 der (identisch gestalteten) Hebelarme 405.1 und 405.2 gebildet, wie nachfolgend anhand des ersten Hebelarms 405.1 beschrieben wird. Wie Figur 6 zu entnehmen ist, umfasst der Hebelarm 405.1 zu diesem Zweck zwei in Fahrzeugquerrichtung voneinander beanstandete, blattfederartig gestaltete Abschnitte 405.1 1 , deren (zueinander im Wesentlichen parallel angeordnete)
Haupterstreckungsebenen (im in Figur 6 dargestellten unbelasteten Zustand) senkrecht zur Schwenkachse der Torsionswelle 105.3 verlaufen. Demgemäß können die Abschnitte 405.1 1 entsprechend großes Torsionsmoment auf die Torsionswelle 105.3 ausüben, während sie, dass sie senkrecht zu ihren Haupterstreckungsebenen, also in
Fahrzeugquerrichtung elastisch ausgebildet sind und damit die Querelastizität der
Querentkopplungseinrichtung 405.7 gewährleisten.
Durch die parallele Anordnung der beiden Blattfedern 405.1 1 ist eine Parallelführung innerhalb des Hebelarm des 405.1 realisiert. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung gegebenenfalls auch lediglich ein entsprechend blattfederartig gestalteter Abschnitt ausreichen kann. Ebenso können aber auch mehr als zwei blattfederartig gestaltete Abschnitte vorgesehen sein, wie dies in Figur 6 durch die gestrichelte Kontur 408 angedeutet ist.
Um eine zusätzliche Dämpfung zu erzielen, kann zwischen den beiden Blattfedern 405.1 1 elastisches Dämpfungselement, beispielsweise ein Gummielement oder dergleichen, angeordnet sein, wie dies in Figur 6 durch die strichzweipunktierte Kontur 409 angedeutet ist.
Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend ausschließlich anhand von Beispielen für Schienenfahrzeuge beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung auch in Verbindung mit beliebigen anderen Fahrzeugen zum Einsatz kommen kann.

Claims

Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, mit
- einem Wagenkasten (102) und
- einem Fahrwerk (103), auf dem der Wagenkasten (102) abgestützt ist, wobei
- der Wagenkasten (102) und das Fahrwerk (103) eine Fahrzeuglängsrichtung, eine Fahrzeugquerrichtung und eine Fahrzeughöhenrichtung definieren und
- zwischen dem Wagenkasten (102) und dem Fahrwerk (103) eine Neigeeinrichtung (104; 204; 304; 404) angeordnet ist, die dazu ausgebildet ist, dem Wagenkasten (102) bei einer Querverschiebung in Fahrzeugquerrichtung eine Wankbewegung um eine zur Fahrzeuglängsrichtung parallele Wankachse aufzuprägen,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Neigeeinrichtung (104; 204; 304; 404) eine Querentkopplungseinrichtung
(105.7; 205.7; 305.7; 405.7) umfasst, wobei
- die Querentkopplungseinrichtung (105.7; 205.7; 305.7; 405.7) dazu ausgebildet ist, die Steifigkeit der Neigeeinrichtung (104; 204; 304; 404) gegen eine reine
Querverschiebung des Wagenkastens (102) gegenüber dem Fahrwerk (103) zu reduzieren.
Fahrzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
- die Querentkopplungseinrichtung (105.7; 205.7; 305.7; 405.7) in die
Neigeeinrichtung (104; 204; 304; 404) eine Querverschieblichkeit des
Wagenkastens (102) bezüglich des Fahrwerks (103) in Fahrzeugquerrichtung einführt, wobei
- die Neigeeinrichtung (104; 204; 304; 404) bei ungehemmter Querverschieblichkeit der Querentkopplungseinrichtung (105.7; 205.7: 305.7; 405.7) in
Fahrzeugquerrichtung eine erste Quersteifigkeit aufweist,
- die Neigeeinrichtung (104; 204; 304, 404) bei gehemmter Querverschieblichkeit der Querentkopplungseinrichtung (105.7; 205.7; 305 7; 405.7) in
Fahrzeugquerrichtung eine zweite Quersteifigkeit aufweist und - die erste Quersteifigkeit höchstens 95% der zweiten Quersteifigkeit beträgt, vorzugsweise höchstens 85% der zweiten Quersteifigkeit beträgt, weiter vorzugsweise höchstens 60% der zweiten Quersteifigkeit beträgt.
3. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Querentkopplungseinrichtung (105.7; 205.7; 305.7; 405.7) in Fahrzeugquerrichtung eine Quersteifigkeit von höchstens bis zu 20 kN/mm aufweist, vorzugsweise eine Quersteifigkeit von höchstens bis zu 10 kN/mm aufweist, weiter vorzugsweise eine Quersteifigkeit von höchstens bis zu 2 kN/mm aufweist.
4. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Querentkopplungseinrichtung (105.7; 205.7; 305.7; 405.7) wenigstens eine Querentkopplungseinheit (105.8; 205.10; 305.9; 405.8) aufweist, wobei
- die Querentkopplungseinheit (105.8; 205.10) im Bereich der Anbindung der Neigeeinrichtung (104; 204) an dem Fahrwerk (103) angeordnet ist
und/oder
- die Querentkopplungseinheit (305.9) im Bereich der Anbindung der
Neigeeinrichtung (304) an dem Wagenkasten (102) angeordnet ist
und/oder
- die Querentkopplungseinheit (405.8) zwischen zwei Komponenten der
Neigeeinrichtung (404) angeordnet ist.
5. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Querentkopplungseinrichtung (105.7; 205.7; 305.7; 405.7) wenigstens eine Querentkopplungseinheit aufweist, wobei
- die Querentkopplungseinheit (105.8; 205.10; 305.9; 405.8) ein Lagerelement (105.8; 205.4; 305.8; 405.8) und ein elastisches Koppelelement (105.8; 205.10; 305.8; 405.8) umfasst,
- das Lagerelement (105.8; 205.4; 305.8; 405.8) eine Komponente der
Neigeeinrichtung (104; 204; 304; 404) in Fahrzeugquerrichtung verschieblich lagert, insbesondere frei verschieblich lagert, und - das Koppelelement (105.8; 205.10; 305.8; 405.8) einer Auslenkung der durch das Lagerelement (105.8; 205.4: 305.8; 405.8) gelagerten Komponente der Neigeeinrichtung in Fahrzeugquerrichtung einen Widerstand, insbesondere einen mit zunehmender Auslenkung ansteigenden, vorzugsweise progressiv ansteigenden, Widerstand entgegengesetzt.
6. Fahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass
- das Koppelelement (105.8; 205.10; 305.8; 405.8) in Fahrzeugquerrichtung eine dritte Quersteifigkeit aufweist und
- das Lagerelement (105.8; 205.4; 305.8; 405.8) in einer Richtung quer zur
Fahrzeugquerrichtung eine vierte Quersteifigkeit aufweist, wobei
- die dritte Quersteifigkeit geringer ist als die vierte Quersteifigkeit ist, insbesondere die dritte Quersteifigkeit deutlich geringer als die vierte Quersteifigkeit ist und/oder
- die dritte Quersteifigkeit höchstens 95% der vierten Quersteifigkeit beträgt, vorzugsweise höchstens 85% der vierten Quersteifigkeit beträgt, weiter vorzugsweise höchstens 60% der vierten Quersteifigkeit beträgt.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Querentkopplungseinrichtung (105.7; 205.7; 305.7; 405.7) wenigstens eine Fahrzeugquerrichtung federnde und/oder dämpfende Einheit (105.8; 205.10; 305.9; 405.8) aufweist, wobei
- die federnde und/oder dämpfende Einheit (105.8; 305.9; 405.8) insbesondere wenigstens ein Kunststoffelement, insbesondere ein Gummielement, umfasst und/oder
- die federnde und/oder dämpfende Einheit (105.8; 305.9; 405.8) insbesondere wenigstens eine Gummischichtfeder umfasst.
8. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Neigeeinrichtung (104; 204; 304; 404) wenigstens Torsionselement (105.3), zwei Schwenkhebel (105.1 , 105.2; 405.1 , 405.2) sowie zwei Lenker (105.5. 105.6) umfasst, wobei - das Torsionselement (105.3) in Fahrzeugquerrichtung verläuft,
- die beiden Schwenkhebel (105.1 , 105.2; 405.1 , 405.2) voneinander beabstandet, insbesondere im Bereich der beiden Enden des Torsionselements (105.3), an dem Torsionselement (105.3) befestigt sind,
- je ein Lenker (105.5, 105.6) an einem freien Ende eines der Schwenkhebel (105.1 ,
105.2; 405.1 , 405.2) angelenkt ist,
- die beiden Lenker (105.5, 105.6) an ihren dem Wagenkasten (102) zugewandten Ende gegenüber ihren dem Fahrwerk (103) zugewandten Enden zu einer
Fahrzeuglängsmittenebene hin versetzt angeordnet sind.
Fahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Querentkopplungseinheit (405.7) jeweils wenigstens einen in
Fahrzeugquerrichtung federnden Abschnitt (405.8) des Schwenkhebels (405.1 , 405.2) umfasst, wobei
- der federnde Abschnitt (405.8) insbesondere durch wenigstens einen nach Art einer Blattfeder gestalteten Abschnitt (405.1 1 ) des Schwenkhebels (405.1 , 405.2) gebildet ist,
Fahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass
- der federnde Abschnitt (405.8) durch wenigstens zwei nach Art einer in
Fahrzeugquerrichtung wirkenden Parallelführung angeordnete Blattfederelemente (405.1 1 ) gebildet ist, wobei
- zwischen den beiden Blattfederelementen (405.1 1 ) insbesondere wenigstens ein Dämpfungselement (409), insbesondere ein Gummielement, angeordnet ist. Neigeeinrichtung zur Anordnung zwischen einem Fahrwerk ( 03) und einem darauf abgestützten Wagenkasten (102) eines Fahrzeugs, insbesondere eines
Schienenfahrzeugs, die als Neigeeinrichtung (104; 204; 304; 404) mit
Querentkopplungseinrichtung (105.7; 205.7; 305.7; 405.7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
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