EP4308431A1 - Fahrwerk für ein schienenfahrzeug - Google Patents

Fahrwerk für ein schienenfahrzeug

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Publication number
EP4308431A1
EP4308431A1 EP22730202.3A EP22730202A EP4308431A1 EP 4308431 A1 EP4308431 A1 EP 4308431A1 EP 22730202 A EP22730202 A EP 22730202A EP 4308431 A1 EP4308431 A1 EP 4308431A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
actuator
eccentric
guide
support structure
damper
Prior art date
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Granted
Application number
EP22730202.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP4308431B1 (de
Inventor
Christof MARTE
Thomas Weidenfelder
Martin Teichmann
Gerald Schobegger
Ales ZEVNIK
Danijel OBADIC
Thilo Hoffmann
Gerhard Weilguni
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.)
Siemens Mobility Austria GmbH
Original Assignee
Siemens Mobility Austria 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 Siemens Mobility Austria GmbH filed Critical Siemens Mobility Austria GmbH
Publication of EP4308431A1 publication Critical patent/EP4308431A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP4308431B1 publication Critical patent/EP4308431B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • 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
    • B61F5/38—Arrangements or devices for adjusting or allowing self- adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves, e.g. sliding axles, swinging axles
    • B61F5/386—Arrangements or devices for adjusting or allowing self- adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves, e.g. sliding axles, swinging axles fluid actuated
    • 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
    • B61F5/26—Mounting or securing axle-boxes in vehicle or bogie underframes
    • B61F5/30—Axle-boxes mounted for movement under spring control in vehicle or bogie underframes
    • B61F5/32—Guides, e.g. plates, for axle-boxes
    • B61F5/325—The guiding device including swinging arms or the like to ensure the parallelism of the axles
    • 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
    • B61F5/38—Arrangements or devices for adjusting or allowing self- adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves, e.g. sliding axles, swinging axles

Definitions

  • the invention relates to a running gear for a rail vehicle, with a support structure, with at least one first set of wheels or at least one pair of wheels, the at least first set of wheels or the at least one pair of wheels on each side of the running gear being by means of a guide device which has a guide bush, a guide bolt and an elastic bearing. is coupled to the support structure, wherein the guide pin of at least one first guide device is designed as an eccentric shaft, a first actuator being connected to an eccentric of the guide pin and to the support structure, and wherein the first actuator is connected in series with the elastic bearing of the first guide device.
  • Bogies for rail vehicles must have a high level of driving safety. This can be improved, for example, by arranging an active wheelset steering device or an active wheel steering device. Unstable driving conditions are prevented by means of targeted adjusting movements of wheelsets or wheels by actively rotating them about their vertical axes. Furthermore, the driving comfort is thereby increased by avoiding disturbing vibrations in a rail vehicle. In addition, such a steering angle setting causes a reduction in wear on the wheels and rails.
  • Actuators of an active wheelset steering device or an active wheel steering device often have to apply large forces and be dimensioned accordingly. This results in low installation space budgets and a large installation space requirement for components of the active
  • Wheel set steering device or the active wheel steering device often lead to space problems in chassis.
  • EP 0870 664 A2 is known from the prior art, in which a method and a device for Wheel set guidance of rail vehicles is shown, in which or in which a wheel set position is superimposed by an actively set, variable adjustment angle.
  • a device is shown as an example, among other things, in which an actuator is connected to a chassis frame and coupled to an eccentric shaft via a lever.
  • the eccentric shaft and an elastic bushing are mounted in a swing arm bearing of a swing arm, which is coupled to a wheelset.
  • WO 2017/157740 A1 describes a running gear for a rail vehicle in which an actuator and an elastic bearing are arranged in parallel with one another between a running gear frame and a swing arm which is coupled to a wheelset. Steering angles of the wheel set are adjusted by means of the actuator, and the elastic element is provided to compensate for dynamic disturbances (for example from contact between a wheel of the wheel set and a rail).
  • the stated approach has the disadvantage of a high actuator force requirement or a large installation space requirement for a force converter between the actuator and the swing arm.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a running gear that has been developed further compared to the prior art and has a redundant yet compact wheel set adjusting device or wheel adjusting device.
  • this object is achieved with a chassis according to claim 1, in which the eccentric and the support structure even when the first actuator is switched off via at least one coupling force transmitted by means of the eccentric, which is dependent on a state of relative movement between the eccentric and the support structure, are coupled to one another.
  • the eccentric shaft is part of the first guide device and at the same time a resetter for the first actuator. Furthermore, the eccentric shaft also acts as a force transmitter for the coupling force, via which, depending on a relative movement state, i.e. depending on an acceleration, a speed or a path, etc. between the eccentric and the supporting structure, the eccentric and the supporting structure are connected to one another even when the first actuator is switched off are coupled.
  • the first guide device and the first actuator form an arrangement that only moderately burdens an existing construction space budget and is nevertheless effective.
  • An actuating force on the first wheel set or on the pair of wheels is formed from the actuator force, and effective compensation of dynamic disturbances on the first wheel set or the pair of wheels is effected by means of the coupling force.
  • the coupling force between the eccentric and the supporting structure depends on the state of relative movement between the eccentric and the supporting structure and also acts when the first actuator is switched off (e.g. due to an error, a malfunction, damage or because there is no active wheel set or Wheel positioning process is to be initiated) a redundant wheelset or wheel guide and thus a high level of safety is achieved.
  • the running gear has a stable driving behavior even at high driving speeds.
  • Individual parts eg the first actuator
  • a conventional wheelset guide bolt can be replaced by a suitably mounted eccentric shaft and an actuator and a coupling element can be connected to the eccentric shaft.
  • the actuator and the coupling element can in turn be coupled to a chassis frame, for example.
  • Such an active wheel set or wheel setting device can be used on the one hand to improve the cornering behavior of the running gear, but on the other hand it can also be used to increase the frictional connection between wheel and rail (e.g. on routes on which sand is not permitted as a means of influencing the frictional connection ).
  • the first guide damper is connected in series with the elastic bearing and is connected in parallel with the first actuator.
  • This measure has a strong stabilizing effect on the first set of wheels or the pair of wheels and at the same time enables the first guide damper to be replaced with little effort.
  • the first actuator is designed as a damping actuator.
  • This measure combines a setting and a damping function in the first actuator and thus a particularly compact, small number of different components comprehensive arrangement for wheel set or wheel guidance achieved.
  • a coupling force between the eccentric and the support structure that changes progressively with the speed is achieved when the eccentric and the support structure are coupled to one another in a hydraulically damped manner.
  • a fluid to be processed for generating the coupling force between the eccentric and the support structure is also dispensed with if the first guide damper is designed as an inertial damper.
  • the inertia damper can be designed, for example, as an inert or J-Damper.
  • An inerter or a J-Damper is a device in which, by means of a toothed rack, which interacts with gear wheels movably mounted in a housing, for example, depending on a relative acceleration at an inlet into the inerter and an outlet from the inerter coupling force is set.
  • a needs-based adjustment of an effective force transmission between the eccentric and the first actuator is achieved when the first actuator is connected to the eccentric via a first lever.
  • a need-based power transmission between the eccentric and the first guide damper it is favorable if the first guide damper is connected to the eccentric via a second lever.
  • the first lever and the second lever can have different lever lengths.
  • Bearing friction is reduced if the guide pin is mounted in the guide bushing of the first guide device via a roller bearing.
  • the guide pin is mounted in the guide bushing of the first guide device via a slide bearing.
  • This measure causes the guide pin to be mounted with self-locking.
  • a smooth mounting of the first actuator, adapted to relative movements between the first set of wheels or the pair of wheels, is achieved if the first actuator is connected in an articulated manner to the eccentric and to the support structure.
  • first guide damper is connected in an articulated manner to the eccentric and to the support structure.
  • a helpful embodiment is also achieved if the first actuator can be connected to a sensor-based curved track detection device. As a result, curve travel of the chassis is recognized in good time, the first actuator can be switched on or off in a targeted manner and the first wheel set or pair of wheels can be adjusted depending on a curve geometry.
  • the invention is based on
  • FIG. 1 A side view of a section of an exemplary first embodiment variant of a running gear of a rail vehicle according to the invention with an active wheel set adjusting device, with a first actuator and a first guide damper designed as a telescopic damper being arranged in parallel between an eccentric of a wheel set guide device and a running gear frame.
  • FIG. 2 A side view of a section of an exemplary second embodiment variant of a running gear of a rail vehicle according to the invention with an active wheel set adjusting device, with a first actuator with a damping function being arranged between an eccentric of a wheel set guiding device and a running gear frame.
  • FIG. 3 A side view of a section of an exemplary third embodiment variant of a running gear of a rail vehicle according to the invention with an active wheelset adjusting device, with a first actuator and a first guide damper designed as an inertia damper being arranged in parallel between an eccentric of a wheelset guide device and a running gear frame.
  • 4 A side view of a section of an example inertial damper.
  • FIG. 5 A plan view of a section of an exemplary fourth embodiment variant of a running gear of a rail vehicle according to the invention with an active wheel set adjusting device, with a first actuator and a first guide damper being connected in parallel on a first running gear side and a second actuator and a second actuator being on a second running gear side Guide dampers are arranged
  • FIG. 6 A detailed view of a section from a with an exemplary active
  • FIG. 7 A detailed representation of a section from a with an exemplary active
  • Radsatzstell Road coupled exemplary wheel set of a chassis according to the invention, wherein a slide bearing is arranged between a guide bushing of the wheel set and designed as an eccentric shaft guide pin of the wheel set.
  • 1 shows a side view of a section of an exemplary first embodiment variant of a running gear according to the invention of a rail vehicle with an active wheelset adjusting device.
  • the running gear has a supporting structure 1 designed as a running gear frame, a first set of wheels 2 or a first pair of wheels and a second set of wheels or a second pair of wheels (not shown).
  • the first wheel set 2 is connected via a first swing arm 3 with a wheel set bearing housing 5, a first wheel set bearing not visible in Fig. 1 and a second swing arm 4 not visible in Fig. 1, as shown by way of example in Fig.
  • first wheel set 2 is connected to the support structure 1 via a first primary spring 6 which is mounted on a base plate 7 connected to the wheel set bearing housing 5 . Also arranged between the first wheel set 2 and the support structure 1 is a second primary spring which is not visible in FIG. 1 and which is designed and mounted according to the same principle as the first primary spring 6 .
  • a first secondary spring 9 and a second secondary spring are arranged between the supporting structure 1 and a car body 8 of the rail vehicle.
  • the chassis has an active wheelset setting device or an active wheel setting device comprising a pneumatic first actuator 10 .
  • the first wheel set 2 is coupled to the support structure 1 by means of a first guide device, which has a guide bushing 12, a guide bolt 13 and an elastic bearing 14, as is shown by way of example in FIG.
  • the guide pin 13 is designed as an eccentric shaft with an eccentric 15, as shown by way of example in Fig. 6, and on the one hand with the first swing arm 3 and on the other hand, via the eccentric 15, with the first actuator 10 and with a linear, hydraulic first guide damper 16 coupled.
  • the first guide damper 16 is designed as a friction damper or that the telescopic damper has friction elements on a guide tube and a guide rod, which are arranged in frictional contact with one another.
  • a rotary damper it is also possible for a rotary damper to be provided instead of the linear first guide damper 16 , which dampens rotary movements of the guide pin 13 .
  • the guide pin 13 is mounted in the guide bushing 12 via the sleeve-shaped elastic bearing 14 and a roller bearing 18, as is shown in FIG. 6 by way of example.
  • the guide bushing 12 is pressed into the support structure 1 .
  • a slide bearing 19 is used, as is disclosed in FIG. 7 .
  • the guide bushing 12 is pressed into the first swing arm 3, the guide pin 13 is coupled to the support structure 1 on the one hand and to the first actuator 10 and the first guide damper 16 on the other hand, and the first actuator 10 and the first guide damper 16 are connected to the first swing arm 3.
  • the guide bushing 12 is designed in one piece with the support structure 1 or with the first swing arm 3 .
  • the first actuator 10 whose longitudinal axis 20 is oriented obliquely to a longitudinal axis 21 of the running gear, has a cylinder 22 and a piston 23 with a piston rod 24 .
  • the first actuator 10 is connected in an articulated manner via the piston rod 24 to a first lever 25 which in turn is coupled to the eccentric 15 .
  • the cylinder 22 is connected to the support structure 1 in an articulated manner.
  • the cylinder 22 is controlled via a first compressed air line 27 or a second compressed air line 28 which is connected to an electropneumatic control unit 29 in are connected to the car body 8, supplied with compressed air, whereby the first actuator 10 is actuated.
  • the wheelset actuating device is therefore connected to the control unit 29 .
  • control unit 29 it is also possible for the control unit 29 to be arranged in or on the chassis.
  • the first guide damper 16 embodied as a telescopic damper is connected in an articulated manner to a second lever 26 and to the supporting structure 1 in an articulated manner.
  • the second lever 26 is coupled to the eccentric 15 .
  • the first lever 25 and the second lever 26 have different lever lengths.
  • the first actuator 10 and the first guide damper 16 are arranged in parallel with one another and are connected in series with the elastic bearing 14 .
  • the first actuator 10 generates actuator forces, the first guide damper 16 coupling forces between the eccentric 15 and the support structure 1.
  • the actuator forces are force-transformed by means of the first lever 25, the coupling forces by means of the second lever 26.
  • the force-transformed actuator forces act as actuating forces on the first wheel set 2 via the guide pin 13, the first swing arm 3 and the first wheel set bearing.
  • the coupling forces are damping forces and are therefore dependent on a relative speed, i.e. on a relative state of movement, between the eccentric 15 and the support structure 1.
  • the coupling forces also act when the first actuator 10 is switched off, i.e., for example, is not supplied with compressed air via the first compressed air line 27 or the second compressed air line 28 and is therefore powerless.
  • the coupling forces compensate for dynamic disturbances between the first wheel set 2 and the support structure 1, which can be caused by wheel-rail contact, for example.
  • the guide bolt 13 or the eccentric shaft Due to an offset of the first primary spring 6 from a wheel set vertical axis 30 in the direction of the running gear longitudinal axis 21, the guide bolt 13 or the eccentric shaft is in a stable equilibrium position if the first wheel set 2 is in a neutral position before or after a translational deflection and/or a rotational deflection. If the first wheel set 2 deflects, a restoring force is generated due to a deflection of the eccentric shaft from its stable equilibrium position and thus a restoring effect into the stable equilibrium position, which stabilizes the first wheel set 2 and thus leads to a particularly stable running behavior of the running gear.
  • the first actuator 10 and the first guide damper 16 are arranged in the area of a first end of the first wheel set 2 on a first chassis side. On a second running gear side not visible in FIG. 1, in the region of a second end of the first wheel set 2, as shown in FIG second guide damper 17 arranged.
  • the first actuator 10 and the second actuator 11 can generate steering angle setting forces in opposite directions, as a result of which the first wheel set 2 can be actively deflected and, for example, a steering angle g, as shown in FIG. 5 by way of example, with a value greater than or less than 0° takes. According to the invention, however, it is also possible for the first actuator 10 and the second actuator 11 to apply actuating forces directed in the same direction to the first wheel set 2 .
  • the second set of wheels is designed in the same way as the first set of wheels 2 constructively, functionally and with regard to its connection to the support structure 1 .
  • the second wheel set is also steered by means of the active wheel set actuating device, for which between the second wheel set and the Carrying structure 1 more actuators and more guide damper are arranged.
  • the active wheelset actuating device has a sensor-based curved track detection device.
  • This track curve detection device comprises an inertial measurement unit (IMU) 31 which is arranged on an upper flange of the support structure 1 and has three yaw rate sensors and three acceleration sensors.
  • IMU inertial measurement unit
  • An entry of the running gear into a curve in the track is detected by means of data fusion from measurement data from the yaw rate sensors and the acceleration sensors, with a setpoint suitable for the track curve being set in the control unit 29 as a function of yaw rate and acceleration signals, which are transmitted to the control unit 29 via a first signal line 32 - Steering angles are determined.
  • correlating compressed air signals are formed in the control unit 29, by means of which the first actuator 10 is fed via the first compressed air line 27 or the second compressed air line 28 and the second actuator 11 and the further actuators via further compressed air lines and the target Steering angle can be set actively for the first wheel set 2 and the second wheel set.
  • the track curve detection device also has a radar antenna 37 connected to the car body 8, via which signals relating to a track curve that the rail vehicle is approaching are received. These signals are transmitted to the control unit 29 via a second signal line 33 .
  • This enables anticipatory detection of curves in the track.
  • the radar antenna 37 or instead of a radar-based device to use lidar-based equipment. It is also conceivable to receive position information of the rail vehicle via a Global Positioning System (GPS) antenna and to detect curves in the track by comparing the position information with track curve position information from a route database.
  • GPS Global Positioning System
  • the curved track detection device also includes a first ultrasonic sensor 38, which is arranged on the support structure 1 and is connected to the control unit 29 via a third signal line 34, and a second ultrasonic sensor 39, which is connected to the control unit 29 via a fourth signal line 35 and is located on the underside of the car body 8 is arranged.
  • a first ultrasonic sensor 38 and the second ultrasonic sensor 39 slewing movements of the chassis under the car body 8 are determined.
  • Corresponding determination results are used in a target steering angle determination.
  • optical sensors it is also possible for optical sensors to be used instead of the first ultrasonic sensor 38 and the second ultrasonic sensor 39 .
  • a roll damper 40 is connected to the support structure 1 and the car body 8 .
  • the curved track detection device has a yaw damper acceleration sensor 41 which is arranged on yaw damper 40 and is connected to control unit 29 via a fifth signal line 36, by means of which changes in the length of yaw damper 40 are determined and a turning movement between the chassis and car body 8 is thus inferred.
  • the determined changes in length of the yaw damper 40 are also used in the target steering angle determination. According to the invention, however, it is also possible to determine the target steering angle solely on the basis of measurements by the inertial measuring unit 31 .
  • FIG. 2 shows a side view of a detail from an exemplary second embodiment variant of a running gear of a rail vehicle according to the invention with an active wheelset adjusting device.
  • This second embodiment variant is similar to that first embodiment variant of a running gear according to the invention, which is shown in FIG.
  • the same reference numerals as in FIG. 1 are therefore used in FIG. 2 in some cases.
  • the wheelset adjusting device according to FIG. 2 does not include a first guide damper 16. Rather, a first actuator 10 is designed as a damping actuator and therefore has a damping function.
  • This damping function is achieved by specifically setting and maintaining pressure states in a cylinder 22 of the first actuator 10 by means of a first check valve 42 and a second check valve 43 .
  • Compressed air signals can be generated via a control unit 29 in a car body 8 of the rail vehicle, by means of which pressure states can be set in the cylinder 22 via a first compressed air line 27 or a second compressed air line 28, from which in turn path-dependent actuator forces are generated.
  • the first actuator 10 is used to generate both actuating forces on a first wheel set 2 and coupling forces between an eccentric 15, as is shown in FIG.
  • the first actuator 10 is connected to the eccentric 15 and the support structure 1 in an articulated manner.
  • the coupling forces are dependent on speeds and distances, i.e. on a relative level of movement between the eccentric 15 and the support structure 1.
  • the first actuator 10 is designed as a pneumatic actuator. According to the invention, however, it is also conceivable to design the first actuator 10 as a hydraulic actuator.
  • FIG. 3 discloses a side view of a detail from an exemplary third embodiment variant of a running gear of a rail vehicle according to the invention with an active wheelset adjusting device.
  • This third embodiment variant is similar to that first embodiment variant of a running gear according to the invention, which is shown in FIG.
  • the same reference numerals as in FIG. 1 are therefore used in FIG. 3 in some cases.
  • a first guide damper 16 is not designed as a hydraulic damper but as an inertial damper.
  • the inertia damper is designed as an inert and has a rack 44 and a housing 45 .
  • a first gear wheel 46 and a second gear wheel 47 are arranged in the housing 45 and can be seen in FIG.
  • the rack 44 is guided into the housing 45 and is in contact with the first gear 46 .
  • the toothed rack 44 is articulated to an eccentric 15, as shown by way of example in FIG Housing 45 articulated via a connecting part 48 with a support structure 1 of the chassis.
  • a coupling force between the eccentric 15 and the support structure 1 is adjusted as a function of a relative acceleration, i.e. as a function of a relative movement state between the eccentric 15 and the support structure 1.
  • FIG. 4 shows a first guide damper 16 designed as an inertia damper, as used in the embodiment variant of a running gear according to the invention shown in FIG.
  • the first guide damper 16 or inertia damper is designed as an inert with a rack 44, with a first gear 46, a second gear 47 and a housing 45.
  • the housing 45 includes a connecting part 48.
  • the first gear wheel 46 and the second gear wheel 47 are designed as double wheels.
  • the first guide damper 16 is coupled via the toothed rack 44 in an articulated manner to a guide pin 13 of a wheelset guide device and the connection part 48 is coupled in an articulated manner to a carrying structure 1 of the running gear.
  • the toothed rack 44 is guided into the housing 45 via a first opening 49 in a housing outer wall 51 .
  • the toothed rack 44 is slidably supported in the housing outer wall 51 via the first opening 49 and in the housing inner wall 52 via a second opening 50 in a housing inner wall 52 .
  • the first gear 46 has a first toothing 53 at a first radius, via which it is on an upper side of the Rack 44 is toothed with a second toothing 54 of the rack 44.
  • the first gear 46 has a third toothing 55 on an outer circumference, i.e. on a second radius which is larger than the first radius, via which it is coupled to a fourth toothing 56 on a third radius of the second gear 47 .
  • the second gear wheel 47 is designed as a flywheel, has no teeth on its outer circumference, i.e. on a fourth radius which is larger than the third radius, and contacts a housing base plate 57 via its outer circumference.
  • the first gear wheel 46 and the second gear wheel 47 are rotatably mounted in the housing 45 via their gear wheel longitudinal axes.
  • a coupling force is generated between the guide pin 13 and the supporting structure 1 via the toothed rack 44, the first gear wheel 46 and the second gear wheel 47, which is generated by a Relative acceleration, i.e. dependent on a relative state of movement between the guide pin 13 and the supporting structure 1.
  • FIG. 5 shows a plan view of a detail from an exemplary fourth embodiment variant of a running gear of a rail vehicle according to the invention with an active wheelset adjusting device.
  • the running gear has a supporting structure 1 designed as a running gear frame, to which a first wheel set 2 and a second wheel set (not shown in FIG. 5) are coupled.
  • the first wheel set 2 is connected on a first running gear side via a first swing arm 3 and via a first guide device, as described by way of example in connection with FIG. 1, and on a second running gear side via a second swing arm 4 and via a second guide device, which structural and functional connected to the support structure 1 in the same way as the first guide device is designed.
  • a pneumatic first actuator 10 and a hydraulic first guide damper 16 are arranged in parallel with one another on the first side of the running gear.
  • the first actuator 10 and the first guide damper 16 are designed as described in connection with FIG. 1 and, as shown in FIG.
  • a second actuator 11 and a second guide damper 17 are arranged in parallel with one another on the second side of the running gear.
  • the second actuator 11 and the second guide damper 17 are functionally the same as the first actuator 10 and the first guide damper 16 and, like the first actuator 10 and the first guide damper 16, are force-transformed and articulated with the second swing arm 4 and articulated with the support structure 1 tied together.
  • the second wheel set is designed in the same way as the first wheel set 2 in terms of construction, function and with regard to its connection technology to the support structure 1 .
  • the active wheelset positioning device of the running gear also steers the second wheel set. Additional actuators and additional guide dampers (not shown in FIG. 5) are therefore arranged between the second wheel set and the support structure 1 .
  • the first actuator 10, the second actuator 11 and the other actuators are controlled by means of a control unit 29, as shown by way of example in FIG. As a result, the steering angle of the first wheel set 2 and the second wheel set is adjusted.
  • the first wheel set 2 is rotationally deflected.
  • a wheel set transverse axis 58 of the first wheel set 2 has a steering angle g relative to a running gear longitudinal axis 21 .
  • first actuator 10 and the second actuator 11 By means of the first actuator 10 and the second actuator 11, steering angle adjusting forces acting in opposite directions are formed to set the steering angle g.
  • first actuator 10 and the first guide damper 16 are retracted and the second actuator 11 and the second guide damper 17 are extended.
  • the latter Before and after rotational and/or translational deflections of the first wheel set 2, the latter has a neutral position in which the steering angle g has a value of 0° and/or no deflection of the first wheel set 2 in the direction of the running gear longitudinal axis 21 is set.
  • FIG. 6 shows a detailed view of a section of an exemplary wheel set guidance device of a running gear according to the invention coupled to an exemplary active wheel set adjusting device, as used for example in that exemplary first embodiment variant of a running gear according to the invention shown in FIG.
  • a sleeve-shaped elastic bearing 14 of the first guide device and, adjacent to the elastic bearing 14, a roller bearing 18 of the first guide device are inserted into a guide bushing 12 of a first guide device.
  • a guide pin 13 embodied as an eccentric shaft of the first guide device is coupled via the roller bearing 18 to a first swing arm 3 of the chassis, as is shown by way of example in FIG. 1 .
  • the guide bolt 13 has an eccentric 15 which is connected to a first lever 25 and a second lever 26 .
  • the first lever 25 and the second lever 26 are arranged at an angle to one another and are connected to form a double lever.
  • the first lever 25 is connected to a first actuator 10 and the second lever 26 is connected to a first guide damper 16 .
  • the first actuator 10 and the first guide damper 16 are arranged in parallel with one another and are connected to a support structure 1 of the running gear, as is shown by way of example in FIG. 1 .
  • the first actuator 10 and the first guide damper 16 are connected in series with the elastic bearing 14 .
  • Actuator forces for adjusting a first wheel set 2, as shown by way of example in FIG. 1, are generated by means of the first actuator 10.
  • Coupling forces are formed between the eccentric 15 and the support structure 1 by means of the first guide damper 16, which also act when the first actuator 10 is switched off.
  • the actuator forces are applied by the first actuator 10 via the first lever 25 , the eccentric 15 or the guide pin 13 and the roller bearing 18 against a resistance of the elastic bearing 14 transmitted to the first swing arm 3, whereby the first wheel set 2 is deflected.
  • the first wheel set 2 can assume a steering angle g, as shown in FIG. 5 by way of example.
  • FIG. 7 shows a detailed representation of a section of an exemplary wheel set guidance device of a running gear according to the invention coupled to an exemplary active wheel set actuating device.
  • Wheelset adjusting device is similar to that embodiment variant which is shown in FIG.
  • the same reference numbers are therefore used in FIG. 7 as in FIG. 6 in some cases. Different from that shown in FIG.
  • Design variant includes the wheelset guide device according to FIG. 7 instead of a roller bearing 18 shown in FIG. 6, a sleeve-shaped plain bearing 19.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrwerk für ein Schienenfahrzeug, mit einer Tragestruktur (1), mit zumindest einem ersten Radsatz (2) oder zumindest einem Räderpaar, wobei der zumindest erste Radsatz (2) oder das zumindest eine Räderpaar je Fahrwerksseite mittels einer Führungseinrichtung an die Tragestruktur (1) gekoppelt ist, wobei mit einem Exzenter (15) eines als Exzenterwelle ausgebildeten Führungsbolzens (13) einer ersten Führungseinrichtung sowie mit der Tragestruktur (1) ein erster Aktuator (10) verbunden ist, und wobei der erste Aktuator (10) zu einem Elastiklager (14) der ersten Führungseinrichtung in Serie geschaltet ist. Es wird vorgeschlagen, dass der Exzenter (15) und die Tragestruktur (1) auch bei ausgeschaltetem ersten Aktuator (10) über zumindest eine mittels des Exzenters (15) übertragene Koppelkraft, welche von einem Relativbewegungszustand zwischen dem Exzenter (15) und der Tragestruktur (1) abhängig ist, miteinander gekoppelt sind. Dadurch wird eine kompakte Radsatzstelleinrichtung oder Radstelleinrichtung mit hohem Sicherheitsniveau erreicht.

Description

Fahrwerk für ein Schienenfahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Fahrwerk für ein Schienenfahrzeug, mit einer Tragestruktur, mit zumindest einem ersten Radsatz oder zumindest einem Räderpaar, wobei der zumindest erste Radsatz oder das zumindest eine Räderpaar je Fahrwerksseite mittels einer Führungseinrichtung, welche eine Führungsbuchse, einen Führungsbolzen und ein Elastiklager aufweist, an die Tragestruktur gekoppelt ist, wobei der Führungsbolzen zumindest einer ersten Führungseinrichtung als Exzenterwelle ausgebildet ist, wobei mit einem Exzenter des Führungsbolzens sowie mit der Tragestruktur ein erster Aktuator verbunden ist, und wobei der erste Aktuator zu dem Elastiklager der ersten Führungseinrichtung in Serie geschaltet ist.
Fahrwerke für Schienenfahrzeuge müssen eine hohe Fahrsicherheit aufweisen. Diese kann beispielsweise durch die Anordnung einer aktiven Radsatzlenkeinrichtung oder einer aktiven Radlenkeinrichtung verbessert werden. Mittels gezielter Stellbewegungen von Radsätzen oder Rädern durch aktive Verdrehung derselben um deren Hochachsen werden instabile Fahrzustände verhindert. Ferner wird dadurch der Fahrkomfort durch Vermeidung störender Schwingungen in einem Schienenfahrzeug erhöht. Außerdem bewirkt eine derartige Lenkwinkelstellung eine Verminderung von Verschleiß an Rädern und Schienen.
Aktuatoren einer aktiven Radsatzlenkeinrichtung oder einer aktiven Radlenkeinrichtung müssen oft große Kräfte aufbringen und dementsprechend dimensioniert sein. Dies führt im Hinblick auf geringe Bauraumbudgets und einen großen Bauraumbedarf für Komponenten der aktiven
Radsatzlenkeinrichtung oder der aktiven Radlenkeinrichtung häufig zu Platzproblemen in Fahrwerken.
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die EP 0870 664 A2 bekannt, in welcher ein Verfahren und eine Einrichtung zur Radsatzführung von Schienenfahrzeugen gezeigt ist, bei welchem bzw. bei welcher eine Radsatzstellung von einem aktiv eingestellten, veränderlichen Stellwinkel überlagert wird. Beispielhaft ist unter anderem eine Einrichtung gezeigt, bei der ein Aktuator mit einem Fahrwerksrahmen verbunden und über einen Hebel mit einer Exzenterwelle gekoppelt ist. Die Exzenterwelle und eine elastische Buchse sind in einem Schwingenlager einer Schwinge, welche mit einem Radsatz gekoppelt ist, gelagert.
Der genannte Ansatz weist in seiner bekannten Form den Nachteil einer geringen Ausfallssicherheit auf. Es sind keine Vorrichtungen ersichtlich, welche über den Aktuator hinaus eine dynamische Steifigkeit der Einrichtung zur Radsatzführung sicherstellen.
In der WO 2017/157740 Al ist ein Fahrwerk für ein Schienenfahrzeug beschrieben, bei welchem zwischen einem Fahrwerksrahmen und einem Schwingarm, welcher mit einem Radsatz gekoppelt ist, ein Aktuator und ein Elastiklager in Parallelschaltung zueinander angeordnet sind. Mittels des Aktuators werden Lenkwinkel des Radsatzes eingestellt, das Elastikelement ist zur Kompensation dynamischer Störungen (beispielsweise aus einem Kontakt zwischen einem Rad des Radsatzes und einer Schiene) vorgesehen.
Der genannte Ansatz weist in seiner bekannten Form den Nachteil eines hohen Aktuatorkraftaufwands oder eines großen Bauraumbedarfs für einen Kraftübersetzer zwischen dem Aktuator und dem Schwingarm auf.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik weiterentwickeltes Fahrwerk mit einer redundanten und dennoch kompakten Radsatzstelleinrichtung oder Radstelleinrichtung anzugeben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst mit einem Fahrwerk nach Anspruch 1, bei dem der Exzenter und die Tragestruktur auch bei ausgeschaltetem ersten Aktuator über zumindest eine mittels des Exzenters übertragene Koppelkraft, welche von einem Relativbewegungszustand zwischen dem Exzenter und der Tragestruktur abhängig ist, miteinander gekoppelt sind.
Die Exzenterwelle ist als Führungsbolzen Teil der ersten Führungseinrichtung und zugleich Rücksteller für den ersten Aktuator. Weiterhin fungiert die Exzenterwelle auch als Kraftüberträger für die Koppelkraft, über welche, abhängig von einem Relativbewegungszustand, also abhängig von einer Beschleunigung, einer Geschwindigkeit oder einem Weg etc. zwischen dem Exzenter und der Tragestruktur, der Exzenter und die Tragestruktur auch bei ausgeschaltetem ersten Aktuator miteinander gekoppelt sind.
Es wird also sowohl die Aktuatorkraft als auch die Koppelkraft mittels des Exzenters übertragen. Die erste Führungseinrichtung und der erste Aktuator bilden eine ein vorhandenes Bauraumbudget lediglich moderat belastende und dennoch effektive Anordnung.
Aus der Aktuatorkraft wird eine Stellkraft auf den ersten Radsatz bzw. auf das Räderpaar gebildet, mittels der Koppelkraft wird eine wirksame Kompensation von dynamischen Störungen auf den ersten Radsatz bzw. das Räderpaar bewirkt. Dadurch, dass die Koppelkraft zwischen dem Exzenter und der Tragestruktur von dem Relativbewegungszustand zwischen dem Exzenter und der Tragestruktur abhängig ist und auch wirkt, wenn der erste Aktuator ausgeschaltet ist (z.B. aufgrund eines Fehlers, einer Störung, eines Schadens oder weil kein aktiver Radsatz- oder Radstellvorgang eingeleitet werden soll) wird eine redundante Radsatz- bzw. Radführung und somit ein hohes Sicherheitsniveau erreicht. Das Fahrwerk weist bei ausgeschaltetem ersten Aktuator selbst bei hohen Fahrgeschwindigkeiten ein laufstabiles Fahrverhalten auf. Einzelne Teile (z.B. der erste Aktuator) können ohne großen Aufwand getauscht werden und es ist auch eine nachträgliche Ausrüstung möglich. Beispielsweise kann hierzu ein konventioneller Radsatzführungsbolzen durch eine geeignet gelagerte Exzenterwelle ersetzt und mit der Exzenterwelle ein Aktuator sowie ein Koppelelement verbunden werden. Der Aktuator und das Koppelelement können wiederum beispielsweise mit einem Fahrwerksrahmen gekoppelt werden.
Eine derartige aktive Radsatz- bzw. Radstelleinrichtung kann einerseits dazu eingesetzt werden, um ein Bogenfahrverhalten des Fahrwerks zu verbessern, andererseits aber auch zur Erhöhung eines Kraftschlusses zwischen Rad und Schiene angewendet werden (beispielsweise auf Strecken, auf welchen Sand als Mittel zur Kraftschlussbeeinflussung nicht zulässig ist).
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Fahrwerks ergeben sich aus den Unteransprüchen.
So ist es beispielsweise im Zusammenhang mit einem geringen Konstruktions- und Fertigungsaufwand günstig, wenn mit dem Exzenter sowie mit der Tragestruktur ein erster Führungsdämpfer verbunden ist.
Dadurch wird eine geschwindigkeitsabhängige Koppelkraft zwischen dem Exzenter und der Tragestruktur erreicht. Weiterhin ist dadurch ein Einsatz von Großserienkomponenten (z.B. von hydraulischen Dämpfern, wie sie als Schlingerdämpfer, Vertikaldämpfer etc. in großer Zahl in Schienenfahrzeugen eingesetzt sind) möglich.
In diesem Zusammenhang ist es auch hilfreich, wenn der erste Führungsdämpfer zu dem Elastiklager in Serie geschaltet und zu dem ersten Aktuator parallelgeschaltet ist.
Durch diese Maßnahme werden ein starker Stabilisierungseffekt auf den ersten Radsatz bzw. das Räderpaar und zugleich eine aufwandsarme Tauschbarkeit des ersten Führungsdämpfers bewirkt.
Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, wenn der erste Aktuator als dämpfender Aktuator ausgebildet ist.
Durch diese Maßnahme werden eine Stell- und eine Dämpfungsfunktion in dem ersten Aktuator vereint und somit eine besonders kompakte, eine geringe Zahl an unterschiedlichen Komponenten umfassende Anordnung zur Radsatz- bzw. Radführung erzielt.
Eine progressiv mit der Geschwindigkeit veränderliche Koppelkraft zwischen dem Exzenter und der Tragestruktur wird erreicht, wenn der Exzenter und die Tragestruktur hydraulisch gedämpft miteinander gekoppelt sind.
Ist ein von einer höheren Losbrechkraft bedingtes, träges Ansprechverhalten des ersten Führungsdämpfers akzeptabel oder sogar erforderlich, so kann es hilfreich sein, wenn der Exzenter und die Tragestruktur reibungsgedämpft miteinander gekoppelt sind.
Durch diese Maßnahme kann auf ein aufzubereitendes Dämpfungsfluid (z.B. Hydrauliköl oder Druckluft) verzichtet werden.
Ein Verzicht auf ein aufzubereitendes Fluid zur Erzeugung der Koppelkraft zwischen dem Exzenter und der Tragestruktur wird ebenfalls erzielt, wenn der erste Führungsdämpfer als Trägheitsdämpfer ausgebildet ist.
Der Trägheitsdämpfer kann beispielsweise als Inerter bzw. J- Damper ausgebildet sein. Bei einem Inerter bzw. einem J- Damper handelt es sich um eine Vorrichtung, bei welcher mittels einer Zahnstange, welche mit beispielsweise in einem Gehäuse beweglich gelagerten Zahnrädern zusammenwirkt, in Abhängigkeit einer Relativbeschleunigung an einem Eingang in den Inerter und einem Ausgang aus dem Inerter eine Koppelkraft eingestellt wird.
Durch Einsatz eines Trägheitsdämpfers wird demnach eine beschleunigungsabhängige Kopplung des Exzenters mit der Tragestruktur erreicht.
Eine bedarfsgerechte Einstellung einer wirkungsvollen Kraftübersetzung zwischen dem Exzenter und dem ersten Aktuator wird erreicht, wenn der erste Aktuator über einen ersten Hebel mit dem Exzenter verbunden ist. In Bezug auf eine bedarfsgerechte Kraftübersetzung zwischen dem Exzenter und dem ersten Führungsdämpfer ist es günstig, wenn der erste Führungsdämpfer über einen zweiten Hebel mit dem Exzenter verbunden ist.
Beispielsweise können, je nach Bedarf der jeweiligen Kraftübersetzung, der erste Hebel und der zweite Hebel unterschiedliche Hebellängen aufweisen.
Eine Reduktion einer Lagerreibung wird erreicht, wenn der Führungsbolzen über ein Wälzlager in der Führungsbuchse der ersten Führungseinrichtung gelagert ist.
Aufgrund der verminderten Lagerreibung wird ein Stellkraftbedarf der aktiven Radsatz- bzw.
Radstelleinrichtung reduziert.
Es kann jedoch auch hilfreich sein, wenn der Führungsbolzen über ein Gleitlager in der Führungsbuchse der ersten Führungseinrichtung gelagert ist.
Durch diese Maßnahme wird eine Lagerung des Führungsbolzens mit Selbsthemmung bewirkt.
Eine leichtgängige, an Relativbewegungen zwischen dem ersten Radsatz bzw. dem Räderpaar angepasste Lagerung des ersten Aktuators wird erzielt, wenn der erste Aktuator gelenkig mit dem Exzenter und mit der Tragestruktur verbunden ist.
Ebenso ist es vorteilhaft, wenn der erste Führungsdämpfer gelenkig mit dem Exzenter und mit der Tragestruktur verbunden ist.
Dadurch wird eine leichtgängige, an Relativbewegungen zwischen dem ersten Radsatz bzw. dem Räderpaar angepasste Lagerung des ersten Führungsdämpfers bewirkt.
Eine hilfreiche Ausgestaltung wird ferner erreicht, wenn der erste Aktuator mit einer sensorbasierten Gleisbogendetektionseinrichtung verbindbar ist. Dadurch werden Bogenfahrten des Fahrwerks rechtzeitig erkannt, der erste Aktuator kann zielgerichtet ein- bzw. ausgeschaltet werden und eine Einstellung des ersten Radsatzes bzw. des Räderpaars kann in Abhängigkeit einer Bogengeometrie durchgeführt werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von
Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen beispielhaft:
Fig. 1: Eine Seitenansicht eines Ausschnitts aus einer beispielhaften ersten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Fahrwerks eines Schienenfahrzeugs mit einer aktiven Radsatzstelleinrichtung, wobei zwischen einem Exzenter einer Radsatzführungseinrichtung und einem Fahrwerksrahmen ein erster Aktuator und ein als Teleskopdämpfer ausgebildeter erster Führungsdämpfer in Parallelschaltung angeordnet sind,
Fig. 2: Eine Seitenansicht eines Ausschnitts aus einer beispielhaften zweiten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Fahrwerks eines Schienenfahrzeugs mit einer aktiven Radsatzstelleinrichtung, wobei zwischen einem Exzenter einer Radsatzführungseinrichtung und einem Fahrwerksrahmen ein erster Aktuator mit Dämpfungsfunktion angeordnet ist,
Fig. 3: Eine Seitenansicht eines Ausschnitts aus einer beispielhaften dritten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Fahrwerks eines Schienenfahrzeugs mit einer aktiven Radsatzstelleinrichtung, wobei zwischen einem Exzenter einer Radsatzführungseinrichtung und einem Fahrwerksrahmen ein erster Aktuator und ein als Trägheitsdämpfer ausgebildeter erster Führungsdämpfer in Parallelschaltung angeordnet sind, Fig. 4 Eine Seitenansicht eines Ausschnitts aus einem beispielhaften Trägheitsdämpfer,
Fig. 5 Einen Grundriss eines Ausschnitts aus einer beispielhaften vierten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Fahrwerks eines Schienenfahrzeugs mit einer aktiven Radsatzstelleinrichtung, wobei, jeweils in Parallelschaltung, an einer ersten Fahrwerksseite ein erster Aktuator sowie ein erster Führungsdämpfer und an einer zweiten Fahrwerksseite ein zweiter Aktuator und ein zweiter Führungsdämpfer angeordnet sind,
Fig. 6 Eine Detaildarstellung eines Ausschnitts aus einer mit einer beispielhaften aktiven
Radsatzstelleinrichtung gekoppelten, beispielhaften Radsatzführungseinrichtung eines erfindungsgemäßen Fahrwerks, wobei zwischen einer Führungsbuchse der Radsatzführungseinrichtung und einem als Exzenterwelle ausgeführten Führungsbolzen der Radsatzführungseinrichtung ein Wälzlager angeordnet ist, und
Fig. 7 Eine Detaildarstellung eines Ausschnitts aus einer mit einer beispielhaften aktiven
Radsatzstelleinrichtung gekoppelten, beispielhaften Radsatzführungseinrichtung eines erfindungsgemäßen Fahrwerks, wobei zwischen einer Führungsbuchse der Radsatzführungseinrichtung und einem als Exzenterwelle ausgeführten Führungsbolzen der Radsatzführungseinrichtung ein Gleitlager angeordnet ist. Fig. 1 zeigt einen in Seitenansicht dargestellten Ausschnitt aus einer beispielhaften ersten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Fahrwerks eines Schienenfahrzeugs mit einer aktiven Radsatzstelleinrichtung.
Das Fahrwerk weist eine als Fahrwerksrahmen ausgebildete Tragestruktur 1, einen ersten Radsatz 2 bzw. ein erstes Räderpaar sowie einen nicht gezeigten zweiten Radsatz bzw. ein nicht gezeigtes zweites Räderpaar auf.
Der erste Radsatz 2 ist über einen ersten Schwingarm 3 mit einem Radsatzlagergehäuse 5, ein in Fig. 1 nicht sichtbares erstes Radsatzlager sowie über einen in Fig. 1 nicht sichtbaren zweiten Schwingarm 4, wie er beispielhaft in Fig.
5 dargestellt ist, und ein in Fig. 1 nicht sichtbares zweites Radsatzlager mit der Tragestruktur 1 gekoppelt.
Weiterhin ist der erste Radsatz 2 über eine erste Primärfeder 6, welche auf einer mit dem Radsatzlagergehäuse 5 verbundenen Basisplatte 7 gelagert ist, mit der Tragestruktur 1 verbunden. Zwischen dem ersten Radsatz 2 und der Tragestruktur 1 ist ferner eine in Fig. 1 nicht sichtbare zweite Primärfeder angeordnet, welche nach gleichem Prinzip wie die erste Primärfeder 6 ausgeführt und gelagert ist. Zwischen der Tragestruktur 1 und einem Wagenkasten 8 des Schienenfahrzeugs sind eine erste Sekundärfeder 9 sowie eine in Fig. 1 nicht sichtbare zweite Sekundärfeder angeordnet.
Das Fahrwerk weist eine aktive Radsatzstelleinrichtung bzw. eine aktive Radstelleinrichtung umfassend einen pneumatischen ersten Aktuator 10 auf. Der erste Radsatz 2 ist mittels einer ersten Führungseinrichtung, die eine Führungsbuchse 12, einen Führungsbolzen 13 sowie ein Elastiklager 14, wie es beispielhaft in Fig. 6 gezeigt ist, aufweist, an die Tragestruktur 1 gekoppelt. Der Führungsbolzen 13 ist als Exzenterwelle mit einem Exzenter 15, wie er beispielhaft in Fig. 6 dargestellt ist, ausgebildet sowie einerseits mit dem ersten Schwingarm 3 und andererseits, über den Exzenter 15, mit dem ersten Aktuator 10 sowie mit einem linearen, hydraulischen ersten Führungsdämpfer 16 gekoppelt. Erfindungsgemäß ist es auch denkbar, dass der erste Führungsdämpfer 16 als Reibungsdämpfer ausgebildet ist bzw. dass der Teleskopdämpfer an einem Führungsrohr und einer Führungsstange Reibungselemente aufweist, die in einem Reibkontakt zueinander angeordnet sind.
Erfindungsgemäß ist es ferner möglich, dass anstatt des linearen ersten Führungsdämpfers 16 ein rotatorischer Dämpfer vorgesehen ist, welcher Drehbewegungen des Führungsbolzens 13 dämpft.
Der Führungsbolzen 13 ist über das hülsenförmige Elastiklager 14 und ein Wälzlager 18, wie es beispielhaft in Fig. 6 gezeigt ist, in der Führungsbuchse 12 gelagert. Die Führungsbuchse 12 ist in die Tragestruktur 1 eingepresst. Erfindungsgemäß ist es auch vorstellbar, dass anstatt des Wälzlagers 18 ein Gleitlager 19 eingesetzt ist, wie es in Fig. 7 offenbart ist.
Ferner ist es denkbar, dass die Führungsbuchse 12 in den ersten Schwingarm 3 eingepresst ist, der Führungsbolzen 13 einerseits mit der Tragestruktur 1 und andererseits mit dem ersten Aktuator 10 sowie mit dem ersten Führungsdämpfer 16 gekoppelt ist und der erste Aktuator 10 sowie der erste Führungsdämpfer 16 mit dem ersten Schwingarm 3 verbunden sind.
Darüber hinaus ist es denkbar, dass die Führungsbuchse 12 einstückig mit der Tragestruktur 1 oder mit dem ersten Schwingarm 3 ausgeführt ist.
Der erste Aktuator 10, dessen Längsachse 20 schräg zu einer Fahrwerkslängsachse 21 ausgerichtet ist, weist einen Zylinder 22 und einen Kolben 23 mit einer Kolbenstange 24 auf. Der erste Aktuator 10 ist über die Kolbenstange 24 gelenkig mit einem ersten Hebel 25 verbunden, welcher wiederum mit dem Exzenter 15 gekoppelt ist. Der Zylinder 22 ist gelenkig mit der Tragestruktur 1 verbunden. Der Zylinder 22 wird über eine erste Druckluftleitung 27 oder eine zweite Druckluftleitung 28, die mit einer elektropneumatischen Regelungseinheit 29 in dem Wagenkasten 8 verbunden sind, mit Druckluft versorgt, wodurch der erste Aktuator 10 betätigt wird.
Die Radsatzstelleinrichtung ist also mit der Regelungseinheit 29 verbunden.
Erfindungsgemäß ist es auch möglich, dass die Regelungseinheit 29 in oder auf dem Fahrwerk angeordnet ist.
Der als Teleskopdämpfer ausgebildete erste Führungsdämpfer 16 ist gelenkig mit einem zweiten Hebel 26 und gelenkig mit der Tragestruktur 1 verbunden. Der zweite Hebel 26 ist mit dem Exzenter 15 gekoppelt. Der erste Hebel 25 und der zweite Hebel 26 weisen unterschiedliche Hebellängen auf.
Der erste Aktuator 10 und der erste Führungsdämpfer 16 sind zueinander in Parallelschaltung angeordnet und mit dem Elastiklager 14 in Serie geschaltet.
Der erste Aktuator 10 erzeugt Aktuatorkräfte, der erste Führungsdämpfer 16 Koppelkräfte zwischen dem Exzenter 15 und der Tragestruktur 1.
Die Aktuatorkräfte werden mittels des ersten Hebels 25 kraftübersetzt, die Koppelkräfte mittels des zweiten Hebels 26.
Die kraftübersetzten Aktuatorkräfte wirken über den Führungsbolzen 13, den ersten Schwingarm 3 und das erste Radsatzlager als Stellkräfte auf den ersten Radsatz 2.
Die Koppelkräfte sind Dämpfungskräfte und somit abhängig von einer Relativgeschwindigkeit, d.h. von einem Relativbewegungszustand, zwischen dem Exzenter 15 und der Tragestruktur 1.
Die Koppelkräfte wirken auch dann, wenn der erste Aktuator 10 ausgeschaltet ist, d.h. beispielsweise nicht über die erste Druckluftleitung 27 oder die zweite Druckluftleitung 28 mit Druckkluft versorgt und somit kraftlos ist.
Die Koppelkräfte bewirken eine Kompensation von dynamischen Störungen zwischen dem ersten Radsatz 2 und der Tragestruktur 1, welche beispielsweise von einem Rad-Schiene-Kontakt verursacht werden können. Der Führungsbolzen 13 bzw. die Exzenterwelle ist aufgrund eines Versatzes der ersten Primärfeder 6 von einer Radsatzhochachse 30 in Richtung der Fahrwerkslängsachse 21 in einer stabilen Gleichgewichtslage, wenn der erste Radsatz 2 vor oder nach einer Translationsauslenkung und/oder einer Rotationsauslenkung eine Neutralstellung aufweist. Lenkt der erste Radsatz 2 aus, so bildet sich aufgrund einer Auslenkung der Exzenterwelle aus ihrer stabilen Gleichgewichtslage eine Rückstellkraft und somit eine Rückstellwirkung in die stabile Gleichgewichtslage, welche den ersten Radsatz 2 stabilisiert und so zu einem besonders stabilen Laufverhalten des Fahrwerks führt.
Der erste Aktuator 10 und der erste Führungsdämpfer 16 sind im Bereich eines ersten Endes des ersten Radsatzes 2 an einer ersten Fahrwerksseite angeordnet. An einer in Fig. 1 nicht sichtbaren zweiten Fahrwerksseite, im Bereich eines zweiten Endes des ersten Radsatzes 2, sind, wie in Fig. 5 beispielhaft dargestellt, eine konstruktiv und funktionell gleich wie die erste Führungseinrichtung ausgebildete zweite Führungseinrichtung, ein zweiter Aktuator 11 und ein zweiter Führungsdämpfer 17 angeordnet. Der erste Aktuator 10 und der zweite Aktuator 11 können gegensinnig ausgerichtete Lenkwinkelstellkräfte erzeugen, wodurch der erste Radsatz 2 aktiv ausgelenkt werden kann und beispielsweise einen Lenkwinkel g, wie er in Fig. 5 beispielhaft gezeigt ist, mit einem Wert von größer oder kleiner als 0 ° einnimmt. Erfindungsgemäß ist es jedoch auch möglich, dass der erste Aktuator 10 und der zweite Aktuator 11 gleichsinnig gerichtete Stellkräfte auf den ersten Radsatz 2 aufbringen.
Der zweite Radsatz ist konstruktiv, funktionell und im Hinblick auf dessen Verbindung mit der Tragestruktur 1 gleich wie der erste Radsatz 2 ausgeführt. Der zweite Radsatz wird ebenfalls mittels der aktiven Radsatzstelleinrichtung gelenkt, wofür zwischen dem zweiten Radsatz und der Tragestruktur 1 weitere Aktuatoren und weitere Führungsdämpfer angeordnet sind.
Zur Erkennung von Gleisbögen und zur rechtzeitigen Betätigung des ersten Aktuators 10, des zweiten Aktuators 11 und der weiteren Aktuatoren mittels der Regelungseinheit 29 weist die aktive Radsatzstelleinrichtung eine sensorbasierte Gleisbogendetektionseinrichtung auf. Diese Gleisbogendetektionseinrichtung umfasst eine inertiale Messeinheit (Inertial Measurement Unit, IMU) 31, welche auf einem Obergurt der Tragestruktur 1 angeordnet ist und drei Drehratensensoren sowie drei Beschleunigungssensoren aufweist. Mittels Datenfusion aus Messdaten der Drehratensensoren und der Beschleunigungssensoren wird eine Einfahrt des Fahrwerks in einen Gleisbogen erkannt, wobei in Abhängigkeit von Drehraten- und Beschleunigungssignalen, welche über eine erste Signalleitung 32 an die Regelungseinheit 29 übermittelt werden, in der Regelungseinheit 29 zu dem Gleisbogen passende Soll- Lenkwinkel ermittelt werden. Auf Grundlage der Soll- Lenkwinkel werden in der Regelungseinheit 29 mit diesen korrelierende Druckluftsignale gebildet, mittels welchen über die erste Druckluftleitung 27 oder die zweite Druckluftleitung 28 der erste Aktuator 10 sowie über weitere Druckluftleitungen der zweite Aktuator 11 und die weiteren Aktuatoren gespeist und die Soll-Lenkwinkel aktiv für den ersten Radsatz 2 und den zweiten Radsatz eingestellt werden.
Die Gleisbogendetektionseinrichtung weist weiterhin eine mit dem Wagenkasten 8 verbundene Radarantenne 37 auf, über welche Signale bezüglich eines Gleisbogens, an welchen sich das Schienenfahrzeug annähert, empfangen werden. Diese Signale werden über eine zweite Signalleitung 33 in die Regelungseinheit 29 übermittelt. Dadurch ist eine vorausschauende Detektion von Gleisbögen möglich. Erfindungsgemäß ist es auch möglich, statt der Radarantenne 37 bzw. statt einer radarbasierenden Einrichtung eine lidarbasierende Einrichtung einzusetzen. Weiterhin ist es denkbar, Positionsinformationen des Schienenfahrzeugs über eine Global Positioning System (GPS) - Antenne zu empfangen und Gleisbögen über Vergleiche der Positionsinformationen mit Gleisbogenpositionsinformationen aus eine Streckendatenbank zu detektieren.
Die Gleisbogendetektionseinrichtung umfasst weiterhin einen über eine dritte Signalleitung 34 mit der Regelungseinheit 29 verbundenen ersten Ultraschallsensor 38, welcher auf der Tragestruktur 1 angeordnet ist, sowie einen über eine vierte Signalleitung 35 mit der Regelungseinheit 29 verbundenen zweiten Ultraschallsensor 39, welcher auf einer Unterseite des Wagenkastens 8 angeordnet ist. Mittels des ersten Ultraschallsensors 38 und des zweiten Ultraschallsensors 39 werden Ausdrehbewegungen des Fahrwerks unter dem Wagenkasten 8 ermittelt. Entsprechende Ermittlungsergebnisse werden in eine Soll-Lenkwinkelbestimmung eingesetzt.
Erfindungsgemäß ist es auch möglich, dass anstatt des ersten Ultraschallsensors 38 und des zweiten Ultraschallsensors 39 beispielsweise optische Sensoren eingesetzt sind.
Mit der Tragestruktur 1 und dem Wagenkasten 8 ist ein Schlingerdämpfer 40 verbunden. Die
Gleisbogendetektionseinrichtung weist einen auf dem Schlingerdämpfer 40 angeordneten, über eine fünfte Signalleitung 36 mit der Regelungseinheit 29 verbundenen Schlingerdämpfer-Beschleunigungssensor 41 auf, mittels welchem Längenveränderungen des Schlingerdämpfers 40 ermittelt werden und damit auf eine Ausdrehbewegung zwischen dem Fahrwerk und dem Wagenkasten 8 geschlossen wird. Die ermittelten Längenveränderungen des Schlingerdämpfers 40 werden ebenfalls in die Soll-Lenkwinkelbestimmung eingesetzt. Erfindungsgemäß ist es jedoch auch möglich, die Soll- Lenkwinkelbestimmung ausschließlich auf Grundlage von Messungen der inertialen Messeinheit 31 durchzuführen. In Fig. 2 ist eine Seitenansicht eines Ausschnitts aus einer beispielhaften zweiten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Fahrwerks eines Schienenfahrzeugs mit einer aktiven Radsatzstelleinrichtung dargestellt.
Diese zweite Ausführungsvariante ähnelt jener ersten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Fahrwerks, welche in Fig. 1 gezeigt ist. Es werden daher in Fig. 2 teilweise gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet.
Im Unterschied zu Fig. 1 umfasst die Radsatzstelleinrichtung gemäß Fig. 2 keinen ersten Führungsdämpfer 16. Vielmehr ist ein erster Aktuator 10 als dämpfender Aktuator ausgebildet und weist daher eine Dämpfungsfunktion auf.
Diese Dämpfungsfunktion wird durch gezieltes Einstellen und Halten von Druckzuständen in einem Zylinder 22 des ersten Aktuators 10 mittels eines ersten Sperrventils 42 und eines zweiten Sperrventils 43 erreicht.
Über eine Regelungseinheit 29 in einem Wagenkasten 8 des Schienenfahrzeugs können Druckluftsignale erzeugt werden, mittels welchen über eine erste Druckluftleitung 27 oder eine zweite Druckluftleitung 28 Druckzustände in dem Zylinder 22 eingestellt werden können, aus welchen wiederum wegabhängige Aktuatorkräfte erzeugt werden.
Mittels des ersten Aktuators 10 werden sowohl Stellkräfte auf einen ersten Radsatz 2 als auch Koppelkräfte zwischen einem Exzenter 15, wie er beispielhaft in Fig. 6 gezeigt ist, eines Führungsbolzens 13 einer Radsatzführungseinrichtung des Fahrwerks und einer Tragestruktur 1 des Fahrwerks gebildet. Der erste Aktuator 10 ist mit dem Exzenter 15 und der Tragestruktur 1 gelenkig verbunden.
Die Koppelkräfte sind abhängig von Geschwindigkeiten und Wegen, d.h. von einem Relativbewegungsstand zwischen dem Exzenter 15 und der Tragestruktur 1.
Bei ausgeschaltetem ersten Aktuator 10 bzw. deaktivierter Druckluftversorgung des Zylinders 22 aus der Regelungseinheit 29 bleibt aufgrund von rechtzeitigen Schließvorgängen des ersten Sperrventils 42 und des zweiten Sperrventils 43 Druckluft in dem Zylinder 22 eingeschlossen. Dadurch sind der Exzenter 15 und die Tragestruktur 1 auch bei ausgeschaltetem ersten Aktuator 10 über die mittels des Exzenters 15 übertragenen, von dem Relativbewegungsstand zwischen dem Exzenter 15 und der Tragestruktur 1 abhängigen Koppelkräfte miteinander gekoppelt.
Der erste Aktuator 10 ist als pneumatischer Aktuator ausgebildet. Erfindungsgemäß ist es jedoch auch vorstellbar, den ersten Aktuator 10 als hydraulischen Aktuator auszuführen .
Dies ist insbesondere dann denkbar, wenn eine starke Dämpfungswirkung erforderlich ist.
Fig. 3 offenbart eine Seitenansicht eines Ausschnitts aus einer beispielhaften dritten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Fahrwerks eines Schienenfahrzeugs mit einer aktiven Radsatzstelleinrichtung.
Diese dritte Ausführungsvariante ähnelt jener ersten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Fahrwerks, welche in Fig. 1 gezeigt ist. Es werden daher in Fig. 3 teilweise gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet.
Im Unterschied zu Fig. 1 ist in Fig. 3 ein erster Führungsdämpfer 16 nicht als hydraulischer Dämpfer, sondern als Trägheitsdämpfer ausgebildet. Der Trägheitsdämpfer ist als Inerter ausgeführt und weist eine Zahnstange 44 und ein Gehäuse 45 auf. In dem Gehäuse 45 sind ein erstes Zahnrad 46 und ein zweites Zahnrad 47 angeordnet, welche in Fig. 4 sichtbar sind.
Die Zahnstange 44 ist in das Gehäuse 45 geführt und mit dem ersten Zahnrad 46 in Kontakt.
Die Zahnstange 44 ist gelenkig mit einem Exzenter 15, wie er beispielhaft in Fig. 6 gezeigt ist, eines Führungsbolzens 13 einer Radsatzführungseinrichtung des Fahrwerks gekoppelt, das Gehäuse 45 über ein Anschlussteil 48 gelenkig mit einer Tragestruktur 1 des Fahrwerks.
Mittels des Inerters wird eine Koppelkraft zwischen dem Exzenter 15 und der Tragestruktur 1 abhängig von einer Relativbeschleunigung, d.h. abhängig von einem Relativbewegungszustand zwischen dem Exzenter 15 und der Tragestruktur 1 eingestellt.
Erfindungsgemäß ist es beispielsweise auch denkbar, statt des Inerters ein rotatorisches Trägheitselement mit dem Exzenter 15 zu verbinden und damit eine von einem
Relativbewegungszustand zwischen dem Exzenter 15 und der Tragestruktur 1 abhängige Koppelkraft zwischen dem Exzenter 15 und der Tragestruktur 1 zu bilden.
Fig. 4 zeigt einen als Trägheitsdämpfer ausgebildeten ersten Führungsdämpfer 16, wie er in jener in Fig. 3 dargestellten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Fahrwerks eingesetzt ist.
Der erste Führungsdämpfer 16 bzw. Trägheitsdämpfer ist als Inerter mit einer Zahnstange 44, mit einem ersten Zahnrad 46, einem zweiten Zahnrad 47 und einem Gehäuse 45 ausgeführt. Das Gehäuse 45 umfasst einen Anschlussteil 48. Das erste Zahnrad 46 und das zweite Zahnrad 47 sind als Doppelräder ausgebildet .
Wie in Fig. 3 gezeigt ist der erste Führungsdämpfer 16 über die Zahnstange 44 gelenkig mit einem Führungsbolzen 13 einer Radsatzführungseinrichtung und der Anschlussteil 48 gelenkig mit einer Tragestruktur 1 des Fahrwerks gekoppelt.
Die Zahnstange 44 ist über eine erste Öffnung 49 in einer Gehäuseaußenwand 51 in das Gehäuse 45 geführt. Die Zahnstange 44 ist über die erste Öffnung 49 gleitend in der Gehäuseaußenwand 51 und über eine zweite Öffnung 50 in einer Gehäuseinnenwand 52 gleitend in der Gehäuseinnenwand 52 gelagert.
Das erste Zahnrad 46 weist an einem ersten Radius eine erste Verzahnung 53 auf, über die es an einer Oberseite der Zahnstange 44 mit einer zweiten Verzahnung 54 der Zahnstange 44 verzahnt ist.
Das erste Zahnrad 46 weist an einem Außenumfang, d.h. an einem zweiten Radius, welcher größer als der erste Radius ist, eine dritte Verzahnung 55 auf, über welche es mit einer vierten Verzahnung 56 an einem dritten Radius des zweiten Zahnrads 47 gekoppelt ist. Das zweite Zahnrad 47 ist als Schwungrad ausgebildet, weist an seinem Außenumfang, d.h. an einem vierten Radius, welcher größer als der dritte Radius ist, keine Verzahnung auf und kontaktiert über seinen Außenumfang eine Gehäusebodenplatte 57.
Das erste Zahnrad 46 und das zweite Zahnrad 47 sind über ihre Zahnradlängsachsen drehbar in dem Gehäuse 45 gelagert.
Bei Relativbewegungen zwischen dem Führungsbolzen 13 bzw. der Zahnstange 44 und dem Anschlussteil 48 bzw. der Tragestruktur 1 wird über die Zahnstange 44, das erste Zahnrad 46 und das zweite Zahnrad 47 eine Koppelkraft zwischen dem Führungsbolzen 13 und der Tragestruktur 1 gebildet, welche von einer Relativbeschleunigung, d.h. von einem Relativbewegungszustand zwischen dem Führungsbolzen 13 und der Tragestruktur 1 abhängig ist.
In Fig. 5 ist ein Grundriss eines Ausschnitts aus einer beispielhaften vierten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Fahrwerks eines Schienenfahrzeugs mit einer aktiven Radsatzstelleinrichtung dargestellt.
Das Fahrwerk weist eine als Fahrwerksrahmen ausgebildete Tragestruktur 1 auf, mit welcher ein erster Radsatz 2 und ein in Fig. 5 nicht gezeigter zweiter Radsatz gekoppelt sind.
Der erste Radsatz 2 ist an einer ersten Fahrwerksseite über einen ersten Schwingarm 3 sowie über eine erste Führungseinrichtung, wie sie beispielhaft im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben ist, und an einer zweiten Fahrwerksseite über einen zweiten Schwingarm 4 sowie über eine zweite Führungseinrichtung, welche konstruktiv und funktionell gleich wie die erste Führungseinrichtung ausgebildet ist, mit der Tragestruktur 1 verbunden.
An der ersten Fahrwerksseite sind ein pneumatischer erster Aktuator 10 und ein hydraulischer erster Führungsdämpfer 16 in Parallelschaltung zueinander angeordnet. Der erste Aktuator 10 und der erste Führungsdämpfer 16 sind wie im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben ausgeführt sowie, wie in Fig. 1 dargestellt, kraftübersetzt und gelenkig mit dem ersten Schwingarm 3 und gelenkig mit der Tragestruktur 1 verbunden.
An der zweiten Fahrwerksseite sind ein zweiter Aktuator 11 und ein zweiter Führungsdämpfer 17 in Parallelschaltung zueinander angeordnet. Der zweite Aktuator 11 und der zweite Führungsdämpfer 17 sind funktionell gleich wie der erste Aktuator 10 und der erste Führungsdämpfer 16 ausgeführt und, wie der erste Aktuator 10 und der erste Führungsdämpfer 16, kraftübersetzt und gelenkig mit dem zweiten Schwingarm 4 sowie gelenkig mit der Tragestruktur 1 verbunden.
Der zweite Radsatz ist konstruktiv, funktionell und im Hinblick auf seine Verbindungstechnik mit der Tragestruktur 1 gleich wie der erste Radsatz 2 ausgeführt. Die aktive Radsatzstelleinrichtung des Fahrwerks lenkt auch den zweiten Radsatz. Zwischen dem zweiten Radsatz und der Tragestruktur 1 sind deshalb in Fig. 5 nicht gezeigte weitere Aktuatoren und weitere Führungsdämpfer angeordnet.
Mittels einer Regelungseinheit 29, wie sie beispielhaft in Fig. 1 gezeigt ist, werden der erste Aktuator 10, der zweite Aktuator 11 und die weiteren Aktuatoren geregelt. Dadurch wird eine Lenkwinkeleinstellung des ersten Radsatzes 2 und des zweiten Radsatzes durchgeführt.
Der erste Radsatz 2 ist in jenem in Fig. 5 gezeigten Lenkzustand rotatorisch ausgelenkt. Eine Radsatzquerachse 58 des ersten Radsatzes 2 weist gegenüber einer Fahrwerkslängsachse 21 einen Lenkwinkel g auf. Erfindungsgemäß ist es auch vorstellbar, den ersten Aktuator 10, den zweiten Aktuator 11 und die weiteren Aktuatoren nicht zentral über die Regelungseinheit 29, sondern beispielsweise radsatzweise oder jeden Aktuator separat zu regeln.
Mittels des ersten Aktuators 10 und des zweiten Aktuators 11 werden zur Einstellung des Lenkwinkels g gegensinnig wirkende Lenkwinkelstellkräfte gebildet. In dem in Fig. 5 dargestellten Lenkzustand sind der erste Aktuator 10 und der erste Führungsdämpfer 16 eingefahren und der zweite Aktuator 11 sowie der zweite Führungsdämpfer 17 sind ausgefahren.
Mittels des ersten Führungsdämpfers 16, des zweiten Führungsdämpfers 17 und der weiteren Führungsdämpfer werden geschwindigkeitsabhängige Koppelkräfte zwischen dem ersten Radsatz 2 und dem zweiten Radsatz einerseits und der Tragestruktur 1 andererseits gebildet, welche auch dann wirken, wenn der erste Aktuator 10, der zweite Aktuator 11 und/oder die weiteren Aktuatoren ausgeschaltet sind.
Erfindungsgemäß ist es auch denkbar, den ersten Radsatz 2 mittels gleichsinnig gerichteter Stellkräfte linear auszulenken, d.h. eine Translationsauslenkung in Richtung der Fahrwerkslängsachse 21 durchzuführen.
Vor und nach Rotations- und/oder Translationsauslenkungen des ersten Radsatzes 2 weist dieser eine Neutralstellung auf, in welcher der Lenkwinkel g einen Wert von 0 ° aufweist und/oder keine Auslenkung des ersten Radsatzes 2 in Richtung der Fahrwerkslängsachse 21 eingestellt ist.
Fig. 6 offenbart eine Detaildarstellung eines Ausschnitts aus einer mit einer beispielhaften aktiven Radsatzstelleinrichtung gekoppelten, beispielhaften Radsatzführungseinrichtung eines erfindungsgemäßen Fahrwerks, wie sie beispielsweise in jener in Fig. 1 gezeigten beispielhaften ersten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Fahrwerks eingesetzt ist. In eine Führungsbuchse 12 einer ersten Führungseinrichtung sind ein hülsenförmiges Elastiklager 14 der ersten Führungseinrichtung und, an das Elastiklager 14 angrenzend, ein Wälzlager 18 der ersten Führungseinrichtung eingesetzt.
Über das Wälzlager 18 ist ein als Exzenterwelle ausgeführter Führungsbolzen 13 der ersten Führungseinrichtung mit einem ersten Schwingarm 3 des Fahrwerks, wie er beispielhaft in Fig. 1 dargestellt ist, gekoppelt. Der Führungsbolzen 13 weist einen Exzenter 15 auf, der mit einem ersten Hebel 25 und einem zweiten Hebel 26 verbunden ist. Der erste Hebel 25 und der zweite Hebel 26 sind gewinkelt zueinander angeordnet und zu einem Doppelhebel verbunden.
Wie in Fig. 1 offenbart, ist der erste Hebel 25 mit einem ersten Aktuator 10 und der zweite Hebel 26 mit einem ersten Führungsdämpfer 16 verbunden.
Der erste Aktuator 10 und der erste Führungsdämpfer 16 sind, in Parallelschaltung zueinander angeordnet, mit einer Tragestruktur 1 des Fahrwerks, wie sie beispielhaft in Fig. 1 dargestellt ist, verbunden.
Der erste Aktuator 10 und der erste Führungsdämpfer 16 sind in Serie zu dem Elastiklager 14 geschaltet.
Mittels des ersten Aktuators 10 werden Aktuatorkräfte zur Verstellung eines ersten Radsatzes 2, wie er beispielhaft in Fig. 1 gezeigt ist, gebildet.
Mittels des ersten Führungsdämpfers 16 werden Koppelkräfte zwischen dem Exzenter 15 und der Tragestruktur 1 gebildet, die auch bei ausgeschaltetem ersten Aktuator 10 wirken.
Diese Koppelkräfte sind abhängig von einem Relativbewegungszustand zwischen dem Exzenter 15 und der Tragestruktur 1.
Zur Verstellung des ersten Radsatzes 2 werden die Aktuatorkräfte von dem ersten Aktuator 10 über den ersten Hebel 25, den Exzenter 15 bzw. den Führungsbolzen 13 und das Wälzlager 18 gegen einen Widerstand des Elastiklagers 14 auf den ersten Schwingarm 3 übertragen, wodurch der erste Radsatz 2 auslenkt wird. Dabei kann der erste Radsatz 2 einen Lenkwinkel g, wie er beispielhaft in Fig. 5 gezeigt ist, einnehmen.
In Fig. 7 ist eine Detaildarstellung eines Ausschnitts aus einer mit einer beispielhaften aktiven Radsatzstelleinrichtung gekoppelten, beispielhaften Radsatzführungseinrichtung eines erfindungsgemäßen Fahrwerks gezeigt. Diese Radsatzführungseinrichtung bzw.
Radsatzstelleinrichtung ähnelt jener Ausführungsvariante, die in Fig. 6 dargestellt ist. Es werden daher in Fig. 7 teilweise die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 6 verwendet. Im Unterschied zu jener in Fig. 6 gezeigten
Ausführungsvariante umfasst die Radsatzführungseinrichtung gemäß Fig. 7 statt eines in Fig. 6 gezeigten Wälzlagers 18 ein hülsenförmiges Gleitlager 19.
Liste der Bezeichnungen
1 Tragestruktur
2 Erster Radsatz
3 Erster Schwingarm
4 Zweiter Schwingarm
5 Radsatzlagergehäuse
6 Erste Primärfeder
7 Basisplatte
8 Wagenkasten
9 Erste Sekundärfeder
10 Erster Aktuator
11 Zweiter Aktuator
12 Führungsbuchse
13 Führungsbolzen
14 Elastiklager
15 Exzenter
16 Erster Führungsdämpfer
17 Zweiter Führungsdämpfer
18 Wälzlager
19 Gleitlager
20 Längsachse
21 Fahrwerkslängsachse
22 Zylinder
23 Kolben
24 Kolbenstange
25 Erster Hebel
26 Zweiter Hebel
27 Erste Druckluftleitung
28 Zweite Druckluftleitung
29 Regelungseinheit
30 Radsatzhochachse
31 Messeinheit
32 Erste Signalleitung
33 Zweite Signalleitung
34 Dritte Signalleitung
35 Vierte Signalleitung 36 Fünfte Signalleitung
37 Radarantenne
38 Erster Ultraschallsensor
39 Zweiter Ultraschallsensor
40 Schlingerdämpfer
41 Schlingerdämpfer-Beschleunigungssensor
42 Erstes Sperrventil
43 Zweites Sperrventil
44 Zahnstange
45 Gehäuse
46 Erstes Zahnrad
47 Zweites Zahnrad
48 Anschlussteil
49 Erste Öffnung
50 Zweite Öffnung
51 Gehäuseaußenwand
52 Gehäuseinnenwand
53 Erste Verzahnung
54 Zweite Verzahnung
55 Dritte Verzahnung
56 Vierte Verzahnung
57 Gehäusebodenplatte
58 Radsatzquerachse
Lenkwinkel

Claims

Patentansprüche
1. Fahrwerk für ein Schienenfahrzeug, mit einer Tragestruktur (1), mit zumindest einem ersten Radsatz (2) oder zumindest einem Räderpaar, wobei der zumindest erste Radsatz (2) oder das zumindest eine Räderpaar je Fahrwerksseite mittels einer Führungseinrichtung, welche eine Führungsbuchse (12), einen Führungsbolzen (13) und ein Elastiklager (14) aufweist, an die Tragestruktur (1) gekoppelt ist, wobei der Führungsbolzen (13) zumindest einer ersten Führungseinrichtung als Exzenterwelle ausgebildet ist, wobei mit einem Exzenter (15) des Führungsbolzens (13) sowie mit der Tragestruktur (1) ein erster Aktuator (10) verbunden ist, und wobei der erste Aktuator (10) zu dem Elastiklager (14) der ersten Führungseinrichtung in Serie geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Exzenter (15) und die Tragestruktur (1) auch bei ausgeschaltetem ersten Aktuator (10) über zumindest eine mittels des Exzenters (15) übertragene Koppelkraft, welche von einem Relativbewegungszustand zwischen dem Exzenter (15) und der Tragestruktur (1) abhängig ist, miteinander gekoppelt sind.
2. Fahrwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Exzenter (15) sowie mit der Tragestruktur (1) ein erster Führungsdämpfer (16) verbunden ist.
3. Fahrwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Führungsdämpfer (16) zu dem Elastiklager (14) in Serie geschaltet und zu dem ersten Aktuator (10) parallelgeschaltet ist.
4. Fahrwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Aktuator (10) als dämpfender Aktuator ausgebildet ist.
5. Fahrwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Exzenter (15) und die Tragestruktur (1) hydraulisch gedämpft miteinander gekoppelt sind.
6. Fahrwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Exzenter (15) und die Tragestruktur (1) reibungsgedämpft miteinander gekoppelt sind.
7. Fahrwerk nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Führungsdämpfer (16) als Trägheitsdämpfer ausgebildet ist.
8. Fahrwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Aktuator (10) über einen ersten Hebel (25) mit dem Exzenter (15) verbunden ist.
9. Fahrwerk nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Führungsdämpfer (16) über einen zweiten Hebel (26) mit dem Exzenter (15) verbunden ist.
10. Fahrwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsbolzen (13) über ein Wälzlager (18) in der Führungsbuchse (12) der ersten Führungseinrichtung gelagert ist.
11. Fahrwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsbolzen (13) über ein Gleitlager (19) in der Führungsbuchse (12) der ersten Führungseinrichtung gelagert ist.
12. Fahrwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Aktuator (10) gelenkig mit dem Exzenter (15) und mit der Tragestruktur (1) verbunden ist.
13. Fahrwerk nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Führungsdämpfer (16) gelenkig mit dem Exzenter (15) und mit der Tragestruktur (1) verbunden ist.
14. Fahrwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Exzenter (15) in einer stabilen Gleichgewichtslage angeordnet ist, wenn der zumindest erste Radsatz (2) oder das zumindest eine Räderpaar vor oder nach einer Translationsauslenkung und/oder einer Rotationsauslenkung eine Neutralstellung aufweist.
15. Fahrwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Aktuator (10) mit einer sensorbasierten Gleisbogendetektionseinrichtung verbindbar ist.
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