WO2001030630A1 - Schienengebundenes fahrzeugsegment mit rumpfintegrierter fliehkraftkompensation - Google Patents

Schienengebundenes fahrzeugsegment mit rumpfintegrierter fliehkraftkompensation Download PDF

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WO2001030630A1
WO2001030630A1 PCT/EP2000/010555 EP0010555W WO0130630A1 WO 2001030630 A1 WO2001030630 A1 WO 2001030630A1 EP 0010555 W EP0010555 W EP 0010555W WO 0130630 A1 WO0130630 A1 WO 0130630A1
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WO
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vehicle
floor
support frame
segment according
vehicle segment
Prior art date
Application number
PCT/EP2000/010555
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English (en)
French (fr)
Inventor
Herwig Schenk
Theodor Staneff
Frank König
Martin Grab
Original Assignee
Deutsche Bahn Ag
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Publication date
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Application filed by Deutsche Bahn Ag filed Critical Deutsche Bahn Ag
Priority to AU11450/01A priority Critical patent/AU1145001A/en
Priority to EP00972872A priority patent/EP1237774B1/de
Priority to DK00972872T priority patent/DK1237774T3/da
Priority to DE50002497T priority patent/DE50002497D1/de
Priority to AT00972872T priority patent/ATE242140T1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D3/00—Wagons or vans
    • B61D3/04—Wagons or vans with movable floors, e.g. rotatable or floors which can be raised or lowered
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D17/00—Construction details of vehicle bodies
    • B61D17/04—Construction details of vehicle bodies with bodies of metal; with composite, e.g. metal and wood body structures
    • B61D17/10—Floors
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a rail-bound vehicle segment with a support frame on at least one pair of wheels, with a shell on the support frame and with a bottom in the shell for receiving vehicle installations, seats, etc. Furthermore, the invention relates to a vehicle association.
  • a centrifugal force acts on the vehicle, which acts centrifugally, that is to say in a direction pointing radially outward from the center of the curved track.
  • the amount of centrifugal force is proportional to the square of the speed of the vehicle and the reciprocal of the radius of the curve. It noticeably affects the passengers by pushing them outward of the arch. The traveling comfort is therefore reduced by the effect of centrifugal force when driving through a curved track.
  • track arches are built on the one hand with an elevation of the outer rail and on the other hand run through at a lower speed. The cant of the outer rail causes the vehicle to tilt towards the inside of the track curve.
  • Known vehicle segments are equipped for further compensation of the centrifugal force according to the same principle with a special mounting of their fuselage, which makes it possible to pivot the fuselage relative to the support frame about an axis running in the longitudinal direction of the vehicle segment.
  • Such positions of the fuselage are summarized under the term "tilting technique".
  • the body of the known vehicle segments with tilting technology is formed by a car body mounted on a support frame.
  • the tilting technology primarily serves to compensate the centrifugal force acting when traveling through a curved track to such an extent that cornering is comfortable for the vehicle occupants even at high speeds. Through the use of the tilting technology it is achieved that vehicle associations with vehicle segments equipped in this way can drive through bends at high speed and achieve a reduced travel time between the start and destination station.
  • UK 1 508 1 73 discloses a passive tilting technique in the manner of a pendulum.
  • the car body can be swiveled with the help of a secondary suspension, which engages under the roof of the car body and transfers its load to the chassis via columns. Since the center of gravity of the car body and the load carried in it lies below the suspension, the radially outward centrifugal force generates a torque when driving through track bends, which causes the car body to pivot about a longitudinal axis of the vehicle running in the plane of the suspension.
  • pantographs must be able to adapt to the respective inclination of the fuselage without losing contact with the overhead contact line and without exerting any harmful forces on the contact line.
  • a vehicle segment of the type mentioned at the outset is also known from the document WO 99/58384 of the applicants of the present patent application.
  • This vehicle segment is characterized by a construction that is particularly suitable for lightweight construction.
  • the function of the car body of the known vehicle segments described above is assumed by the vehicle segment according to WP 99/58284 - with the exception of openings, in particular for the wheels - also surrounding the support frame and attached to the support frame. Internals such as seats etc. are arranged on a floor within the shell. With this construction, the load of the floor is transferred directly to the supporting frame
  • the object of the invention is to develop a vehicle segment of the type mentioned at the outset such that lateral forces acting on occupants or transported goods during an arc travel can be at least partially compensated for with the aid of a simple, light and space-saving construction.
  • a further ⁇ handover of the invention is to provide a vehicle combination, which allows the traversing of curved track at high speed with low wear on the track and wheels.
  • the task is carried out for a rail-bound vehicle segment by the Subject of claim 1 and for a vehicle association solved by the subject of claim 30.
  • the floor can be pivoted relative to the shell about a vehicle longitudinal axis running in the direction of travel.
  • laterally directed force components acting on occupants or transported goods when traveling through a curved track can be at least partially compensated for, depending on the swivel angle.
  • the shell, support frame and chassis do not take part in the swiveling movement of the floor.
  • the tilting device with storage means etc. alone supports the floor with the fittings and transport loads located on it. It can therefore be made less complicated and, in particular, lighter. This also protects the wheels of the vehicle segment and the rails.
  • the outer contours of the vehicle segment in contrast to known solutions when driving through a curve, despite the progress Fliehkraftkom ⁇ pensation remain unchanged because only the arranged within the shell bottom performs the necessary for this tilting movement.
  • the Fliehkraftkom ⁇ pensation is integrated into the trunk of the vehicle segment and forth imperceptible from outside.
  • the non genome in claim ⁇ mene clearance on the track to a broadening of the vehicle body can be so used and to an enlargement of the available interior space.
  • the vehicle segment according to the invention can be realized with a shell which is rigid in the conventional manner, but also with a shell which is articulated in sections along its longitudinal extent, as described in German patent application 1 99 52 733.
  • a shell which is rigid in the conventional manner but also with a shell which is articulated in sections along its longitudinal extent, as described in German patent application 1 99 52 733.
  • the centrifugal force compensation according to the invention only the mobility of the soil relative to the shell is important.
  • the support frame extends within the surrounding shell over the entire length and width of the vehicle segment and takes over the power transmission in the vertical direction to the chassis as well as part of the acceleration and braking forces acting in the longitudinal direction.
  • the shell does not have to perform any essential supporting functions, but it directs acceleration and braking forces and absorbs the longitudinal dynamics that arise in the fuselage when driving in a body.
  • Bottom and shell are spaced so far that, on the one hand, the mobility of the floor for centrifugal force compensation and - if necessary - on the other hand, the articulation of the shell when driving through bends, crests or depressions is not restricted.
  • the distance between the bottom and the shell is bridged by elastic seals, so that there is no visible gap either.
  • the seals also prevent air exchange and the occurrence of sound bridges to the underfloor space.
  • bearing means are provided for guiding or storing the floor, which extend the floor by at least one in the floor or Store the vehicle's longitudinal axis below the floor so that it can pivot.
  • the bearing means can also be designed such that the floor can be pivoted about at least one longitudinal vehicle axis running above the floor.
  • the floor In embodiments in which the longitudinal axis of the vehicle, about which the floor can be pivoted, does not run in the floor itself, the floor also moves transversely relative to the support frame and shell, ie it approaches an inside of the shell.
  • the longitudinal axis of the vehicle, about which the floor is pivoted, can also run differently in various embodiments with respect to a longitudinal center plane, which intersects the axis of the wheel pair in the middle and vertically. If only one such pivot axis is provided, the bearing means preferably pivotally pivot the floor about a vehicle longitudinal axis which runs in the longitudinal center plane.
  • the storage means can also support the floor in such a way that it can be pivoted either about a first or a second longitudinal axis of the vehicle.
  • the first and the second longitudinal axis of the vehicle run parallel to one another in a plane which is perpendicular to the longitudinal center plane mentioned.
  • Each of the two vehicle longitudinal axes forming the pivot axes is assigned a respective pivot direction. This means that for an inclination of the floor towards the outside of the arch, it is pivoted about the longitudinal axis of the vehicle and for an inclination towards the outside of the arch about the other longitudinal axis of the vehicle.
  • the first and the second longitudinal vehicle axes preferably run on both sides of the longitudinal center plane, each at the same distance from the longitudinal central plane.
  • the bearing means preferably support the floor on the support frame.
  • the floor mainly fulfills tasks of vertical power flow within the vehicle segment. Other components take over the longitudinal force flow.
  • the storage means support the floor on the support frame over its entire extent in the vehicle longitudinal direction. For this purpose, they have a corresponding longitudinal extent or are arranged distributed in the longitudinal direction of the vehicle.
  • the floor itself can therefore be built comparatively easily.
  • the shell is largely freed of vertical loads.
  • the bearing means support the floor in the longitudinal median plane on the support frame.
  • the storage means additionally support the floor on both sides of the longitudinal center plane on the support frame.
  • a storage of the floor on the support frame on both sides of the longitudinal center plane opens up various construction options, as far as the position of the vehicle's longitudinal axis is concerned, about which the floor can be pivoted.
  • variants can be formed in which the base can be pivoted, for example, about an axis extending above or below the base in or outside the longitudinal center plane.
  • storage means are provided at only a small distance from the longitudinal center plane.
  • the bearing points are moved close together in the middle.
  • the floor can be pivoted about two vehicle longitudinal axes running below the floor.
  • the levers of different lengths on both sides of a bearing point create a stabilizing restoring moment when tilting.
  • the storage means are used to implement active and passive tilting technology preferably height-adjustable. This is particularly advantageous when storing the floor on the support frame on both sides of the longitudinal center plane.
  • the bearing means are operated pneumatically or hydropneumatically, for example they can have one or more air springs, single or double-acting cylinders. Cylinders are advantageously articulated on the floor and on the support frame so as not to hinder the pivoting movement of the floor.
  • the bearing means have at least one electrically driven adjusting device, which is connected on the one hand to the support frame and on the other hand to the floor, for generating the pivoting movement.
  • the control elements can also be attached to the shell.
  • the electric drive has the advantage that the energy supply to the actuating device can be accomplished with little effort and space. The energy is taken from the train's electrical power supply system, which is to be provided anyway. The maintenance effort for electrical actuating devices is also comparatively low. Electrical cables are also opposed to hydraulic INTR ⁇ gen easily.
  • the actuating device comprises a spindle drive or a toothed rack drive, which is electrically operated approximately, with a forth ⁇ conventional electric motor or a stepping motor.
  • the bearing means are designed as roller bearings or plain bearings between the floor and the support frame.
  • the functions of carrying and positioning are separated, the storage means only take on the function of carrying.
  • drive means connected to the shell or support frame and, on the other hand, connected to the floor must be provided, which are in operation exert a pushing or pulling force on the ground perpendicular to the direction of travel, in particular parallel to its transverse extent.
  • the drive means are double-acting, so they can exert pull or thrust in the lateral direction.
  • the underside of the base has a downward projection, on which the drive means engage. The attacking force is redirected by the approach for driving the pivoting movement of the floor.
  • the extension can extend through an opening through the support frame. This has the advantage that the leverage is increased and the drive means have to generate less force. However, appropriate space in the support frame and possibly in the space below the support frame up to the shell is required. This can be accomplished, for example, by providing a longitudinally extending trough-like space in or below the supporting frame, which in its longitudinal extent only omits the area of the undercarriage. This can accommodate additional units.
  • the floor can be displaced in a direction perpendicular to the direction of travel in the case of a pivoting movement relative to the shell. This results inevitably in those embodiments in which the pivot axis does not run in the floor itself, but rather below or above it. However, other forms of movement can also be implemented, which are discussed in more detail below.
  • the bearing means have rollers or sliding elements which run on at least one roller or sliding track which is curved or inclined transversely to the longitudinal axis of the vehicle and relative to the supporting frame.
  • the profile of the roller or slideway transverse to the longitudinal axis of the vehicle determines the pivoting movement of the floor. If the runway or slide is curved in a circular arc, the position of the swivel axis is determined by the radius of the arc. With other profile shapes, the type and scope of an additional translational movement of the floor can be predetermined. Assign the roll or Slideways, for example, have the shape of a plane inclined towards the longitudinal center plane, so that the pivoting and translational movement of the floor overlap in a complex tilting movement.
  • the bearing means have articulated supports (standing pendulums) which are articulated on the floor and on the support frame.
  • This embodiment like storage on roller or plain bearings, has the advantage that the centrifugal force contributes to the inclination of the floor.
  • the type of support causes one side to be raised and the other to be lowered when moved laterally.
  • Another advantage of this type of bearing is the restoring effect, which supports the movement of the floor back to its rest position when the centrifugal force acting on the outside decreases.
  • suspension is part of the storage of the floor on the support frame.
  • Bearing, actuator and suspension can be connected in series in a compact, space-saving design. This does not result in any fundamental structural difficulties if the support by the control elements is integrated into the bearing at the same time. This can be achieved in particular when the base is supported on both sides of the supporting frame relative to the longitudinal center plane.
  • the pivot position of the floor relative to the support frame is monitored in a further embodiment using suitable sensors.
  • the target position of the inner floor is pre-stored on the basis of currently determined or retrieved Route data (track radius, track cant, cant ramp, etc.) and the current state of motion of the vehicle segment (position, speed, acceleration) determined.
  • Appropriate control means prevents the sprung floor from sloping due to uneven loading.
  • the inner floor is inclined to the outside of the arch relative to the supporting frame when the vehicle segment passes through a curved track with an elevated outer rail below the compensation speed.
  • the compensating speed is the speed at which the centrifugal transverse acceleration and the inward curve of the downhill acceleration due to the track overhang compensate each other exactly. If a track is traversed at a speed below the compensating speed or if the vehicle even has to stop in the track curve, the passengers in vehicles according to the state of the art are pulled towards the inside of the curve by the predominant downward slope force (gravity), which causes an uncomfortable sitting posture and walking within of the vehicle segment difficult. In addition, objects lying on tables can slide or fall on the floor due to the uncompensated inclination.
  • a sensor system and an evaluation unit are provided, which determine uncompensated downhill forces. This can be done in a simple form by determining the track elevation, the speed and the current swivel position of the inner floor. These measured data can be used to determine how far the downhill acceleration is compensated for by the centrifugal lateral acceleration. From this a target swivel position of the floor is calculated, with which full compensation is achieved. With the aid of suitable, generally known control means controls the movement of the réellebo ⁇ dens caused in the thus calculated swivel position then.
  • the interior floor is so swings in this embodiment in a comfortable position for passengers ver ⁇ while the vehicle segment on curved track with supporting frame and Shell moves or stands inclined towards the inside of the arch.
  • Vibrations of the inner floor are suppressed in a further embodiment of the invention, provided that they do not take the form of rectilinear movements in the vertical direction.
  • the ability of the floor to vibrate in the vertical direction is additionally restricted in such a way that the vibrations do not run counter to the adjusting movements for inclining the floor.
  • damping means connected to the support frame or the bearing means and on the other hand to the floor are provided.
  • a vehicle assembly composed of several vehicle segments according to the invention is initially characterized by a low wear of rails and wheels due to the comparatively light construction of the vehicle segments.
  • Such a vehicle group has the further advantage over known vehicle groups with tilting technology that its outer contour behaves like a vehicle without tilting technology. In this way, the clearance on the track can be used for a large transverse extension of the vehicle segment, since no additional scope is required for the inclination of the vehicle casing in the curve of the track.
  • the vehicle assembly according to the invention requires a comparatively low energy consumption, since not the shells as a whole, but only the floors within the shells with the vehicle internals, seats, etc. fastened therein are pivoted.
  • a vehicle combination according to the invention which is equipped with an active tilting system, are at least in the front in the direction of travel ⁇ most vehicle segment sensors for measuring the speed of the vehicle ⁇ Association, the radius of curvature of the track and the track superelevation and Means for controlling or regulating the temporal course of the pivoting movement of the floors of the individual vehicle segments are provided by evaluating the current measurement signals from the sensors.
  • Known technologies can be used in the selection and design of the sensors mentioned and regulating or control means.
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view of an exemplary embodiment of the vehicle segment according to the invention with central storage of the floor, which is shown in the undeflected state,
  • FIG. 2 shows a partial cross-sectional view of the vehicle segment from FIG. 1 with the floor pivoted
  • FIG. 6 shows a cross-sectional view of a further exemplary embodiment of the pivoted floor of the vehicle segment according to the invention when passing through a curved track
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view of a vehicle segment 10 for operation on a track 1 2.
  • the vehicle segment 10 has an essentially tubular shell 14 with side window openings 16 and 18.
  • the shell 14 is fastened to a support frame 20 which is supported on the rails 34 and 36 of the track 1 2 by means of a single running gear with two wheels 30 and 32, which is only indicated by dashed lines 22 to 28.
  • the shell 14 of the vehicle segment 10 is constructed to be self-supporting and is supported on the transverse ends of the support frame 20 by means of fastening elements 38 and 40 which are only indicated here. In the present embodiment, it is also rigid. Details of the attachment of the shell to the support frame can be found in WO 99 58384. As mentioned above, in all the exemplary embodiments described here, the shell can also have articulated longitudinal sections along its extension in the direction of travel. Details of the attachment of the support frame to the shell in this variant are described in patent application 1 99 52 733.
  • a floor 42 extends between the transverse sides of the shell 14. This is supported centrally on the support frame 20 by means of a bearing device 44.
  • the illustration of the mounting of the base 42 on the support frame 20 is only extremely schematically shown in FIG. 1 to clarify the principle.
  • the bearing device 44 supports the floor 42 by a perpendicular to the cross-sectional plane running vehicle longitudinal axis 46 pivotable.
  • the vehicle longitudinal axis 46 runs here in a longitudinal center plane 48 of the vehicle segment 10, which intersects the axis 49 of the wheel pair 30 and 32 centrally and vertically.
  • the axis 49 of the wheel pair 30 and 32 is to be understood as the straight line which connects the center points of the wheels 30 and 32.
  • the pair of wheels can, but does not have to be designed as a wheel set.
  • Sealing lips 50 and 52 are fastened to both transverse ends of the bottom 42 and bend upwards towards the shell 14 and bear against the inside of the shell 14.
  • the sealing lips 50 and 52 are made of rubber-elastic material. In contrast to what is shown in FIG. 1, they can also rest up to the height of the lower edge of the windows 1 6 and 1 8 along the inside of the shell 14. In addition, they can also be attached to the inner wall with their upper edge. If the base 42 tends to compensate for centrifugal force in track bends, the sealing lips lying on the inside of the shell move downward inside the curve and upward outside the curve. Since these are relatively minor movements, the passenger will hardly notice the inclination of the floor relative to the shell in this variant.
  • sealing lips 50 and 52 are fastened to the inside of the shell, the sealing lips are slightly stretched or compressed when the base is pivoted.
  • FIG. 2 shows a partial cross-sectional view of the vehicle segment from FIG. 1. Only the lower area of the vehicle segment 10 with the chassis, the support frame 20 and the base 42 is shown here. This is shown here in a position pivoted clockwise about the longitudinal axis 46 of the vehicle against the support frame and the shell. The pivot axis 46 extends in this off ⁇ operation example just below the bottom 42.
  • the pivotal movement of the base 42 is not illustrated here in greater detail which eclip on the support frame 20 ⁇ assisted actuators causes the arranged on both sides of the longitudinal center plane 48 and attack on the underside of the floor at the points marked here by filled circles 54 and 56. Of course, the points of attack 54 and 56 can also lie further inwards or outwards relative to the longitudinal center plane 48. Exemplary embodiments for suitable actuators are described in more detail below with reference to FIGS. 5b to 5d. The direction of the forces generated by the actuators at positions 54 and 56 is shown by an arrow 58 and 60, respectively.
  • the actuators not only cause a pivoting movement of the floor 42 when passing through a track curve towards the center of the curve, but also maintain a parallel orientation of the inner floor 42 relative to the support frame 20 on a straight line. A loading of the inner floor 42 that is asymmetrical with respect to the central plane 48 is compensated for.
  • the elastic sealing lips 50 and 52 close off the space above the floor 42 even when pivoting against the space between the floor 42 and the support frame 20. Both sealing lips are preloaded so that they always bear against the inner wall of the shell 14 with all pivoting movements of the base. In the pivoted position of the base 42 shown in FIG. 2, the left sealing lip 50 is additionally tensioned by bending in, while the right sealing lip 52 is somewhat relaxed compared to the normal position by bending out.
  • Figure 3a shows, again in a partial cross-sectional view, a second exporting ⁇ approximately example with an alternative storage of the soil.
  • a representation of Figure 3a the storage is shown only schematically. Otherwise, the same reference numerals designate the same components in all the figures.
  • the support frame 20 is along the longitudinal median plane 48 in a left section 20.1 and a right section 20.2 divided.
  • a bearing device 44 ' is provided, which extends over at least in sections over the longitudinal extent of the vehicle segment in the direction of travel.
  • the longitudinal section in which the undercarriage is located is excluded.
  • the cross-section of the support frame is coherent, as is known from the exemplary embodiment of FIGS. 1 and 2.
  • the bearing device 46 has two bearing half-shells 62.1 and 62.2 fastened to the ends of the support frame sections 20.1 and 20.2 facing the longitudinal center plane 48.
  • the two half-shells form a hollow cylinder running perpendicular to the cross-sectional plane in the direction of travel, which is open symmetrically to the longitudinal center plane 48 below and above, that is to say towards the inward-pointing bottom side 64 of the shell and towards the inside bottom 42.
  • the longitudinal axis of this hollow cylinder runs in the longitudinal center plane 48 at the level of the support frame 20.
  • the two bearing half-shells 62.1 and 62.2 accommodate a bearing cylinder 66 between them, which is formed on a shoulder or swivel lever 68.
  • the inner base 42 is supported on this.
  • the pivot lever 68 is therefore widened in a flange-like manner to accommodate the load and is fastened to the underside of the base 42 in the middle of its transverse extent.
  • the pivot lever 68 extends downward in the direction of the bottom side 64 of the shell to below the support frame 20.
  • the longitudinal center plane 48 the carrier 70 and 72 are on either side secured to the underside of the support frame 20, extending in this embodiment from Tragge ⁇ vice 20 to the tray bottom 64 and the lateral walls forming a trough-shaped space under the supporting frame 20th
  • the carriers 70 and 72 can also end above the shell bottom 64. They are used for Fastening of units, etc., in particular of adjusting elements, not shown here, which engage in the lower end region 74 of the adjusting lever 68 with a force directed essentially parallel to the transverse extension of the supporting frame 20.
  • the bottom is pivoted counterclockwise about the longitudinal axis of the bearing cylinder 66, so that the actuating elements exert a force directed to the right on the pivot lever 68 to produce this pivot position. This is illustrated by an arrow 76.
  • the actuating elements in the present exemplary embodiment act on the lever 42 via a lever arm. Therefore, the force to be applied by the adjusting elements for pivoting the floor by a certain angle is lower.
  • the bearing device 46 'and the supports 70 and 72 are preferably not arranged in the region of the longitudinal extent of the vehicle segment in which the chassis is located.
  • FIG. 3b shows a modification of the exemplary embodiment according to FIG. 3a with a bearing device 46 "which is not embedded in the supporting frame 20 but is supported on it.
  • This exemplary embodiment also shows one of the many possibilities known to the person skilled in the art on the floor in a spring-loaded manner storing the Tragge ⁇ alternate, as is of course necessary for operation of the vehicle segment in passenger transport.
  • pneumatically or hydro-pneumatically operated spring elements 78 are provided in the embodiment of Figure 3b for this purpose. These may be, as shown in Figure 3b, as a closed ring around extend the actuating lever 68.
  • This embodiment with spring elements 78 connected on both sides of the longitudinal center plane 48 has the advantage that the fluid (gas) exchange takes place directly between the two sides when the base 42 is pivoted the longitudinal median plane 48 separately e spring elements can be provided between the floor 42 and the support frame 20.
  • the spring elements 78 do not hinder the pivoting movement of the floor 42 against the support frame 20 and, on the other hand, isolate the floor 42 against vibrations and impacts from the chassis area.
  • the actuating elements 82.1 and 82.2 are articulated on the actuating lever 68 and fastened longitudinally displaceably with the aid of a sliding shell 83. Furthermore, the actuating elements are attached to the carriers 70 and 72, respectively. They can be single or double acting ⁇ forms and be practice on the control lever 68 one of the predetermined pivoting movement of the base 42 corresponding to required lateral force.
  • the control devices required for the operation of the control elements 82.1 and 82.2 are known and are not shown in more detail here.
  • a spring-loaded mounting of the floor 42 on the support frame 20, as shown in FIG. 3b opens up other, undesirable degrees of freedom in addition to the desired translational mobility of the floor in the vertical direction.
  • translational vibrations in the longitudinal and transverse directions of the vehicle are possible. These can be suppressed relatively easily using means known to those skilled in the art.
  • a lead bell 80 can ren for ande ⁇ example, stops can be provided.
  • FIG. 4 shows a fourth exemplary embodiment of a vehicle segment according to the invention in a partial cross-sectional view.
  • the graphical representation is again greatly simplified here, around the principle of the pivotable mounting realized here to illustrate the floor.
  • the floor 42 in the vehicle segment shown in FIG. 4 is pivotably mounted about two vehicle longitudinal axes 46.1 and 46.2. Both vehicle longitudinal axes 46.1 and 46.2 each run at the same distance from the longitudinal center plane 48 below the transverse end regions of the vehicle interior floor 42. Each of the two axes 46.1 and 46.2 is assigned exactly one swivel direction - clockwise or counterclockwise. In the present exemplary embodiment, the floor 42 can be pivoted clockwise about the vehicle longitudinal axis 46.1 and counterclockwise about the vehicle longitudinal axis 46.2.
  • the storage devices 44.1 and 44.2 required for this are only indicated schematically in FIG.
  • the bearing devices 44.1 and 44.2 are designed such that the assigned pivoting direction can be changed. This has the advantage that it does not matter which of the longitudinal ends of the vehicle segment points in the direction of travel, that is to say that the vehicle segment can travel both "forwards" and "backwards". In both directions of travel, the floor 42 can be pivoted toward the center of the curve when driving through track arches.
  • the adjusting devices (not shown) provided on the bearing devices 44.1 and 44.2 only have to bear the load of the floor when the floor is to be pivoted about the opposite longitudinal vehicle axis 46.2 or 46.1. It is sufficient to use single-acting control elements, i.e. those designed only for thrust (pressure).
  • the adjusting elements are fastened to the support frame 20 as with the floor 42 with joints (joint storage).
  • Figure 5a shows a further embodiment of the invention in a partial cross-sectional view. Similar to the exemplary embodiment in FIG. 2, 48 control elements 84.1 and 84.1 are provided on both sides of the longitudinal center plane, each on Floor 42 and are hinged to the support frame. The greater distance between the support frame 20 and the floor 42 compared to the preceding figures is solely due to drawing technology and does not reflect the actual conditions.
  • the base in the present exemplary embodiment is not supported on the supporting frame in the middle of its transverse extent. Rather, it rests here on the actuating elements 84.1 and 84.2, which are designed as single-acting pressure cylinders for thrust development. These are each arranged at the same distance from the longitudinal center plane 48.
  • the control elements 84.1 and 84.2 are designed as pneumatic or hydropneumatic cylinders.
  • the floor 42 can be pivoted about a vehicle longitudinal axis 46 running in it and at the same time in the longitudinal center plane 48.
  • the piston of the second actuating element 84.2 is extended a distance for a pivoting movement in a clockwise direction, the base 42 being pressed upwards against its weight force at the point of application.
  • the bottom 42 of its downward gravitational force on the actuating element ⁇ 84.1 of which is supported on the support frame 20th This is used to retract the piston of the first control element 84.1.
  • a torque is created by which the base 42 is pivoted about the axis 46.
  • the floor 42 is not displaced in the transverse direction relative to the support frame 42.
  • the present embodiment has the advantage that the deflection of the actuating elements from the normal position required for setting a certain pivoting angle is only half as large.
  • double-acting control elements can also be used.
  • the construction of the adjusting elements will now be discussed in more detail with reference to various embodiments, which are shown in FIGS. 5b to 5d.
  • FIGS. 5b and 5c show two possible embodiments of the adjusting elements 84.1 and 84.2 in a representation cut along the longitudinal axis of the adjusting elements.
  • Both adjusting elements 86 and 88 differ in the adjusting mechanism and in the suspension, but are otherwise constructed in the same way. They have a piston 90 which engages longitudinally displaceably in a cylinder 94 through an opening 92.
  • the piston is surrounded by a protective jacket 96 which is attached to the upper end of the piston and, depending on the position of the piston 90, also at least partially surrounds the cylinder 94.
  • the piston 90 is supported in the cylinder on a spring 98, for example a steel coil spring. This in turn is supported on the upper end of a piston 100.
  • the piston 1 00 has an external thread 102 which is in engagement with the internal thread of a spindle nut, not shown.
  • the spindle nut is integrated in a drive block 104 which is fastened to the inner walls of the cylinder 94 in such a way that it is neither rotatable nor longitudinally displaceable against the latter.
  • the spindle nut is rotatably mounted about the longitudinal axis of the cylinder.
  • a clutch engages the circumference of the spindle nut and connects it to a drive motor, for example an electric stepper motor.
  • fastening elements 1 06 for the articulated fastening of the actuating element 86 on Floor 42 or provided on the support frame 20.
  • the actuating element 86 integrates the articulated function as well as the functions of carrying, positioning and springs.
  • the drive block 104 is caused to drive a rotary movement of the spindle nut.
  • the piston 100 is displaced upwards or downwards along the cylinder axis. If it is moved upward, it exerts a compressive force on the spring 98 and the piston 90, which is transmitted to the base 42. If the piston 100 is moved downward, the spring 98, the piston 90 and the base 42 follow it due to the weight.
  • the exemplary embodiment of an actuating element 88 shown in FIG. 5c differs from that shown in FIG. 5b only in that a gas spring 98 'is used instead of the mechanical spring 98. Furthermore, instead of the electromechanical drive with the piston 100 and the drive block 104 with the actuating element 88, a hydraulically driven separating piston 108 is provided. The height adjustment of the separating piston 108 and thus also of the piston 90 and of the base 42 is carried out in this exemplary embodiment by increasing or decreasing the volume filled by a drive fluid 1 1 0.
  • a height adjustment would be done by changing the Spring hardness of the gas spring.
  • this variant would have the disadvantage that it could have an unfavorable effect on the vibration behavior of the floor 42.
  • FIG. 5d shows, as an alternative to the actuating elements 86 and 88, an actuating device 1 1 2 with a bellows spring in a highly simplified representation.
  • This actuating device has a cylinder 114 with a piston 116, which is constructed essentially like the piston 100 in FIG. 5b and is also vertically displaced in the same way via a drive block 118 with a spindle nut rotatably mounted therein.
  • the cylinder 1 14 is attached to the support frame 20 without a joint.
  • a bellows spring 1 1 8 is attached, the inner volume of which is connected to the cylinder volume above the piston 1 1 6. Both partial volumes are filled with a gas.
  • the internal pressure of the entire gas volume can be adapted to its load by means of devices (not shown here) for setting a certain equilibrium position of the base 42.
  • the bellows spring 1 1 8 is held by a bearing shell 1 20 fastened on the underside of the bottom 42.
  • the wall of the bellows spring 1 1 8 consists of an elastomer bellows reinforced with fabric layers.
  • a height adjustment of the bottom 42 to achieve a pivoting movement is carried out with this adjusting element by displacing the piston 1 1 6 along the longitudinal axis of the cylinder 1 1 4. If the piston 1 1 6 is extended upwards with a constant internal pressure of the gas volume, it rolls on the cylinder 1 1 4 adjacent side sections of the bellows 1 1 8 for volume compensation from the top and thereby press the bottom 42 up. By retracting the piston 1 1 6 in the direction of the support frame 20, however, the partial volume filled by the gas within the cylinder 1 14 is increased. For volume compensation, the side sections of the rolling bellows 1 1 8 roll down, whereupon the bottom 42 sinks down at the location of the adjusting element 1 1 2.
  • the bellows spring 1 1 8 takes over not only the function of carrying but also joint functions. If the floor is inclined, the rubber wall adapts to the changed position while maintaining its internal pressure. The bellows spring 1 1 8 also provides a cushioning effect when impacts are transmitted from the support frame to the floor 42.
  • control element 1 1 2 can also work with a hydraulic drive, as shown in FIG. 5c, instead of an electromechanical drive.
  • control elements described in FIGS. 5b to 5d can be used in all exemplary embodiments with the base being supported on both sides on the support frame.
  • FIG. 6 shows a cross-sectional view of a further exemplary embodiment of a vehicle segment 10 ′ according to the invention.
  • the track 1 2 is here - as usual in the construction of bends - inclined relative to the horizontal by an angle a to the center of the bend.
  • the base 42 is mounted on the support frame 20 via air springs 1 22 and 1 24.
  • the air springs 1 22 and 1 24 are arranged on both sides of the longitudinal center plane 48. In the longitudinal direction of the vehicle ⁇ segments 1 0 ', that is, perpendicular to the sectional plane, a plurality of such air spring ⁇ couple are provided behind one another.
  • the load of the floor, internals attached to it such as seating groups 1 26 and 1 28 and the load of the occupants of the vehicle segment 10 ' are distributed evenly over the longitudinal and transverse dimensions of the support frame 20 in this way.
  • the air springs 1 22 and 1 24, like their bearings 1 30 and 1 32, are only shown schematically in this figure.
  • hydro-pneumatic springs can also be used in a known manner.
  • the base 42 is pivoted towards the center of the arch.
  • a plane 1 34 perpendicular to the ground and to the cutting plane forms an angle ⁇ with the longitudinal center plane 48 of the vehicle segment 10 '.
  • the pivot axis 46 runs perpendicular to the plane of the drawing in FIG. 6 through the floor 42 approximately in the middle of its transverse extent.
  • FIGS. 7 and 8 show two further, similar exemplary embodiments of vehicle segments according to the invention in cross-sectional partial views.
  • the base is supported on the supporting frame 20 by means of rollers 1 36 and 1 38 or 1 36 'and 1 38' arranged on both sides of the longitudinal center plane, as well as roller tracks 140 and 1 42.
  • the base 42 in the embodiment according to FIG. 7 is supported directly on the rollers
  • supports 144 and 146 are fastened below the support frame 20, which are on axes of rotation 1 48 and 1 50 of the rollers 1 36 'and 1 Support 38 '.
  • the latter variant has the advantage that 144 and 146 a suspension of the floor 42 can be integrated.
  • the floor 42 can carry out a guided swiveling movement, the swiveling axis of which lies above the floor.
  • This pivoting movement is superimposed on a translation movement of the floor 42 which is dependent on the profile of the roller tracks 140 and 142.
  • the runways can of course also be designed in the form of a circular arc so that the pivot axis is stationary during the pivoting movement.
  • the lateral offset d occurring in addition to the pivoting movement of the base 42 is marked in FIG.
  • the center of the transverse extent of the base 42 denotes a triangle 1 52 pointing towards the support frame.
  • adjusting elements are provided on the support frame 20, which are attached to a center, for example on the underside of the floor 42 engage the actuating lever and exert a transverse force on the floor.
  • Figures 9a and 9b show another embodiment of a ⁇ modern fiction, vehicle segment, wherein the bottom 42 is supported by stud pendulum 1 54 and 1 56 on the support frame 20th
  • the standing pendulums 1 54 and 1 56 are of equal length and articulated at the same distance on both sides of the longitudinal center plane 48 on the support frame 20 and on the floor 42, such that the floor 42 can perform a combined pivoting and translational movement in the direction parallel to the cross-sectional plane.
  • the standing pendulums 1 54 and 1 56 are attached to the support frame at a greater distance from the longitudinal center plane 48 than on the floor 42, and are thus inclined towards the longitudinal center plane 48.
  • an steering of the floor 42 can be effected by applying a force acting in the transverse direction on an adjusting lever 1 58 below the floor 42. If, as shown in FIG. 9b, a force 1 60 directed to the right in the transverse direction is exerted, then the two standing pendulums 1 54 and 1 56 execute a pivoting movement clockwise, in each case about their pivot axis 162 or 164 closer to the supporting frame 20.
  • Vehicle segment according to claim 1 characterized by bearing means (44; 44 '; 44.1, 44.2; 68, 78, 80; 84.1, 84.2; 1 1 2; 1 22, 1 24, 1 30, 1 32) for guiding or storing of the floor (42), which are designed such that the floor can be pivoted about at least one longitudinal vehicle axis running in the floor or below the floor.
  • Vehicle segment according to claim 1 characterized by bearing means (1 36, 1 38, 1 36 ', 1 38', 140, 142; 1 54, 1 56, 1 62, 1 64) for guiding or storing the floor (42) , which are designed so that the floor is pivotable about at least one vehicle longitudinal axis extending above the floor.
  • Vehicle segment characterized in that the bearing means (44; 44 '; 68, 78, 80; 84.1, 84.2; 1 22, 1 24, 1 30, 1 32) the bottom (42) by one Mount the vehicle's longitudinal axis in a pivotable manner, which runs in the longitudinal center plane (48), which intersects the axis (49) of the wheel pair (30, 32) centrally and vertically.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein schienengebundenes Fahrzeugsegment mit einem Traggestell (20) auf mindestens einem Radpaar, mit einer Schale (14) an dem Traggestell (20) und mit einem Boden (42) in der Schale (14) zur Aufnahme von Fahrzeugeinbauten, Sitzen etc. Erfindungsgemäss ist der Boden (42) um eine in Fahrtrichtung verlaufende Fahrzeuglängsachse (46) schwenkbar gelagert.

Description

SCHIENENGEBUNDENES FAHRZEUGSEGMENT MIT RUMPINTEGRIERTER FLIEHKRAFTKOMPENSATION
Die Erfindung betrifft ein schienengebundenes Fahrzeugsegment mit einem Traggestell auf mindestens einem Radpaar, mit einer Schale an dem Traggestell und mit einem Boden in der Schale zur Aufnahme von Fahrzeugeinbauten, Sitzen etc.. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Fahrzeugverband.
Bei einer Fahrt eines Schienenfahrzeuges durch einen Gleisbogen wirkt auf das Fahrzeug eine Fliehkraft, die zentrifugal, das heißt in einer vom Mittelpunkt des Gleisbogens radial nach außen weisenden Richtung wirkt. Der Betrag der Fliehkraft ist proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit des Fahrzeuges sowie zum Kehrwert des Radius des Gleisbogens. Sie wirkt spürbar auf die Passagiere ein, indem sie diese nach bogenaußen drückt. Durch die Wirkung der Fliehkraft beim Durchfahren eines Gleisbogens wird daher der Reisekomfort gemindert. Um dies zu vermeiden, werden Gleisbögen zum einen mit einer Überhöhung der Außenschiene gebaut und zum anderen mit geringerer Geschwindigkeit durchfahren. Die Überhöhung der Außenschiene bewirkt eine Neigung des Fahrzeuges zur Innenseite des Gleisbogens hin. Dadurch wird unter Ausnutzung der Schwerkraft eine die Fliehkraft teilweise kompensierende Kraftkomponente, die Hangabtriebskraft erzeugt. Der Kompensation der Fliehkraft mit Hilfe der Gleisüberhöhung sind jedoch enge Grenzen dadurch gesetzt, daß Fahrzeuge im Gleisbogen notfalls auch zum Stehen kommen müssen.
Bekannte Fahrzeugsegmente sind zur weiteren Kompensation der Fliehkraft nach demselben Prinzip mit einer besonderen Lagerung ihres Rumpfes ausgerüstet, die es ermöglicht, den Rumpf relativ zum Traggestell um eine in Längsrichtung des Fahrzeugsegmentes verlaufende Achse zu verschwenken. Derartige Lagerungen des Rumpfes werden unter dem Begriff "Neigetechnik" zusammengefaßt. Den Rumpf der bekannten Fahrzeugsegmente mit Neigetechnik bildet ein auf einem Traggestell gelagerter Wagenkasten.
Die Neigetechnik dient in erster Linie dazu, die bei einer Fahrt durch einen Gleisbogen wirkende Fliehkraft so weit zu kompensieren, daß die Kurvenfahrt auch bei hoher Geschwindigkeit für die Fahrzeuginsassen komfortabel ist. Durch den Einsatz der Neigetechnik wird erreicht, daß Fahrzeugverbände mit derart ausgerüsteten Fahrzeugsegmenten Gleisbögen mit hoher Geschwindigkeit durchfahren und eine verringerte Reisezeit zwischen Start- und Zielbahnhof erzielen können.
Üblich ist bei mit Neigetechnik ausgestatteten Fahrzeugsegmenten, die von der
Deutschen Bahn AG betrieben werden, ein Neigewinkel des Rumpfes, der die
2 Seitenbeschleunigung teilweise, und zwar bis auf einen Wert von etwa 1 .0 m/s kompensiert. Dieser Wert der verbleibenden Seitenbeschleunigung wird von Fahr¬ zeuginsassen ais erträglich empfunden und ist physiologisch unbedenklich. Für eine Erhöhung des Komforts der Reisenden ist jedoch selbstverständlich eine möglichst hohe Kompensation der Seitenbeschleunigung bis auf eine Restbeschleunigung von weniger als 1 m/s günstig.
Sowohl passive als auch aktive Neigetechniken sind bekannt. Die Druckschrift UK 1 508 1 73 offenbart eine passive Neigetechnik nach Art eines Pendels. Die schwenkbare Lagerung des Wagenkastens erfolgt mit Hilfe einer Sekundärfederung, die unter der Decke des Wagenkastens angreift und seine Last über Säulen auf das Fahrwerk überträgt. Da der Schwerpunkt von Wagenkasten und darin transportierter Last unterhalb der Aufhängung liegt, erzeugt beim Durchfahren von Gleisbögen die radial nach außen gerichtete Fliehkraft ein Drehmoment, das eine Schwenkbewegung des Wagenkastens um eine in der Ebene der Aufhängung verlaufende Fahrzeugiängsachse bewirkt.
Nachteilig ist bei diesem bekannten Fahrzeugsegment, daß die Aufhängung unter der Schalendecke mit Hilfe von Säulen den für Passagiere zur Verfügung stehenden Innenraum einschränkt.
Bekannte Fahrzeugsegmente mit aktiver Neigetechnik erzeugen eine gesteuerte Schwenkbewegung ihres Rumpfes durch eine Lagerung des Rumpfes auf darunter angeordneten Fahrwerken. So ist aus der EP 808 758 A1 ein Fahrzeugsegement bekannt, bei dem der Rumpf an einem Querträger befestigt ist, der auf einem darunter liegenden Fahrwerk schwenkbar gelagert ist. Ein ähnliches System offen¬ bart auch die Druckschrift EP 0735428 A2.
Nachteilig ist bei diesen bekannten Fahrzeugsegmenten mit aktiver Neigetechnik, daß sie aufwendige Fahrwerkskonstruktionen erforden. Weiterhin ist die Masse solcher Fahrzeugsegmente, auch aufgrund der erforderlichen schwenkbaren Querträger, gegenüber Fahrzeugsegmenten ohne Neigetechnik deutlich erhöht. Dies bedeutet insbesondere bei den angestrebten hohen Kurvengeschwindigkeiten eine hohe Belastung und einen entsprechend schnellen Verschleiß von Rädern und Schienen. Weiterhin sind aufwendige, leistungsstarke Stellglieder erforderlich, um neben den Insassen bzw. den im Inneren des Fahrzeugs gelagerten Transportgütern auch Querträger bzw. Traggestell, Schale, Boden und darin befestigte Einbauten zu schwenken.
Die bekannten Fahrzeugsegmente mit aktiven wie passiven Neigetechniksystemen haben den zusätzlichen Nachteil, daß sie eine Energieaufnahme von der darüber verlaufenden Oberleitung aufgrund der Neigebewegung des Rumpfes in Gleisbogen nur mit Hilfe aufwendiger, störanfälliger Stromabnehmer-Konstruktionen ermöglichen. Diese Stromabnehmer müssen sich der jeweiligen Neigung des Rumpfes anpassen können, ohne einerseits den Kontakt mit der oberhalb verlaufenden Fahrleitung zu verlieren und ohne andererseits schädliche Kräfte auf die Fahrleitung auszuüben.
Aus der Schrift WO 99/58384 der Anmeldeπn der vorliegenden Patentanmeldung ist weiterhin ein Fahrzeugsegment der eingangs genannten Art bekannt. Dieses Fahrzeugsegment zeichnet sich durch eine besonders für den Leichtbau geeignete Bauweise aus. Die Funktion des Wagenkastens der oben beschriebenen bekannten Fahrzeugsegmente übernimmt bei dem Fahrzeugsegment nach der WP 99/58284 eine - mit Ausnahmen von Öffnungen insbesondere für die Rader - auch das Traggestell umgebende und am Traggestell befestigte Schale. Innerhalb der Schale sind auf einem Boden Einbauten wie Sitze etc. angeordnet. Die Last des Bodens wird bei dieser Konstruktion direkt auf das Traggestell übertragen
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Fahrzeugsegment der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß bei einer Bogenfahrt auf Insassen bzw transportierte Guter einwirkende Seitenkrafte mit Hilfe einer einfachen, leichten und platzsparenden Konstruktion zumindest teilweise kompensiert werden können. Eine weitere Auf¬ gabe der Erfindung ist es, einen Fahrzeugverband anzugeben, der das Durchfahren von Gleisbogen mit hoher Geschwindigkeit bei geringem Verschleiß an Gleis und Radern ermöglicht.
Die Aufgabe wird für ein schienengebundenes Fahrzeugsegement durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 und für einen Fahrzeugverband durch den Gegenstand des Patentanspruchs 30 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen schienengebundenen Fahrzeugsegment ist der Boden um eine in Fahrtrichtung verlaufende Fahrzeuglängsachse relativ zur Schale schwenkbar. Auf diese Weise können, wie bei den einleitend erwähnten bekannten Fahrzeugsegmenten, bei der Fahrt durch einen Gleisbogen auf Insassen oder transportierte Güter einwirkende, seitlich gerichtete Kraftkomponenten je nach Schwenkwinkel zumindest teilweise kompensiert werden.
Diese Wirkung wird jedoch mit einem im Gegensatz zu den bekannten Fahrzeugsegmenten wesentlich geringeren konstruktiven Aufwand erzielt, da lediglich der Boden mit den darauf befindlichen Fahrzeugeinbauten, Sitzen etc. relativ zur Schale verschwenkt wird und nicht ein ganzer Wagenkasten mit der Last aller Wandungen und Einbauten.
Schale, Traggestell und Fahrwerk nehmen an der Schwenkbewegung des Bodens nicht teil. Die Neigevorrichtung mit Lagermitteln etc. trägt allein den Boden mit den darauf befindlichen Einbauten und Transportlasten. Sie kann daher weniger auf¬ wendig und insbesondere leichter ausgebildet werden. Dadurch werden auch die Räder des Fahrzeugsegments und die Schienen geschont.
Die Außenkonturen des Fahrzeugsegments können im Gegensatz zu bekannten Lösungen bei einer Fahrt durch einen Gleisbogen trotz der erzielten Fliehkraftkom¬ pensation unverändert bleiben, weil nur der innerhalb der Schale angeordnete Boden die hierfür erforderliche Neigebewegung durchführt. Die Fliehkraftkom¬ pensation ist in den Rumpf des Fahrzeugsegments integriert und von außen her nicht wahrnehmbar. Da im Vergleich zu bekannten Fahrzeugsegmenten nicht der Fahrzeugrumpf als Ganzes verschwenkt wird, kann der nicht in Anspruch genom¬ mene Lichtraum am Gleis zu einer Verbreiterung des Fahrzeugrumpfes und damit zu einer Vergrößerung des zur Verfügung stehenden Innenraums genutzt werden. Das erfindungsgemäße Fahrzeugsegment kann mit einer in herkömmlicher Weise starr ausgebildeten, aber auch mit einer entlang ihrer Längserstreckung abschnittsweise gelenkigen Schale realisiert werden, wie sie in der deutschen Patentanmeldung 1 99 52 733 beschrieben ist. Im Hinblick auf die erfindungsgemäße Fliehkraftkompensation ist allein die Beweglichkeit des Bodens relativ zur Schale von Bedeutung.
Das Traggestell erstreckt sich innerhalb der umgebenden Schale über die gesamte Länge und Breite des Fahrzeugsegments und übernimmt die Kraftleitung in vertikaler Richtung zum Fahrgestell sowie einen Teil der in Längsrichtung wirkenden Beschleunigungs- und Bremskräfte. Die Schale muß keine wesentlichen Tragfunktionen übernehmen, leitet aber Beschleunigungs- und Bremskräfte und nimmt in einem Fahrzeugverband die beim Fahren im Rumpf entstehende Längsdynamik auf .
Boden und Schale sind so weit beabstandet, daß zum einen die Beweglichkeit des Bodens zur Fliehkraftkompensation und - gegebenenfalls - zum anderen die Gelenkigkeit der Schale beim Durchfahren von Gleisbögen, -kuppen oder -senken nicht eingeschränkt ist.
Der Abstand zwischen Boden und Schale wird in einem Ausführungsbeispiel durch elastische Abdichtungen überbrückt, so daß auch keine sichtbare Lücke entsteht. Die Abdichtungen verhindern zusätzlich den Luftaustausch und das Auftreten von Schallbrücken zum Unterflurraum.
Hinsichtlich Lage und Verlauf der Fahrzeuglängsachse oder -achsen, um die der Boden schwenkbar ist, sind bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeugsegment verschiedene konstruktive Lösungen möglich. Dies ist ein weiterer, wesentlicher Vorteil der Erfindung.
So sind bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung Lagermittel zum Führen oder Lagern des Bodens vorgesehen, die den Boden um mindestens eine im Boden oder unterhalb des Bodens verlaufende Fahrzeuglängsachse schwenkbar lagern. Alternativ können die Lagermittel jedoch auch so ausgebildet sein, daß der Boden um mindestens eine oberhalb des Bodens verlaufende Fahrzeuglängsachse schwenkbar ist. Bei Ausführungsformen, in denen die Fahrzeuglangsachse, um die der Boden schwenkbar ist, nicht im Boden selbst verläuft, bewegt sich der Boden relativ zu Traggestell und Schale auch in Querrichtung, nähert sich also einer Innenseite der Schale an.
Auch bezüglich einer Längsmittelebene, welche die Achse des Radpaars mittig und senkrecht schneidet kann die Fahrzeuglängsachse, um die der Boden geschwenkt wird, in verschiedenen Ausführungsformen unterschiedlich verlaufen. Ist nur eine derartige Schwenkachse vorgesehen, lagern die Lagermittel den Boden vorzugsweise um eine Fahrzeuglangachse schwenkbar, die in der Langsmittelebene verläuft.
Alternativ können die Lagermittel den Boden jedoch auch so lagern, daß er wahlweise entweder um eine erste oder um eine zweite Fahrzeuglangsachse schwenkbar ist. Die erste und die zweite Fahrzeuglangsachse verlaufen parallel zueinander in einer Ebene, die senkrecht zu der genannten Langsmittelebene steht. Jeder der beiden, die Schwenkachsen bildenden Fahrzeuglangsachsen ist je eine Schwenkrichtung zugeordnet ist. Das heißt, für eine Neigung des Bodens nach bogenaußen wird er um die eine Fahrzeuglängsachse, für eine Neigung nach bogenmnen um die andere Fahrzeuglängsachse geschwenkt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel verlaufen die erste und die zweite Fahrzeuglangsachse vorzugsweise auf beiden Seiten der Langsmittelebene mit jeweils gleichem Abstand zur Langsmittelebene. Dies hat den Vorteil, daß die für ein aktives Schwenken des Bodens erforderlichen Stellelemente beim Verschwenken jeweils überwiegend nur die Last jeweils der Seite des Bodens tragen müssen, die die als Schwenkachse dienende Fahrzeuglangsachse nicht enthält. Vorzugsweise stützen die Lagermittel den Boden auf dem Traggestell ab. Der Boden erfüllt mit dem Tragen von Teilen der Inneneinrichtung und der Transportlasten überwiegend Aufgaben des vertikalen Kraftflusses innerhalb des Fahrzeugsegmentes. Den Längskraftfluß übernehmen andere Komponenten. Die Lagermittel stützen den Boden auf dem Traggestell über seine gesamte Erstreckung in Fahrzeuglängsrichtung ab. Hierzu weisen sie eine entsprechende Längserstreckung auf oder sind in Fahrzeuglängsrichtung verteilt angeordet. Der Boden selbst kann daher vergleichsweise leicht gebaut werden. Die Schale ist bei dieser Ausführungsform von vertikalen Lasten weitgehend befreit.
Bei einem Ausführungsbeispiel stützen die Lagermittel den Boden in der Langsmittelebene auf dem Traggestell ab. Zur besseren Lastverteilung stützen die Lagermittel den Boden zusätzlich beiderseits der Langsmittelebene auf dem Traggestell ab.
Eine Lagerung des Bodens auf dem Traggestell beiderseits der Langsmittelebene eröffnet verschiedene Konstruktionsmöglichkeiten, was die Lage der Fahrzeuglängsachse anbetrifft, um die der Boden schwenkbar ist. So können von einer Grundkonstruktion ausgehend durch entsprechende Ausgestaltung der Lagermittel Varianten gebildet werden, bei denen der Boden beispielsweise um eine, um zwei oder um eine in oder außerhalb der Langsmittelebene oberhalb oder unterhalb des Bodens verlaufende Achse schwenkbar ist.
In einer speziellen Ausführungsform der beidseitigen Lagerung sind Lagermittel mit nur geringem Abstand zur Langsmittelebene vorgesehen. Die Lagerpunkte sind in der Mitte nahe zusammengerückt. Bei dieser Ausführungsform ist der Boden um zwei unterhalb des Bodens verlaufende Fahrzeuglängsachsen schwenkbar. Durch die unterschiedlich langen Hebel beiderseits eines Lagerpunktes entsteht beim Neigen ein stabilisierendes Rückstellmoment.
Für die Realisierung einer aktiven wie passiven Neigetechnik sind die Lagermittel vorzugsweise höhenverstellbar ausgebildet. Dies ist insbesondere bei der Lagerung des Bodens auf dem Traggestell beiderseits der Langsmittelebene vorteilhaft. Die Lagermittel sind in einem Ausführungsbeispiel pneumatisch oder hydropneumatisch betrieben, können beispielsweise eine oder mehrere Luftfedern, einfach oder doppelt wirkende Zylinder aufweisen. Zylinder sind dabei vorteilhafterweise am Boden und am Traggestell gelenkig befestigt, um die Schwenkbewegung des Bodens nicht zu behindern.
Bei einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugsegments weisen die Lagermittel mindestens eine einerseits mit dem Traggestell und andererseits mit dem Boden verbundene, elektrisch angetriebene Stellvorrichtung zur Erzeugung der Schwenkbewegung auf. Alternativ zur Befestigung der Stellelemente am Traggestell können sie auch an der Schale befestigt werden. Der elektrische Antrieb hat den Vorteil, daß die Energieversorgung der Stellvorrichtung mit geringem Aufwand und Raumbedarf bewerkstelligt werden kann. Die Energie wird dem sowieso vorzusehenden elektrischen Energieversorgungssystem des Zuges entnommen. Auch der Wartungsaufwand für elektrische Stellvorrichtungen ist vergleichsweise gering. Elektrische Kabel sind zudem im Gegensatz zu hydraulischen Leitun¬ gen leicht.
Grundsätzlich können für die Stellvorrichtung die verschiedensten bekannten Antriebsarten verwendet werden. Beispielsweise hat die Stellvorrichtung einen Spindelantrieb oder ein Zahnstangenantrieb, der elektrisch, etwa mit einem her¬ kömmlichen Elektromotor oder einem Schrittmotor betrieben wird.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugsegments sind die Lagermittel als Rollenlager oder Gleitlager zwischem dem Boden und dem Traggestell ausgebildet. Hierbei sind die Funktionen Tragen und Stellen getrennt, die Lagermittel übernehmen lediglich die Funktion des Tragens. Zum Antrieb einer Schwenkbewegung des Bodens sind einerseits mit der Schale oder Traggestell und andererseits mit dem Boden verbundene Antriebsmittel vorzusehen, die im Betrieb auf den Boden eine senkrecht zur Fahrtrichtung, insbesondere parallel zu seiner Quererstreckung gerichtete Schub- oder Zugkraft ausüben. Die Antriebsmittel sind doppeltwirkend, können also Zug oder Schub in lateraler Richtung ausüben. In einem Ausführungsbeispiel weist der Boden an seiner Unterseite einen abwärts gerichteten Ansatz auf, an dem die Antriebsmittel angreifen. Die angreifende Kraft wird durch den Ansatz zum Antrieb der Schwenkbewegung des Bodens umgelenkt.
Der Ansatz kann sich durch eine Öffnung durch das Traggestell hindurch erstrek- ken. Dies hat den Vorteil, daß die Hebelwirkung vergrößert wird und die Antriebsmittel eine geringere Kraft erzeugen müssen. Allerdings ist entsprechender Raum im Traggestell und gegebenenfalls im Raum unterhalb des Traggestells bis zur Schale erforderlich. Dies kann beispielsweise durch Vorsehen eines sich längs erstreckenden wannenartigen Raumes im oder unterhalb des Traggestells bewerkstelligt werden, der in seiner Längserstreckung lediglich den Bereich des Fahrwerks ausspart. Dieser kann zusätzliche Aggregate aufnehmen.
Der Boden ist in einem weiteren Ausführungsbeispiel bei einer Schwenkbewegung relativ zur Schale in einer senkrecht zur Fahrtrichtung weisenden Richtung verschiebbar. Dies ergibt sich zwangsläufig bei solchen Ausführungsformen, in denen die Schwenkachse nicht im Boden selbst verläuft sondern darunter oder darüber. Es sind aber auch andere Bewegungsformen realisierbar, auf die im folgenden näher eingegangen wird.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung weisen die Lagermittel Rollen oder Gleitelemente auf, die auf mindestens einer Roll- oder Gleitbahn laufen, welche quer zur Fahrzeugslängsachse und relativ zum Traggestell gekrümmt oder geneigt ist. Das Profil der Roll- oder Gleitbahn quer zur Fahrzeuglängsachse be¬ stimmt die Schwenkbewegung des Bodens. Bei kreisbogenförmiger Krümmung der Roll- oder Gleitbahn wird durch den Bogenradius die Lage der Schwenkachse bestimmt. Bei sonstigen Profilformen können Art und Umfang einer zusätzlichen Translationsbewegung des Bodens vorbestimmt werden. Weisen die Roll- oder Gleitbahnen beispielsweise die Form einer zur Langsmittelebene hin geneigten Ebene auf, so überlagern sich Schwenk- und Translationsbewegung des Bodens in einer komplexen Neigebewegung.
In einer weiteren, verwandten Ausführungsform weisen die Lagermittel Gelenkstützen (Stehpendel) auf, die am Boden und am Traggestell gelenkig befestigt sind. Diese Ausführungsform hat wie die Lagerung auf Roll- oder Gleitlagern den Vorteil, daß die Fliehkraft zum Neigen des Bodens beiträgt. Durch die Art der AbStützung wird bewirkt, daß bei seitlicher Verschiebung die eine Seite angehoben und die andere abgesenkt wird. Ein weiterer Vorteil dieser Lagerart ist die Rückstellwirkung, die die Bewegung des Bodens zurück in seine Ruhelage unterstützt, wenn die nach außen wirkende Fliehkraft nachläßt.
Durch einerseits mit dem Traggestell oder den Lagermitteln sowie andererseits mit dem Boden verbundene Federungsmittel, die Bewegungen des Bodens relativ zum Traggestell in Richtungen senkrecht zur Gleisebene mit einer Federkraft entgegenwirken, wird bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung die Wirkung sto߬ artiger Impulse, die im Bereich des Fahrwerks entstehen, nicht unmittelbar auf den Boden übertragen und folglich der Fahrkomfort erhöht.
Vorteilhaft ist es, wenn die Federung Teil der Lagerung des Bodens auf dem Traggestell ist. Lagerung, Stellelement und Federung können hierbei in kompakter, platzsparender Bauform hintereinander geschaltet werden. Daraus entstehen keine grundsätzlichen konstruktiven Schwierigkeiten, wenn die AbStützung durch die Stellelemente gleichzeitig in die Lagerung integriert ist. Dies ist insbesondere bei relativ zur Langsmittelebene beidseitiger Lagerung des Bodens auf dem Traggestell realisierbar.
Die Schwenkposition des Bodens relativ zum Traggestell wird bei einem weiteren Ausführungsbeispiel mit Hilfe geeigneter Sensoren überwacht. Die Sollposition des Innenbodens wird anhand aktuell ermittelter oder abgerufener, voreingespeicherten Fahrwegsdaten (Gleisbogenradius, Gleisüberhöhung, Überhöhungsrampe etc.) sowie anhand des aktuellen Bewegungszustandes des Fahrzeugsegments (Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung) ermittelt. Durch entsprechende Steuermittel wird verhindert, daß der gefederte Boden durch ungleichmäßige Beladung in Schief läge gerät.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, den Innenboden relativ zum Traggestell nach bogenaußen zu neigen, wenn das Fahrzeugsegment einen Gleisbogen mit überhöhter Außenschiene unterhalb der Ausgleichsgeschwindigkeit durchfährt. Die Ausgleichsgeschwindigkeit ist diejenige Geschwindigkeit, bei welcher sich die zentrifugale Querbeschleunigung und die infolge der Gleisüberhöhung entstehende, nach bogeninnen gerichtete Hangabtriebsbeschleunigung exakt kompensieren. Wird ein Gleisbogen mit einer Geschwindigkeit unterhalb der Ausgleichsgeschwindigkeit durchfahren oder muß das Fahrzeug sogar im Gleisbogen anhalten, so werden die Passagiere bei Fahrzeugen nach dem Stand der Technik durch die überwiegende Hangabtriebskraft (Schwerkraft) nach Bogeninnen gezogen, was eine unbequeme Sitzhaltung hervorruft und das Gehen innerhalb des Fahrzeugsegments erschwert. Zudem können auf Tischen liegende Gegenstände aufgrund der unkompensierten Schräglage verrutschen oder auf den Boden fallen. Diese Unanehmlichkeit wird bei der vorliegenden Ausführungsform vermieden. Hierfür sind eine Sensorik und eine Auswertungseinheit vorgesehen, die unkom- pensierte Hangabtriebskräfte ermitteln. Dies kann in einfacher Form dadruch geschehen, daß die Gleisüberhöhung, die Geschwindigkeit und die aktuelle Schwenkposition des Innenbodens ermittelt werden. Aus diesen Meßdaten läßt sich ermitteln, wie weit die Hangabtriebsbeschleunigung durch die zentrifugale Querbeschleunigung kompensiert ist. Daraus wird eine Soll-Schwenkposition des Bodens berechnet, mit der volle Kompensation erzielt wird. Mit Hilfe geeigneter, allgemein bekannter Steuermittel wird anschließend die Bewegung des Innenbo¬ dens in die so berechnete Schwenkposition veranlaßt. Der Innenboden wird bei dieser Ausführungsform also in eine für die Passagiere bequeme Position ver¬ schwenkt, während das Fahrzeugsegment im Gleisbogen mit Traggestell und Schale nach bogeninnen geneigt fährt oder steht.
Schwingungen des Innenbodens werden bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung unterdrückt, soweit sie nicht in Form geradliniger Bewegungen in vertikaler Richtung erfolgen. Die Schwingungsfähigkeit des Bodens in vertikaler Richtung ist zusätzlich so eingeschränkt, daß die Schwingungen nicht den Stellbewegungen zur Neigung des Bodens zuwiderlaufen. Hierfür sind einerseits mit dem Traggestell oder den Lagermitteln sowie andererseits mit dem Boden verbundene Dämpfungsmittel vorgesehen.
Ein aus mehreren erfindungsgemäßen Fahrzeugsegmenten zusammengesetzter Fahrzeugverband zeichnet sich zunächst aufgrund der vergleichsweise leichten Bauweise der Fahrzeugsegmente durch einen geringen Verschleiß von Schienen und Rädern aus.
Ein solcher Fahrzeugverband hat gegenüber bekannten Fahrzeugverbänden mit Neigetechnik den weiteren Vorteil, daß seine Außenkontur sich wie bei einem Fahrzeug ohne Neigetechnik verhält. Auf diese Weise kann der Lichtraum am Gleis für eine große Quererstreckung des Fahrzeugsegments genutzt werden, da kein zusätzlicher Spielraum für die Neigung des Fahrzeugmantels in Gleisbögen erforderlich ist.
Nicht zuletzt erfordert der erfindungsgemäße Fahrzeugverband eine vergleichsweise geringe Energieaufnahme, da ja nicht die Schalen als Ganzes, sondern lediglich die Böden innerhalb der Schalen mit den darin befestigten Fahrzeugeinbauten, Sitzen etc. geschwenkt werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrzeugverbandes, der mit aktiver Neigetechnik ausgerüstet ist, sind zumindest im in Fahrtrichtung vorder¬ sten Fahrzeugsegment Sensoren zur Messung der Geschwindigkeit des Fahrzeug¬ verbandes, des Krümmungsradius des Gleises und der Gleisüberhöhung sowie Mittel zur Steuerung oder Regelung des zeitlichen Verlaufs der Schwenkbewegung der Böden der einzelnen Fahrzeugsegmente unter Auswertung der aktuellen Meßsignale der Sensoren vorgesehen. Bei der Wahl und Ausgestaltung der genannten Sensoren sowie Regelungs- oder Steuerungsmittel können bekannte Technologien herangezogen werden.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen genannt und werden anhand der folgenden Beschreibung der Zeichnung erläutert. Darin zeigen:
Figur 1 eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Fahrzeugsegments mit zentraler Lagerung des Bodens, der im nicht ausgelenkten Zustand dargestellt ist,
Figur 2 eine Querschnitts-Teilansicht des Fahrzeugsegments aus Figur 1 mit verschwenktem Boden,
Figuren 3a, 3b, 4 und 5a
Querschnitts-Teilansichten weiterer Ausfuhrungsbeispiele jeweils mit verschwenktem Boden,
Figuren 5b bis 5d
Stellelemente zur Verwendung bei dem Ausfuhrungsbeispiel nach Figur 5a in schematischer Schnittdarstellung,
Figur 6 eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Fahrzeugsegments verschwenktem Boden beim Durchfahren eines Gleisbogens, Figuren 7 und 8
Querschnitts-Teilansichten zweier weiterer Ausführungsbeispiele sowie
Figuren 9a und 9b
Querschnitts-Teilansichten eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung mit nicht verschwenktem bzw. verschwenktem Boden.
Figur 1 zeigt in einer Querschnittsansicht ein Fahrzeugsegment 10 zum Betrieb auf einem Gleis 1 2. Das Fahrzeugsegment 10 weist eine im wesentlichen röhrenförmigen Schale 14 mit seitlichen Fensteröffnungen 1 6 und 1 8 auf. Die Schale 14 ist an einem Traggestell 20 befestigt, das sich über ein lediglich durch gestrichelte Linien 22 bis 28 angedeutetes Einzelfahrwerk mit zwei Rädern 30 und 32 auf den Schienen 34 und 36 des Gleises 1 2 abstützt.
Die Schale 14 des Fahrzeugsegmentes 10 ist selbsttragend konstruiert und stützt sich über hier nur angedeutete Befestigungselemente 38 und 40 auf den querseiti- gen Enden des Traggestells 20 ab. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist er zudem starr ausgebildet. Einzelheiten der Befestigung der Schale am Traggestell sind der Druckschrift WO 99 58384 zu entnehmen. Die Schale kann, wie oben erwähnt, in allen hier beschriebenen Ausführungsbeispielen aber auch längs seiner Erstreckung in Fahrtrichtung gelenkige Längsabschnitte aufweisen. Einzelheiten der Befestigung des Traggestells an der Schale bei dieser Variante sind in der Patentanmeldung 1 99 52 733 beschrieben.
Oberhalb des Traggestells 20 erstreckt sich zwischen den Querseiten der Schale 14 ein Boden 42. Dieser stützt sich über eine Lagervorrichtung 44 mittig auf dem Traggestell 20 ab.
Die Darstellung der Lagerung des Bodens 42 auf dem Traggestell 20 ist in Figur 1 zur Verdeutlichung des Prinzips nur äußerst schematisch ausgeführt. Die Lagervorrichtung 44 lagert den Boden 42 um eine senkrecht zur Querschnittsebene ver- laufende Fahrzeuglängsachse 46 schwenkbar. Die Fahrzeuglängsachse 46 verläuft hier in einer Längs-Mittelebene 48 des Fahrzeugsegments 10, die die Achse 49 des Radpaars 30 und 32 mittig und senkrecht schneidet. Unter der Achse 49 des Radpaars 30 und 32 ist in diesem Zusammenhang die Gerade zu verstehen, welche die Mittelpunkte der Räder 30 und 32 verbindet. Das Radpaar kann, aber muß nicht als Radsatz ausgebildet sein.
An beiden Querenden des Bodens 42 sind Dichtlippen 50 und 52 befestigt, die sich zur Schale 14 hin nach oben hin krümmen und an der Innenseite der Schale 14 anliegen. Die Dichtlippen 50 und 52 sind aus gummielastischem Material gefertigt. Sie können, anders als in Figur 1 dargestellt ist, auch bis zur Höhe der Unterkante der Fenster 1 6 und 1 8 entlang der Innenseite der Schale 14 anliegen. Zusätzlich können sie mit ihrer Oberkante auch an der Innenwand befestigt sein. Bei einer Neigung des Bodens 42 zur Fliehkraftkompensation in Gleisbögen bewegen sich die an der Schaleninnenseite anliegenden Dichtlippen bogeninnen nach unten und bogenaußen nach oben. Da es sich hierbei um relativ geringfügige Bewegungen handelt, wird der Fahrgast die Neigung des Bodens relativ zur Schale bei dieser Variante kaum wahrnehmen.
Sind die Oberkanten der Dichtlippen 50 und 52 an der Schaleninnenseite befestigt, so werden die Dichtlippen bei einer Schwenkbewegung des Bodens geringfügig gedehnt bzw. gestaucht.
Figur 2 zeigt eine Querschnittsteilansicht des Fahrzeugsegments aus Figur 1 . Dargestellt ist hier lediglich der untere Bereich des Fahrzeugsegments 10 mit dem Fahrwerk, dem Traggestell 20 und dem Boden 42. Dieser ist hier in einer gegen das Traggestell und die Schale im Uhrzeigersinn um die Fahrzeuglängsachse 46 verschwenkten Stellung dargestellt. Die Schwenkachse 46 verläuft in diesem Aus¬ führungsbeispiel knapp unterhalb des Bodens 42. Die Schwenkbewegung des Bodens 42 wird durch hier nicht näher dargestellte, auf dem Traggestell 20 abge¬ stützte Stellglieder bewirkt, die beiderseits der Längs-Mittelebene 48 angeordnet sind und an der Unterseite des Bodens an den hier durch gefüllte Kreise 54 und 56 markierten Stellen angreifen. Selbstverständlich können die Angriffspunkte 54 und 56 relativ zur Längs-Mittelebene 48 auch weiter innen oder weiter außen liegen. Ausführungsbeispiele für geeignete Stellglieder werden unten anhand der Figuren 5b bis 5d näher beschrieben. Die Richtung der an den Positionen 54 und 56 von den Stellgliedern erzeugten Kräfte ist jeweils durch einen Pfeil 58 bzw. 60 dargestellt.
Die Stellglieder bewirken nicht nur eine Schwenkbewegung des Bodens 42 beim Durchfahren eines Gleisbogens zur Bogenmitte hin, sondern halten auch auf gerader Strecke eine parallele Ausrichtung des Innenbodens 42 relativ zum Traggestell 20 aufrecht. Eine bezüglich der Mittelebene 48 unsymmetrische Beladung des Innenbodens 42 wird ausgeglichen.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung
Die elastischen Dichtlippen 50 und 52 schließen den Raum oberhalb des Bodens 42 auch bei einer Schwenkbewegung gegen den Zwischenraum zwischen Boden 42 und Traggestell 20 ab. Beide Dichtiippen sind so vorgespannt, daß sie bei allen Schwenkbewegungen des Bodens stets an der Innenwand der Schale 14 anliegen. Bei der in Figur 2 dargestellten Schwenkposition des Bodens 42 ist die linke Dichtlippe 50 durch Einbiegen zusätzlich gespannt, während die rechte Dichtlippe 52 durch Ausbiegen etwas gegenüber der Normallage entspannt ist.
Figur 3a zeigt, wiederum in einer Querschnitts-Teilansicht, ein zweites Ausfüh¬ rungsbeispiel mit einer alternativen Lagerung des Bodens. Wie in den vorangehen¬ den Figuren wird auch eine Darstellung der Figur 3a die Lagerung nur schematisch dargestellt. Im übrigen kennzeichnen in allen Figuren gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile.
Das Traggestell 20 ist entlang der Langs-Mittelebene 48 in einen linken Abschnitt 20.1 und einen rechten Abschnitt 20.2 geteilt. Im mitteleren Bereich der Quererstreckung des Traggestells 20 ist eine Lagervorrichtung 44' vorgesehen, die sich über zumindest abschnittsweise über Längserstreckung des Fahrzeugsegments in Fahrtrichtung erstreckt. Der Längsabschnitt, in dem sich das Fahrwerks befindet, ist davon ausgenommen. In den Längsabschnitten, in denen keine Lagervorrichtung 46' vorgesehen ist, ist das Traggestell in seiner Quererstreckung zusammenhängend ausgebildet, wie es vom Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2 her bekannt ist.
Die Lagervorrichtung 46' weist zwei an den zur Längs-Mittelebene 48 weisenden Enden der Traggestellabschnitte 20.1 und 20.2 befestigte Lagerhalbschalen 62.1 und 62.2 auf. Die beiden Halbschalen bilden einen senkrecht zur Querschnittsebene in Fahrtrichtung verlaufenden Hohlzylinder, der symmetrisch zur Längs- Mittelebene 48 unten und oben, das heißt, zur nach innen weisenden Bodenseite 64 der Schale sowie zum Innenboden 42 hin geöffnet ist. Die Längsachse dieses Hohlzylinders verläuft in der Längs-Mittelebene 48 auf der Höhe des Traggestells 20.
Die beiden Lagerhalbschalen 62.1 und 62.2 nehmen zwischen sich einen Lagerzylinder 66 auf, der an einem Ansatz oder Schwenkhebel 68 ausgebildet ist. Auf diesem stützt sich der Innenboden 42 ab. Der Schwenkhebel 68 ist daher zur Aufnahme der Last nach oben hin flanschartig verbreitert und an der Unterseite des Bodens 42 in der Mitte seiner Quererstreckung befestigt. Nach unten erstreckt sich der Schwenkhebel 68 in Richtung der Bodenseite 64 der Schale bis unterhalb des Traggestells 20.
An der Unterseite des Traggestells 20 sind beiderseits der Längs-Mittelebene 48 Träger 70 und 72 befestigt, die sich in diesem Ausführungsbeispiel vom Tragge¬ stell 20 bis zum Schalenboden 64 erstrecken und die seitlichen Wandungen eines wannenförmigen Raums unterhalb des Traggestells 20 bilden. Die Träger 70 und 72 können aber auch oberhalb des Schalenbodens 64 enden. Sie dienen zur Befestigung von Aggregaten etc., insbesondere von hier nicht dargestellten Stellelementen, die im unteren Endbereich 74 des Stellhebels 68 mit einer im wesentlichen parallel zur Quererstreckung des Traggestells 20 gerichteten Kraft angreifen. Im vorliegenden Beispiel ist der Boden um die Längsachse des Lagerzylinders 66 gegen den Uhrzeigersinn geschwenkt, so daß die Stellelemente zur Erzeugung dieser Schwenkposition eine nach rechts gerichtete Kraft auf den Schwenkhebel 68 ausüben. Dies ist durch einen Pfeil 76 verdeutlicht.
Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2 greifen die Stellelemente im vorliegenden Ausführungsbeispiel über einen Hebelarm am Boden 42 an. Daher ist die von den Stellelementen für eine Verschwenkung des Bodens um einen bestimmten Winkel aufzubringende Kraft geringer.
Die Lagervorrichtung 46' sowie die Träger 70 und 72 sind vorzugsweise nicht im Bereich der Längserstreckung des Fahrzeugsegments angeordnet, in dem sich das Fahrwerk befindet.
Figur 3b zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach Figur 3a mit einer Lagervorrichtung 46" , die nicht in das Traggestell 20 eingebettet ist, sondern sich auf diesem abstützt. Dieses Ausführungsbeispiel zeigt auch eine der vielen, dem Fachmann an sich bekannten Möglichkeiten, den Boden gefedert auf dem Tragge¬ stell zu lagern, wie es für einen Betrieb des Fahrzeugssegments im Personenverkehr selbstverständlich erforderlich ist. Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 3b sind hierfür pneumatisch oder hydropneumatisch betriebene Federelemente 78 vorgesehen. Diese können sich, wie in Figur 3b dargestellt, als geschlossener Ring um den Stellhebel 68 erstrecken. Diese Ausführungsform mit beiderseits der Längs- Mittelebene 48 zusammenhängenden Federelementen 78 hat den Vorteil, daß der Fluid(Gas-)austausch zwischen den beiden Seiten bei einem Verschwenken des Bodens 42 unmittelbar erfolgt. Es versteht sich, daß jedoch auch beiderseits der Längs-Mittelebene 48 separate Federelemente zwischen dem Boden 42 und dem Traggestell 20 vorgesehen sein können. Ein derartiges Ausführungsbeispiel wird unten anhand von Figur 6 näher erläutert. Wesentlich ist, daß die Federelemente 78 zum einen die Schwenkbewegung des Bodens 42 gegen das Traggestell 20 nicht behindern und zum anderen den Boden 42 gegen Schwingungen und Stöße aus dem Fahrwerksbereich isolieren.
Führungsglocken 80, die einerseits am Traggestell 20 und andererseits am Boden 42 befestigt sind, fassen die Federbälge ein und stabilisieren diese gegen seitlich gerichtete Kraftkomponenten.
Die Stellelemente 82.1 und 82.2 sind am Stellhebel 68 gelenkig und mit Hilfe einer Gleitschale 83 längsverschieblich befestigt. Weiterhin sind die Stellelemente an an den Trägern 70 bzw. 72 befestigt. Sie können einfach oder doppeltwirkend ausge¬ bildet sein und üben auf den Stellhebel 68 eine der vorbestimmten Schwenkbewegung des Bodens 42 entsprechend erforderliche laterale Kraft aus. Die zum Betrieb der Stellelemente 82.1 und 82.2 erforderlichen Steuervorrichtungen sind bekannt und werden hier nicht näher dargestellt.
Eine gefederte Lagerung des Bodens 42 auf dem Traggestell 20, wie in Figur 3b dargestellt, eröffnet neben der erwünschten translatorischen Beweglichkeit des Bodens in vertikaler Richtung auch andere, unerwünschte Freiheitsgrade. Möglich sind beispielsweise translatorische Schwingungen in Längs- und Querrichtung des Fahrzeugs. Diese können relativ einfach mit dem Fachmann bekannten Mitteln unterdrückt werden. Hierzu dienen zum einen die Führungsglocken 80, zum ande¬ ren können beispielsweise Anschläge vorgesehen sein. Zur Vermeidung von rotatorischen Nickschwingungen um eine Querachse oder rotatorischen Wank¬ schwingungen um eine Längsachse sind entsprechende Dämpfungs- und Kom¬ pensationseinrichtungen vorgesehen.
Figur 4 zeigt in einer Querschnitts-Teilansicht ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrzeugsegments. Die zeichnerische Darstellung ist hier wieder stark vereinfacht, um das hier realisierte Prinzip der schwenkbaren Lagerung des Bodens zu verdeutlichen.
Anders als in den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen ist der Boden 42 bei dem in Figur 4 dargestellten Fahrzeugsegment um zwei Fahrzeuglängsachsen 46.1 und 46.2 schwenkbar gelagert. Beide Fahrzeuglängsachsen 46.1 und 46.2 verlaufen mit jeweils gleichem Abstand von der Längs-Mittelebene 48 unterhalb der querseitigen Endbereiche des Fahrzeuginnenbodens 42. Dabei ist jeder der beiden Achsen 46.1 und 46.2 genau eine Schwenkrichtung - im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn - zugeordnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Boden 42 um die Fahrzeuglängsachse 46.1 im Uhrzeigersinn und um die Fahrzeuglängsachse 46.2 gegen den Uhrzeigersinn schwenkbar. Die hierfür erforderlichen Lagervorrichtungen 44.1 und 44.2 sind in Figur 4 nur schematisch angedeutet. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Lagervorrichtungen 44.1 und 44.2 so gestaltet, daß die zugeordnete Schwenkrichtung geändert werden kann. Dies hat den Vorteil, daß es keine Rolle spielt, welches der längseitigen Enden des Fahrzeugsegmentes in Fahrtrichtung weist, das heißt, daß das Fahrzeugsegment sowohl "vorwärts" als auch "rückwärts" fahren kann. In beiden Fahrtrichtungen ist der Boden 42 beim Durchfahren von Gleisbögen zum Bogenmittelpunkt hin schwenkbar.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 4 müssen die an den Lagervorrichtungen 44.1 sowie 44.2 vorgesehenen Stellvorrichtungen (nicht dargestellt) die Last des Bodens nur dann tragen, wenn der Boden um die gegenüberliegende Fahrzeuglängsachse 46.2 bzw. 46.1 geschwenkt werden soll. Es genügt, einfach wirkende, das heißt nur für Schub (Druck) ausgelegte Stellelemente zu verwenden. Die Stellelemente sind am Traggestell 20 wie am Boden 42 mit Gelenken befestigt (Gelenklagerung) .
Figur 5a zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Querschnitts- Teilansicht. Ähnlich wie im Ausführungsbeispiel der Figur 2 sind hier beiderseits der Längs-Mittelebene 48 Stellelemente 84.1 und 84.1 vorgesehen, die jeweils am Boden 42 und am Traggestell gelenkig befestigt sind. Der im Vergleich mit den vorangehenden Figuren größere Abstand zwischen dem Traggestell 20 und dem Boden 42 ist allein zeichentechnisch bedingt und spiegelt nicht die tatsächlichen Verhältnisse wider.
Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der Figur 2 ist der Boden im vorliegenden Ausführungsbeispiel nicht in der Mitte seiner Quererstreckung auf dem Traggestell abgestützt. Vielmehr lagert er hier auf den Stellelementen 84.1 und 84.2, die zur Schubentfaltung als einfachwirkende Druckzylinder ausgebildet sind. Diese sind jeweils mit gleichem Abstand von der Längs-Mittelebene 48 angeordnet. Die Stellelemente 84.1 und 84.2 sind als pneumatische oder hydropneumatische Zylinder ausgebildet.
Der Boden 42 kann um eine in ihm und zugleich in der Längs-Mittelebene 48 verlaufende Fahrzeuglängsachse 46 verschwenkt werden. Wie in Figur 5a beispielsweise gezeigt ist, wird für eine Schwenkbewegung im Uhrzeigersinn der Kolben des zweiten Stellelements 84.2 um eine Strecke ausgefahren, wobei der Boden 42 am Angriffspunkt gegen seine Gewichtskraft nach oben gedrückt wird. Zugleich übt der Boden 42 seine nach unten gerichtete Gewichtskraft auf das Stell¬ element 84.1 aus, das sich auf dem Traggestell 20 abstützt. Diese wird genutzt, um den Kolben des ersten Stellelements 84.1 einfahren zu lassen. Insgesamt entsteht ein Drehmoment, durch das der Boden 42 um die Achse 46 verschwenkt wird. Dabei wird der Boden 42 relativ zum Traggestell 42 nicht in Querrichtung verschoben.
Bei einer solchen Lagerung des Bodens 42, bei der die Schwenkbewegung durch gegenseitiges Anheben und Absenken beider Seiten des Bodens bewirkt wird, halten die Stelleiemente 84.1 und 84.2 den Boden 42 in der Normallage gewisser¬ maßen in der Schwebe. Die Stellung des Bodens 42 und der Kolben der Stell¬ elemente 84.1 und 84.2 in der Normallage ist in Figur 5a durch strichpunktierte Linien angedeutet. Die Stellelemente sind so ausgebildet, daß sie auch nach einem Abschalten der Steuerung der Stellvorrichtung nicht nachgeben.
Gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Figur 4 hat die vorliegende Ausführungsform den Vorteil, daß die für das Einstellen eines bestimmten Schwenkwinkels erforderliche Auslenkung der Stellelemente aus der Normallage nur halb so groß ist.
An Stelle einfach wirkender Stellelemente können auch doppeltwirkende Stellelemente verwendet werden. Auf die Konstruktion der Stellelemente wird nun im einzelnen anhand verschiedener Ausführungsformen näher eingegangen, die in den Figuren 5b bis 5d dargestellt sind.
Die Figuren 5b und 5c zeigen zwei mögliche Ausführungsformen der Stellelemente 84.1 und 84.2 in einer jeweils entlang der Längsachse der Stellelemente geschnittenen Darstellung. Beide Stellelemente 86 bzw. 88 unterscheiden sich im Stellmechanismus und in der Federung, sind aber ansonsten gleichartig aufgebaut. Sie weisen einen Kolben 90 auf, der durch eine Öffnung 92 längsverschieblich in einen Zylinder 94 eingreift. Der Kolben ist von einem Schutzmantel 96 umgeben, der am oberen Ende des Kolbens befestigt ist und je nach Position des Kolbens 90 auch den Zylinder 94 zumindest teilweise umgibt. Der Kolben 90 lagert im Zylinder auf einer Feder 98, beispielsweise einer Schraubenfeder aus Stahl. Diese stützt sich ihrerseits auf dem oberen Ende eines Kolbens 100 ab. Der Kolben 1 00 weist ein Außengewinde 102 auf, das mit dem Innengewinde einer nicht dargestellten Spindelmutter im Eingriff steht. Die Spindelmutter ist in einen Antriebsblock 104 integriert, der an den Innenwänden des Zylinders 94 derart befestigt ist, daß er gegen diesen weder drehbar noch längsverschieblich ist. Im Inneren des Antriebs¬ blocks 104 ist die Spindelmutter um die Längsachse des Zylinders drehbar gelagert. Eine Kupplung greift am Umfang der Spindelmutter an und verbindet diese mit einem Antriebsmotor, beispielsweise einem elektrischen Schrittmotor.
Am oberen Ende des Kolbens 90 sowie am unteren Ende des Zylinders 100 sind Befestigungselemente 1 06 für die gelenkige Befestigung des Stellelements 86 am Boden 42 bzw. am Traggestell 20 vorgesehen.
Für die beidseitige, gelenkige Lagerung des Bodens auf dem Traggestell integriert das Stellelement 86 in sich die Gelenkfunktion sowie die Funktionen Tragen, Stellen und Federn. Zur Höhenverstellung wird der Antriebsblock 104 zum Antrieb einer Drehbewegung der Spindelmutter veranlaßt. Je nach Drehsinn der Spindelmutter wird der Kolben 100 entlang der Zylinderachse nach oben oder unten verschoben. Wird er nach oben verschoben, so übt er auf die Feder 98 und den Kolben 90 eine Druckkraft aus, die auf den Boden 42 übertragen wird. Wird der Kolben 100 nach unten gefahren, so folgen ihm die Feder 98, der Kolben 90 und der Boden 42 aufgrund der Gewichtskraft nach.
Wird ein vertikal gerichteter Stoß von den Rädern über das Fahrwerk auf das Traggestell 20 übertragen, so wird auch der Zylinder 94 diesen Stoß aufnehmen. Die Feder 98 sorgt jedoch dafür, daß der Stoß nicht auch über den Kolben 90 auf den Boden 42 übertragen wird.
Das in Figur 5c gezeigte Ausführungsbeispiel eines Stellelementes 88 unterscheidet sich von dem in Figur 5b gezeigten lediglich darin, daß anstelle der mechanischen Feder 98 eine Gasfeder 98' verwendet wird. Weiterhin ist anstelle des elek- tromechanischen Antriebs mit dem Kolben 1 00 und dem Antriebsblock 1 04 bei dem Stellelement 88 ein hydraulisch angetriebener Trennkolben 108 vorgesehen. Die Höhenverstellung des Trennkolbens 108 und damit auch des Kolbens 90 sowie des Bodens 42 erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel durch Erhöhung oder Erniedrigung des von einer Antriebsflüssigkeit 1 1 0 gefüllten Volumens.
Selbstverständlich ist es möglich, den hydraulischen Antrieb mit einer mechani¬ schen Federung oder den elektromechanischen Antrieb mit einer Gasfederung zu kombinieren.
Auch wäre grundsätzlich eine Höhenverstellung allein durch Veränderung der Federhärte der Gasfeder zu bewirken. Diese Variante hätte jedoch den Nachteil, daß sie sich ungünstig auf das Schwingungsverhalten des Bodens 42 auswirken könnte.
Bei der Lagerung des Bodens 42 nach der in Figur 5a dargestellten Variante mit
Hilfe von Stellelementen, wie sie Figur 5b und 5c zeigen, sind im Fahrzeugsegment zusätzliche Einrichtungen zur Stabilisierung der Lage des Bodens 42 in Längs- und
Querrichtung vorgesehen.
Figur 5d zeigt als Alternative zu den Stellelementen 86 und 88 in stark vereinfachter Darstellung eine Stellvorrichtung 1 1 2 mit einer Rollbalgfeder. Diese Stellvorrichtung weist einen Zylinder 1 14 mit einem Kolben 1 1 6 auf, der im wesentlichen wie der Kolben 100 in Figur 5b aufgebaut ist und in gleicher Weise auch über einen Antriebsblock 1 1 8 mit einer darin drehbar gelagerten Spindelmutter vertikal verschoben wird.
Der Zylinder 1 14 ist auf dem Traggestell 20 ohne Gelenk befestigt. Am oberen Ende des Zylinders 1 14 ist eine Rollbalgfeder 1 1 8 befestigt, deren Innenvolumen mit dem Zylindervolumen oberhalb des Kolbens 1 1 6 verbunden ist. Beide Teilvolumina sind mit einem Gas gefüllt. Der Innendruck des gesamten Gasvolumens ist mit Hilfe hier nicht dargestellter Vorrichtungen zur Einstellung einer bestimmten Gleichgewichtsposition des Bodens 42 an dessen Last anpassbar.
Die Rollbalgfeder 1 1 8 wird von einer auf der Unterseite des Bodens 42 befestigten Lagerschale 1 20 gehalten. Die Wandung der Rollbalgfeder 1 1 8 besteht aus einem mit Gewebelagen verstärkten Elastomerbalg.
Eine Höhenverstellung des Bodens 42 zur Erzielung einer Schwenkbewegung erfolgt mit diesem Stellelement durch eine Verschiebung des Kolbens 1 1 6 entlang der Längsachse des Zylinders 1 1 4. Wird der Kolben 1 1 6 bei konstantem Innendruck des Gasvolumens nach oben ausgefahren, rollen die am Zylinder 1 1 4 anliegenden Seitenabschnitte des Rollbalgs 1 1 8 zum Volumenausgleich nach oben ab und drücken dabei den Boden 42 nach oben. Durch Einfahren des Kolbens 1 1 6 in Richtung des Traggestells 20 wird dagegen das vom Gas gefüllte Teilvolumen innerhalb des Zylinders 1 14 erhöht. Zum Volumenausgleich rollen die Seitenabschnitte des Rollbalgs 1 1 8 nach unten ab, woraufhin der Boden 42 am Ort des Stellelements 1 1 2 nach unten absinkt.
Die Rollbalgfeder 1 1 8 übernimmt neben der Funktion des Tragens auch Gelenkfunktionen. Bei einer Neigung des Bodens paßt sich die Gummiwandung unter Aufrechterhaltung ihres Innendrucks der veränderten Lage an. Auch bei der Übertragung von Stößen vom Traggestell auf den Boden 42 bewirkt die Rollbalgfeder 1 1 8 eine Abfederung.
Es versteht sich, daß auch das Stellelement 1 1 2 anstelle eines elektromechanischen Antriebs mit einem hydraulischen Antrieb, wie er in Figur 5c dargestellt ist, arbeiten kann.
Die in den Figuren 5b bis 5d beschriebenen Stellelemente sind bei allen Aus¬ führungsbeispielen mit beidseitiger Lagerung des Bodens auf dem Traggestell verwendbar.
Figur 6 zeigt in einer Querschnittsansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrzeugsegments 10' . Das Gleis 1 2 ist hier - wie beim Bau von Gleisbögen üblich - relativ zur Horizontalen um einen Winkel a zur Mitte des Gleisbogens hin geneigt.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Boden 42 über Luftfedern 1 22 und 1 24 auf dem Traggestell 20 gelagert. Die Luftfedern 1 22 und 1 24 sind beiderseits der Längs-Mittelebene 48 angeordnet. In Längsrichtung des Fahrzeug¬ segments 1 0' , also senkrecht zur Schnittebene, sind mehrere derartige Luftfeder¬ paare hintereinander vorgesehen. Die Lastdes Bodens, darauf befestigter Einbauten wie Sitzgruppen 1 26 und 1 28 sowie die Last der Insassen des Fahrzeugsegments 10' werden auf diese Weise gleichmäßig auf die Längs- und Quererstreckung des Traggestells 20 verteilt. Die Luftfedern 1 22 und 1 24 sind, wie ihre Lagerungen 1 30 und 1 32 in dieser Figur nur schematisch dargestellt. Der Einfachheit der Darstellung halber fehlen auch alle Einrichtungen, die zur Versorgung der Luftfedern mit entsprechendem Luftdruck und zur Steuerung oder Regelung des Luftdrucks in den Luftfedern vorgesehen sind. Eine Verbindung der Gasräume beider Luftfederen 1 22 und 1 24 ist zumindest während des Stellvorgangs nicht vorgesehen. Eine Schwenkbewegung des Innenbodens würde sonst durch den Druckausgleich zwischen den Luftfedern verhindert.
Es versteht sich, daß anstelle von Luftfedern in bekannter Weise auch hydropneu- matische Federn verwendet werden können.
Durch eine gesteuerte Druckerhöhung in der bogenaußen angeordneten Luftfeder 1 24 bei gleichzeitiger, gesteuerter Druckminderung in der bogeninnen angeordneten Luftfeder 1 22 ist der Boden 42 zur Bogenmitte hin verschwenkt. Dabei bildet eine senkrecht zum Boden und zur Schnittebene stehende Ebene 1 34 einen Winkel ß mit der Längs-Mittelebene 48 des Fahrzeugsegments 10' . Die Schwenkachse 46 verläuft senkrecht zur Zeichenebene der Figur 6 durch den Boden 42 etwa in der Mitte seiner Quererstreckung.
In den Figuren 7 und 8 sind zwei weitere, einander ähnliche Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Fahrzeugsegmente in Querschnitts-Teilansichten dargestellt. In beiden Ausführungsbeispielen stützt sich der Boden über beiderseits der Längs- Mittelebene angeordnete Rollen 1 36 und 1 38 bzw. 1 36' und 1 38' sowie Rollbahnen 140 und 1 42 auf dem Traggestell 20 ab. Während sich der Boden 42 bei der Ausführungsform nach Figur 7 unmittelbar auf den Rollen abstützt, sind bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 8 Stützen 144 und 146 unterhalb des Traggestells 20 befestigt, die sich auf Drehachsen 1 48 und 1 50 der Rollen 1 36' und 1 38' abstützen. Die letztere Variante hat den Vorteil, daß in die Stützen 144 und 146 eine Federung des Bodens 42 integriert werden kann.
Charakteristisch für die in den Figuren 7 und 8 dargestellten Lösungen ist, daß der Boden 42 eine geführte Schwenkbewegung ausführen kann, deren Schwenkachse oberhalb des Bodens liegt. Diese Schwenkbewegung ist eine vom Profil der Rollbahnen 140 und 142 abhängige Translationsbewegung des Bodens 42 überlagert. Die Rollbahnen können selbstverständlich auch so kreisbogenförmig gestaltet werden, so daß die Schwenkachse bei der Schwenkbewegung ortsfest ist.
In Figur 8 ist der zusätzlich zur Schwenkbewegung des Bodens 42 auftretende seitliche Versatz d markiert. Die Mitte der Quererstreckung des Bodens 42 kennzeichnet in beiden Figuren ein mit seiner Spitze zum Traggestell weisendes Dreieck 1 52. Zum Antrieb der geführten Schwenk- und Translationsbewegung des Bodens 42 sind auf dem Traggestell 20 befestigte Stellelemente vorgesehen, die an einem beispielsweise mittig an der Unterseite des Bodens 42 befestigtem Stellhebel angreifen und über diesen auf den Boden eine in Querrichtung wirkende Kraft ausüben.
Bei dem in Figur 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ist auch ein gesteuerter Antrieb der Rollen 1 36' und 1 38' zur Drehbewegung denkbar.
Die Figuren 9a und 9b zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungs¬ gemäßen Fahrzeugsegments, bei dem der Boden 42 über Stehpendel 1 54 und 1 56 auf dem Traggestell 20 gelagert ist. Die Stehpendel 1 54 und 1 56 sind gleich lang und mit gleichem Abstand beiderseits der Längs-Mittelebene 48 am Traggestell 20 sowie am Boden 42 gelenkig befestigt, derart, daß der Boden 42 in Richtung parallel zur Querschnittsebene eine kombinierte Schwenk- und Translationsbewegung ausführen kann. Hierfür sind die Stehpendel 1 54 und 1 56 am Traggestell mit größerem Abstand von der Längs-Mittelebene 48 befestigt als am Boden 42, stehen also zur Langsmittelebene 48 hin geneigt. Wie bei den in den Figuren 7 und 8 dargestellten Ausführungsbeispielen kann auch hier eine Aus- lenkung des Bodens 42 durch Angreifen einer in Querrichtung wirkenden Kraft an einem Stellhebel 1 58 unterhalb des Bodens 42 bewirkt werden. Wird, wie in Figur 9b gezeigt, eine in Querrichtung nach rechts gerichtete Kraft 1 60 ausgeübt, so führen beide Stehpendel 1 54 und 1 56 eine Schwenkbewegung im Uhrzeigersinn aus, jeweils um ihre dem Traggestell 20 nähere Schwenkachse 162 bzw. 164.
Patentansprüche
. Schienengebundenes Fahrzeugsegment ( 1 0, 10') mit einem Traggestell (20) auf mindestens einem Radpaar (30, 32), mit einer Schale ( 14) an dem Traggestell (20) und mit einem Boden (42) in der Schale ( 14) zur Aufnahme von Fahrzeugeinbauten, Sitzen ( 1 26, 1 28) etc. , dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (42) relativ zur Schale ( 14) um mindestens eine in Fahrtrichtung verlaufende Fahrzeuglängsachse (46, 46', 46"; 46.1 , 46.2) schwenkbar ist.
2. Fahrzeugsegment nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch Lagermittel (44; 44'; 44.1 , 44.2; 68, 78, 80; 84.1 , 84.2; 1 1 2; 1 22, 1 24, 1 30, 1 32) zum Führen oder Lagern des Bodens (42), die so ausgebildet sind, daß der Boden um mindestens eine im Boden oder unterhalb des Bodens verlaufende Fahrzeuglängsachse schwenkbar ist.
3. Fahrzeugsegment nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch Lagermittel ( 1 36, 1 38, 1 36', 1 38' , 140, 142; 1 54, 1 56, 1 62, 1 64) zum Führen oder Lagern des Bodens (42), die so ausgebildet sind, daß der Boden um mindestens eine oberhalb des Bodens verlaufende Fahrzeuglängsachse schwenkbar ist.
4. Fahrzeugsegment nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagermittel (44; 44';68, 78, 80; 84.1 , 84.2; 1 22, 1 24, 1 30, 1 32) den Boden (42) um eine Fahrzeuglängsachse schwenkbar lagern, die in der Langsmittelebene (48) verläuft, welche die Achse (49) des Radpaars (30, 32) mittig und senkrecht schneidet.
5. Fahrzeugsegment nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Lagermittel (44.1 , 44.2) den Boden entweder um eine

Claims

erste (46.1 ) oder um eine zweite Fahrzeuglängsachse (46.2) schwenkbar lagern, wobei die erste (46.1 ) und die zweite Fahrzeuglängsachse (46.2) parallel zueinander in einer Ebene verlaufen, die senkrecht zu der Langsmittelebene (48) steht, welche die Achse (49) des Radpaars mittig und senkrecht schneidet.
6. Fahrzeugsegment nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste (46.1 ) und die zweite Fahrzeuglängsachse (46.2) auf beiden Seiten der Langsmittelebene (48) mit jeweils gleichem Abstand zu der Langsmittelebene (48) verlaufen.
7. Fahrzeugsegment nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagermittel (44.1 , 44.2) so gestaltet sind, daß beiden die Schwenkachsen bildenden Fahrzeuglängsachsen (46.1 , 46.2) je eine Schwenkrichtung zugeordnet ist.
8. Fahrzeugsegment nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagermittel (44; 44'; 44.1 , 44.2; 78, 80; 84.1 , 84.2; 1 1 2; 1 22, 1 24, 1 30, 1 32; 1 36, 1 38, 1 36', 1 38', 140, 142; 1 54, 1 56, 1 62, 1 64) den Boden (42) auf dem Traggestell (20) abstützen.
9. Fahrzeugsegment nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagermittel (44; 44') den Boden (42) in der Langsmittelebene (48) auf dem Traggestell (20) abstützen.
10. Fahrzeugsegment nach einem Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagermittel (44.1 , 44.2; 78, 80; 84.1 , 84.2; 1 1 2; 1 22, 1 24, 1 30, 1 32; 1 36, 1 38, 1 36' , 1 38', 140, 142; 1 54, 1 56, 1 62, 1 64) den Boden (42) auf dem Traggestell (20) auf beiden Seiten der Langsmittelebene (48) abstützen.
1 . Fahrzeugsegment nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagermittel (78, 84.1 , 84,2; 86; 88; 1 1 2; 1 22, 1 24) höhenverstellbar sind.
1 2. Fahrzeugsegment nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagermittel (78; 84.1 , 84.2; 88) pneumatisch oder hydropneumatisch betrieben sind.
1 3. Fahrzeugsegment nach Anspruch 1 1 oder 1 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagermittel mindestens eine Luftfeder ( 1 1 8; 1 22, 1 24) aufweisen.
14. Fahrzeugsegment nach einem der Ansprüche 1 1 bis 1 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagermittel mindestens einen einfachwirkenden Zylinder (88) aufweisen.
1 5. Fahrzeugsegment nach einem der Ansprüche 1 1 bis 1 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagermittel mindestens einen doppeltwirkenden Zylinder (84.1 , 84.2, 86) aufweisen.
1 6. Fahrzeugsegment nach Anspruch 1 4 oder 1 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (84.1 , 84.2; 86, 88) am Boden (42) und am Traggestell (20) gelenkig befestigt ist.
1 7. Fahrzeugsegment nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagermittel mindestens eine einerseits mit dem Traggestell (20) oder der Schale (14) und andererseits mit dem Boden (42) verbundene, elektrisch angetriebene Stellvorrichtung ( 1 00, 102, 1 04; 1 1 6) zur Erzeugung der Schwenkbewegung aufweisen.
1 8. Fahrzeugsegment nach Anspruch 1 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvorrichtung ( 100, 102, 104; 1 1 6) einen Spindelantrieb oder einen Zahnstangenantπeb aufweist.
1 9. Fahrzeugsegment nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagermittel als Rollenlager ( 1 36, 1 38, 1 36', 1 38', 140, 1 42) oder Gleitlager zwischem dem Boden (42) und dem Traggestell (20) ausgebildet sind.
20. Fahrzeugsegment nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einerseits mit der Schale ( 14) oder dem Traggestell (20) und andererseits mit dem Boden (42) verbundene Antriebsmittel (82.1 , 82.2), die im Betrieb auf den Boden eine senkrecht zur Fahrtrichtung, insbesondere parallel zu seiner Quererstreckung gerichtete Schub- oder Zugkraft (76) ausüben.
21 . Fahrzeugsegment nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (42) an seiner Unterseite einen abwärts gerichteten Ansatz (66;68) aufweist, an dem die Antriebsmittel (82.1 , 82.2) angreifen.
22. Fahrzeugsegment nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (66;68) sich durch eine Öffnung durch das Traggestell (20) hindurch erstreckt.
23. Fahrzeugsegment nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagermittel ( 1 36, 1 38, 1 36', 1 38', 140, 1 42) so gestaltet sind, daß der Boden (42) bei Ausführung einer Schwenkbewegung relativ zur Schale ( 1 4) in einer senkrecht zur Fahrtrichtung weisenden Richtung verschiebbar ist.
24 Fahrzeugsegment nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagermittel Rollen ( 1 36, 1 38, 1 36', 1 38') oder Gleitelemente aufweisen, die auf mindestens einer Roll- oder Gleitbahn ( 140, 1 42) laufen, welche quer zur Fahrzeugslangsachse (46) und relativ zum Traggestell (20) gekrümmt oder geneigt ist.
25. Fahrzeugsegment nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagermittel Gelenkstützen ( 1 54, 1 56) aufweisen, die am Boden (42) und am Traggestell (20) gelenkig befestigt sind.
26. Fahrzeugsegment nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einerseits mit dem Traggestell (20) und/oder den Lagermitteln (86; 88; 1 1 2) sowie andererseits mit dem Boden (42) verbundene Federungsmittel (98; 98';78; 1 1 8; 1 22, 1 24), die Bewegungen des Bodens (42) relativ zum Traggestell (20) in Richtungen senkrecht zur Gieisebene mit einer Federkraft entgegenwirken.
27. Fahrzeugsegment nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einerseits mit dem Traggestell (20) oder den Lagermitteln sowie andererseits mit dem Boden (42) verbundene Dampfungsmittel, die Schwingungen des Bodens (42) relativ zum Traggestell (20) unterdrucken
28 Fahrzeugsegment nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (42) an seinem Rand mit elastischen Mitteln, insbesondere Dichtlippen (50, 52), gegen die Innenseite der Schale (1 4) anliegt
29 Fahrzeugsegment nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zur Messung der Schwenkposition des Bodens (42) relativ zum Traggestell (20) ausgebildete Sensormittel
30 Fahrzeugverband, dadurch gekennzeichnet, daß er aus mehreren hinterein¬ ander angeordneten und gekoppelten schienengebundenen Fahrzeugsegmenten ( 1 0; 1 0') nach einem der vorstehenden Ansprüche zusammen- gesetzt ist, wobei zumindest in einem Fahrzeugsegment vorgesehen sind: a) Sensoren zur Messung der Geschwindigkeit des Fahrzeugverbandes, des Krümmungsradius des Gleises (34, 36) und der Gleisüberhöhung (σ) und b) Mittel zur Regelung oder Steuerung des zeitlichen Verlaufes der Schwenkbewegung der Böden (42) der einzelnen Fahrzeugsegmente (10;10') unter Auswertung der aktuellen Meßsignale der Sensoren.
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