DE102013103827A1 - Suspension with cross-coupled wheel units - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrwerk, insbesondere für ein Schienenfahrzeug, mit einem Fahrwerksrahmen (105), einer ersten Radeinheit (104.1) und einer zweiten Radeinheit (104.2), wobei der Fahrwerksrahmen (105) über eine Federeinrichtung, insbesondere eine Primärfederung, auf der ersten Radeinheit (104.1) und der zweiten Radeinheit (104.2) abgestützt ist sowie eine Längsrichtung, eine Querrichtung und eine Höhenrichtung definiert. Die erste Radeinheit (104.1) und die zweite Radeinheit (104.2) sind über eine Kopplungsanordnung (108) miteinander derart gekoppelt, dass die Kopplungsanordnung (108) bei einer ersten Querverschiebung der ersten Radeinheit (104.1) bezüglich des Fahrwerksrahmens (105) entlang der Querrichtung eine gleichläufige zweite Querverschiebung der zweiten Radeinheit (104.2) bezüglich des Fahrwerksrahmens (105) entlang der Querrichtung erzeugt. Die Kopplungsanordnung (108) umfasst eine hydraulische erste Aktuatoreinrichtung (110.1), eine hydraulische zweite Aktuatoreinrichtung (110.2) und eine Kopplungseinrichtung (111), wobei die erste Aktuatoreinrichtung (110.1) zwischen der ersten Radeinheit (104.1) und dem Fahrwerksrahmen (105) wirkt, die zweite Aktuatoreinrichtung (110.2) zwischen der zweiten Radeinheit (104.2) und dem Fahrwerksrahmen (105) wirkt, und die erste Aktuatoreinrichtung (110.1) und die zweite Aktuatoreinrichtung (110.2) derart angeordnet und durch die Kopplungseinrichtung (111) hydraulisch miteinander gekoppelt sind, dass bei der ersten Querverschiebung eine erste Auslenkung der ersten Aktuatoreinrichtung (110.1) erfolgt und die zweite Aktuatoreinrichtung (110.2) zur Erzeugung der zweiten Querverschiebung betätigt wird.The invention relates to a chassis, in particular for a rail vehicle, with a chassis frame (105), a first wheel unit (104.1) and a second wheel unit (104.2), the chassis frame (105) via a spring device, in particular a primary suspension, on the first Wheel unit (104.1) and the second wheel unit (104.2) is supported and defines a longitudinal direction, a transverse direction and a height direction. The first wheel unit (104.1) and the second wheel unit (104.2) are coupled to one another via a coupling arrangement (108) in such a way that the coupling arrangement (108) has a first transverse displacement of the first wheel unit (104.1) with respect to the chassis frame (105) along the transverse direction Generated second transverse displacement of the second wheel unit (104.2) with respect to the chassis frame (105) along the transverse direction. The coupling arrangement (108) comprises a hydraulic first actuator device (110.1), a hydraulic second actuator device (110.2) and a coupling device (111), the first actuator device (110.1) acting between the first wheel unit (104.1) and the chassis frame (105), the second actuator device (110.2) acts between the second wheel unit (104.2) and the chassis frame (105), and the first actuator device (110.1) and the second actuator device (110.2) are arranged and hydraulically coupled to one another by the coupling device (111) such that during the first transverse displacement, the first actuator device (110.1) is deflected and the second actuator device (110.2) is actuated to generate the second transverse displacement.
Description
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrwerk, insbesondere für ein Schienenfahrzeug, mit einem Fahrwerksrahmen, einer ersten Radeinheit und einer zweiten Radeinheit, wobei der Fahrwerksrahmen über eine Federeinrichtung, insbesondere eine Primärfederung, auf der ersten Radeinheit und der zweiten Radeinheit abgestützt ist sowie eine Längsrichtung, eine Querrichtung und eine Höhenrichtung definiert. Die erste Radeinheit und die zweite Radeinheit sind über eine Kopplungsanordnung miteinander derart gekoppelt, dass die Kopplungsanordnung bei einer ersten Querverschiebung der ersten Radeinheit bezüglich des Fahrwerksrahmens entlang der Querrichtung eine gleichläufige zweite Querverschiebung der zweiten Radeinheit bezüglich des Fahrwerksrahmens entlang der Querrichtung erzeugt. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrzeug mit einem solchen Fahrwerk.The present invention relates to a chassis, in particular for a rail vehicle, with a chassis frame, a first wheel unit and a second wheel unit, wherein the chassis frame via a spring device, in particular a primary suspension, on the first wheel unit and the second wheel unit is supported and a longitudinal direction, a Transverse direction and a height direction defined. The first wheel unit and the second wheel unit are coupled to one another via a coupling arrangement such that the coupling arrangement generates a corresponding second transverse displacement of the second wheel unit relative to the chassis frame along the transverse direction during a first transverse displacement of the first wheel unit relative to the chassis frame along the transverse direction. The invention further relates to a vehicle with such a chassis.
Bei spurgeführten Fahrzeugen, insbesondere modernen Schienenfahrzeugen mit vergleichsweise hohen Fahrgeschwindigkeiten, besteht eine Herausforderung darin, einen zumindest akzeptablen Kompromiss zwischen der so genannten Gleisfreundlichkeit und der Stabilität bei hoher Geschwindigkeit zu erzielen. Während eine möglichst starre Anbindung der Radeinheiten (in Längsrichtung und Querrichtung) am Fahrwerksrahmen zu einem Fahrverhalten mit hoher Fahrstabilität bei hohen Fahrgeschwindigkeiten im geraden Gleis führt, mithin also höhere Fahrgeschwindigkeiten erlaubt, geht eine solche starre Anbindung mit großen Nachteilen bei Bogenfahrt einher. So verhindert diese starre Anbindung eine bogenradiale Einstellung der Radeinheiten, sodass es zu einem so genannten Anlaufen der Spurkränze an den Schienen mit erhöhter Reibung, Geräuschentwicklung und erhöhtem Verschleiß an Rad und Schiene kommt. Demgegenüber führt eine in Bogenfahrt, weil die Radsätze sich nicht einstellen.For track-guided vehicles, especially modern rail vehicles with comparatively high speeds, a challenge is to achieve an at least acceptable compromise between so-called track-friendliness and stability at high speed. While the most rigid possible connection of the wheel units (in the longitudinal and transverse directions) on the chassis frame leads to a ride with high driving stability at high speeds in the straight track, thus therefore allows higher speeds, such a rigid connection is associated with great disadvantages in Bogenfahrt. Thus, this rigid connection prevents a bend-radial adjustment of the wheel units, so that it comes to a so-called tarnishing of the wheel flanges on the rails with increased friction, noise and increased wear on the wheel and rail. In contrast, leads in a Bogenfahrt, because the wheelsets do not adjust.
Im Gegensatz dazu führt eine in Längsrichtung weiche Anbindung der Radeinheiten am Fahrwerksrahmen zu gutem Bogenlaufverhalten, während eine in Querrichtung weiche Anbindung der Radeinheiten am Fahrwerksrahmen dynamische Querkraftspitzen reduziert, wie sie aufgrund plötzlicher, durch die Gleisgeometrie bedingter Querbeschleunigungen entstehen (beispielsweise bei einer Durchfahren einer Weiche oder dergleichen). Beides bringt jedoch den Nachteil mit sich, dass es wegen der geringen Führungskräfte zwischen Radeinheit und Fahrwerksrahmen im geraden Gleis oberhalb bestimmter Fahrgeschwindigkeiten zu instabilem Verhalten der Wendebewegungen der Radeinheiten um die Hochachse kommt.In contrast, a longitudinally soft connection of the wheel units on the chassis frame leads to good sheet behavior, while a transverse soft connection of the wheel units on the chassis frame reduces dynamic cross peaks, as they arise due to sudden, caused by the track geometry lateral acceleration (for example, when driving through a switch or like). However, both have the disadvantage that it comes to unstable behavior of the turning movements of the wheel units about the vertical axis because of the low management forces between wheel unit and chassis frame in the straight track above certain speeds.
Um diesen Zielkonflikt zu lösen, wurde vorgeschlagen, die Radeinheiten nicht primär über den Fahrwerksrahmen, sondern über die eingangs erwähnte Kopplungsanordnung direkt derart miteinander zu koppeln, dass die Kopplung der beiden Radeinheiten in der Querrichtung möglichst steif ist, mithin also eine hohe so genannte Schubsteifigkeit der Kopplung der beiden Radeinheiten erzielt wird. Eine solch hohe Schubsteifigkeit wirkt sich vorteilhaft im Hinblick auf die Fahrstabilität bei hohen Fahrgeschwindigkeiten im geraden Gleis aus.In order to solve this conflict of interests, it has been proposed not to couple the wheel units primarily via the chassis frame, but via the above-mentioned coupling arrangement directly such that the coupling of the two wheel units in the transverse direction is as stiff as possible, so therefore a high so-called shear stiffness Coupling of the two wheel units is achieved. Such a high shear stiffness has an advantageous effect in terms of driving stability at high speeds in the straight track.
So ist beispielsweise aus der
Diese bekannten mechanischen Varianten der Kopplung der Radeinheiten haben jedoch zum einen den Nachteil, dass durch die Kopplungseinrichtung die unabgefederte Masse des Fahrwerks erhöht wird, wodurch sich das dynamische Verhalten des Fahrwerks verschlechtert und sich letztlich der Verschleiß an Fahrwerk, Fahrzeug und Infrastruktur erhöht. Zudem erhöht sich die Masse des Fahrzeugs, was natürlich im Hinblick auf die Energieeffizienz unerwünscht ist. Zudem benötigen die mechanischen Kopplungseinrichtungen vergleichsweise viel Bauraum, der bei modernen Schienenfahrzeugen in der Regel nicht zur Verfügung steht.However, these known mechanical variants of the coupling of the wheel units have the disadvantage that the unsprung mass of the chassis is increased by the coupling device, whereby the dynamic behavior of the suspension deteriorates and ultimately increases the wear on the chassis, vehicle and infrastructure. In addition, the mass of the vehicle increases, which is of course undesirable in terms of energy efficiency. In addition, the mechanical coupling devices require a relatively large amount of space, which is not available in modern rail vehicles in the rule.
Kurze Beschreibung der ErfindungBrief description of the invention
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Fahrwerk der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, welches die oben genannten Probleme nicht oder zumindest in geringerem Maße mit sich bringt und insbesondere auf einfache, Platz sparende Weise eine Lösung des Zielkonflikts zwischen Fahrstabilität bei hohen Geschwindigkeiten und gutem Bogenlaufverhalten ermöglicht, ohne die unabgefederte Masse und damit das dynamische Verhalten des Fahrwerks nennenswert zu verschlechtern.The present invention is therefore based on the object to provide a chassis of the type mentioned above, which does not bring the above-mentioned problems or at least to a lesser extent and in particular in a simple, space-saving manner, a solution to the conflict between driving stability high speeds and good cornering performance allows without deteriorating the unsprung mass and thus the dynamic behavior of the landing gear significantly.
Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe ausgehend von einem Fahrwerk gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.The present invention solves this problem starting from a chassis according to the preamble of claim 1 by the features stated in the characterizing part of claim 1.
Der vorliegenden Erfindung liegt die technische Lehre zu Grunde, dass man bei gattungsgemäßen Fahrwerken eine Lösung des Zielkonflikts zwischen Fahrstabilität bei hohen Geschwindigkeiten und gutem Bogenlaufverhalten ermöglicht, ohne die unabgefederte Masse und damit das dynamische Verhalten des Fahrwerks nennenswert zu verschlechtern, wenn die Kopplung der Radeinheiten auf hydraulischem Wege erfolgt. Die hydraulische Kopplung der Radeinheiten ermöglicht zum einen in einfacher Weise eine gegenüber den bekannten mechanischen Lösungen deutlich reduzierte unabgefederte Masse, verbessert also bei gleicher Schubsteifigkeit der Kopplung das dynamische Verhalten des Fahrwerks. So können die hierfür erforderlichen hydraulischen Aktuatoren zwischen Fahrwerksrahmen und Radeinheit wirken, während die die Kopplung zwischen den hydraulischen Aktuatoren herstellenden hydraulischen Leitungen etc. am Fahrwerksrahmen angeordnet werden können und somit (ebenso wie ein Teil der Aktuatoren selbst) zur abgefederten Masse zählen.The present invention is based on the technical teaching that at generic suspension allows a solution of the conflict between driving stability at high speeds and good sheet running behavior without significantly deteriorate the unsprung mass and thus the dynamic behavior of the chassis when the coupling of the wheel units is carried out hydraulically. The hydraulic coupling of the wheel units allows for a simple way compared to the known mechanical solutions significantly reduced unsprung mass, so improved at the same shear stiffness of the coupling, the dynamic behavior of the chassis. Thus, the required hydraulic actuators between the chassis frame and wheel unit, while the coupling between the hydraulic actuators producing hydraulic lines, etc. can be arranged on the chassis frame and thus (as well as a part of the actuators themselves) belong to the sprung mass.
Zudem besteht hinsichtlich des Verlaufs der hydraulischen Leitungen eine nahezu beliebige Gestaltungsfreiheit, sodass sich deren Integration ins Fahrwerk trotz der typischerweise beengten Platzverhältnisse einfach realisieren lässt, ohne hinsichtlich der Gestaltung und Anordnung der übrigen Fahrwerkskomponenten Kompromisse eingehen zu müssen.In addition, there is almost any freedom of design with regard to the course of the hydraulic lines, so that their integration into the chassis despite the typically cramped space can be easily implemented without having to compromise on the design and arrangement of the other suspension components.
Ein weiterer Vorteil der hydraulischen Kopplung liegt in der Möglichkeit einer einfachen (gegebenenfalls sogar aktiven, im Betrieb des Fahrzeugs erfolgenden) Einstellung der Dämpfung der Kopplung zwischen den Radeinheiten. Dies kann beispielsweise über eine oder mehrere Drosseln, zu- bzw. abschaltbare Leitungsabschnitte (zur Veränderung der Leitungslänge) oder aber auch aktive Komponenten wie Pumpen oder dergleichen erfolgen.Another advantage of the hydraulic coupling is the possibility of a simple (possibly even active, taking place during operation of the vehicle) adjustment of the damping of the coupling between the wheel units. This can be done for example via one or more throttles, connectable or disconnectable line sections (to change the line length) or even active components such as pumps or the like.
Schließlich ist über eine aktive Kopplungsanordnung (beispielsweise durch aktive Komponenten wie Pumpen oder dergleichen) gegebenenfalls sogar eine aktive Beeinflussung der Auslenkungen der Radeinheiten entsprechend der aktuellen Fahrsituation möglich.Finally, via an active coupling arrangement (for example, by active components such as pumps or the like), possibly even an active influencing of the deflections of the wheel units corresponding to the current driving situation is possible.
Gemäß einem Aspekt betrifft die Erfindung daher ein Fahrwerk, insbesondere für ein Schienenfahrzeug, mit einem Fahrwerksrahmen, einer ersten Radeinheit und einer zweiten Radeinheit, wobei der Fahrwerksrahmen über eine Federeinrichtung, insbesondere eine Primärfederung, auf der ersten Radeinheit und der zweiten Radeinheit abgestützt ist sowie eine Längsrichtung, eine Querrichtung und eine Höhenrichtung definiert. Die erste Radeinheit und die zweite Radeinheit sind über eine Kopplungsanordnung miteinander derart gekoppelt, dass die Kopplungsanordnung bei einer ersten Querverschiebung der ersten Radeinheit bezüglich des Fahrwerksrahmens entlang der Querrichtung eine gleichläufige zweite Querverschiebung der zweiten Radeinheit bezüglich des Fahrwerksrahmens entlang der Querrichtung erzeugt. Die Kopplungsanordnung umfasst eine hydraulische erste Aktuatoreinrichtung, eine hydraulische zweite Aktuatoreinrichtung und eine Kopplungseinrichtung, wobei die erste Aktuatoreinrichtung zwischen der ersten Radeinheit und dem Fahrwerksrahmen wirkt, die zweite Aktuatoreinrichtung zwischen der zweiten Radeinheit und dem Fahrwerksrahmen wirkt, und die erste Aktuatoreinrichtung und die zweite Aktuatoreinrichtung derart angeordnet und durch die Kopplungseinrichtung hydraulisch miteinander gekoppelt sind, dass bei der ersten Querverschiebung eine erste Auslenkung der ersten Aktuatoreinrichtung erfolgt und die zweite Aktuatoreinrichtung zur Erzeugung der zweiten Querverschiebung betätigt wird.According to one aspect, the invention therefore relates to a chassis, in particular for a rail vehicle, with a chassis frame, a first wheel unit and a second wheel unit, wherein the chassis frame via a spring device, in particular a primary suspension, is supported on the first wheel unit and the second wheel unit and a Defined longitudinal direction, a transverse direction and a height direction. The first wheel unit and the second wheel unit are coupled to one another via a coupling arrangement such that the coupling arrangement generates a corresponding second transverse displacement of the second wheel unit relative to the chassis frame along the transverse direction during a first transverse displacement of the first wheel unit relative to the chassis frame along the transverse direction. The coupling arrangement comprises a hydraulic first actuator device, a hydraulic second actuator device and a coupling device, the first actuator device acting between the first wheel unit and the chassis frame, the second actuator device acting between the second wheel unit and the chassis frame, and the first actuator device and the second actuator device are arranged and hydraulically coupled to each other by the coupling means, that in the first transverse displacement, a first deflection of the first actuator means takes place and the second actuator means is actuated to produce the second transverse displacement.
Hierbei ist sowohl eine passive als auch eine aktive Kopplung realisierbar. So kann bei eine passiven Lösung eine der Aktuatoreinrichtungen durch eine entsprechende Auslenkung der zugehörigen Radeinheit betätigt werden und dabei über die Kopplungseinrichtung die andere Aktuatoreinrichtung betätigen. So kann die erste Aktuatoreinrichtung bei der ersten Querverschiebung die zweite Aktuatoreinrichtung zur Erzeugung der zweiten Querverschiebung über die Kopplungseinrichtung betätigen. Ebenso kann zusätzlich oder alternativ die zweite Aktuatoreinrichtung bei der zweiten Querverschiebung die erste Aktuatoreinrichtung zur Erzeugung der ersten Querverschiebung über die Kopplungseinrichtung betätigen.Here, both a passive and an active coupling can be realized. Thus, in the case of a passive solution, one of the actuator devices can be actuated by a corresponding deflection of the associated wheel unit and actuate the other actuator device via the coupling device. Thus, in the first transverse displacement, the first actuator device can actuate the second actuator device for generating the second transverse displacement via the coupling device. Likewise, additionally or alternatively, the second actuator device can actuate the first actuator device for generating the first transverse displacement via the coupling device during the second transverse displacement.
Zusätzlich oder alternativ kann eine aktive Lösung vorgesehen sein, bei welcher die Kopplungseinrichtung eine aktive Steuereinrichtung umfasst, welche (beispielsweise über eine Pumpeinrichtung, eine aktive Ventilsteuerung oder dergleichen) die erste Aktuatoreinrichtung zur Erzeugung der der ersten Querverschiebung und/oder die zweite Aktuatoreinrichtung zur Erzeugung der zweiten Querverschiebung ansteuert.Additionally or alternatively, an active solution may be provided in which the coupling device comprises an active control device, which (for example via a pumping device, an active valve control or the like), the first actuator means for generating the first transverse displacement and / or the second actuator means for generating the second transverse displacement drives.
Für die jeweilige Aktuatoreinrichtung können grundsätzlich beliebige hydraulische Aktuatoren verwendet werden, welche bei Zufuhr hydraulischer Energie entsprechende Stellbewegungen erzeugen. Bei bevorzugten, weil einfach realisierbaren Varianten der Erfindung umfasst die erste Aktuatoreinrichtung und/oder die zweite Aktuatoreinrichtung daher wenigstens eine Kolben-Zylinder-Anordnung.In principle any hydraulic actuators can be used for the respective actuator device which generate corresponding actuating movements when hydraulic energy is supplied. In preferred variants which can be realized in a simple manner according to the invention, the first actuator device and / or the second actuator device therefore comprise at least one piston-cylinder arrangement.
Dabei kann für die hydraulische Kopplung der Querverschiebungen grundsätzlich je eine einfach wirkende Kolben-Zylinder-Anordnung pro Radeinheit ausreichen, deren hydraulische Arbeitsräume gekoppelt sind. Dies gilt insbesondere dann, wenn die jeweilige Kolben-Zylinder-Anordnung dazu ausgebildet ist, Unterdrücke zu verarbeiten. Sind die einfach wirkenden Kolben-Zylinder-Anordnungen nur für den Betrieb mit Überdruck geeignet, können zur Erzeugung gegenläufiger Querverschiebungen an der jeweiligen Radeinheit auch zwei (als Agonist und Antagonist) entgegengesetzt einfach wirkende Kolben-Zylinder-Anordnungen angreifen.In principle, for the hydraulic coupling of the transverse displacements, in each case one single-acting piston-cylinder arrangement per wheel unit, the hydraulic working chambers of which are coupled, can be sufficient. This is especially true if the respective piston-cylinder arrangement to do so is designed to process negative pressures. If the single-acting piston-cylinder arrangements are only suitable for operation with overpressure, two opposing piston-cylinder arrangements (as agonist and antagonist) can also be used to generate opposing transverse displacements at the respective wheel unit.
Bei besonders kompakten und robusten Varianten der Erfindung ist die Kolben-Zylinder-Anordnung nach Art einer doppelt wirkenden Kolben-Zylinder-Anordnung ausgebildet, die insbesondere einen Kolben, einen an den Kolben angrenzenden ersten hydraulischen Arbeitsraum und einen an den Kolben angrenzenden zweiten hydraulischen Arbeitsraum umfasst, wobei der Kolben bei Befüllung des ersten hydraulischen Arbeitsraums in einer ersten Richtung verschoben wird und bei Befüllung des zweiten hydraulischen Arbeitsraums in einer zur ersten Richtung gegenläufigen zweiten Richtung verschoben wird. Je nach Zuordnung zur ersten oder zweiten Radeinheit und Kopplung der Arbeitsräume kann dann bei der Befüllung des ersten hydraulischen Arbeitsraums die erste Querverschiebung und/oder die zweite Querverschiebung erfolgen.In particularly compact and robust variants of the invention, the piston-cylinder arrangement is designed in the manner of a double-acting piston-cylinder arrangement which comprises in particular a piston, a first hydraulic working space adjacent to the piston and a second hydraulic working space adjoining the piston wherein the piston is displaced in a first direction when filling the first hydraulic working space and is displaced in a second direction opposite to the first direction when filling the second hydraulic working space. Depending on the assignment to the first or second wheel unit and coupling of the working spaces, the first transverse displacement and / or the second transverse displacement can take place when the first hydraulic working space is filled.
Bei bestimmten Varianten der Erfindung umfasst die erste Aktuatoreinrichtung eine doppelt wirkende erste Kolben-Zylinder-Anordnung und die zweite Aktuatoreinrichtung eine doppelt wirkende zweite Kolben-Zylinder-Anordnung. Die hydraulischen Arbeitsräume der ersten Kolben-Zylinder-Anordnung können dann je nach Anbindung der jeweiligen Kolben-Zylinder-Anordnung am Fahrwerksrahmen und der betreffenden Radeinheit gleichsinnig oder kreuzweise mit den hydraulischen Arbeitsräumen der zweiten Kolben-Zylinder-Anordnung gekoppelt sein.In certain variants of the invention, the first actuator device comprises a double-acting first piston-cylinder arrangement and the second actuator device comprises a double-acting second piston-cylinder arrangement. Depending on the connection of the respective piston-cylinder arrangement on the chassis frame and the respective wheel unit, the hydraulic working spaces of the first piston-cylinder arrangement can then be coupled in the same direction or crosswise to the hydraulic working spaces of the second piston-cylinder arrangement.
Bei besonders robusten und kompakten Varianten des erfindungsgemäßen Fahrwerks umfasst die erste Aktuatoreinrichtung und/oder die zweite Aktuatoreinrichtung wenigstens eine Aktuatoreinheit mit einem elastischen Kammerelement, einem ersten Schnittstellenelement und einem zweiten Schnittstellenelement. Das elastische Kammerelement begrenzt wenigstens einen hydraulischen Arbeitsraum, der unter einer elastischen Deformation des Kammerelements mit einem Arbeitsmedium befüllbar ist. Das erste Schnittstellenelement ist mit dem Kammerelement und der zugeordneten Radeinheit verbunden, während das zweite Schnittstellenelement mit dem Kammerelement und dem Fahrwerksrahmen derart mechanisch verbunden ist, dass bei einem Befüllen des hydraulischen Arbeitsraums (je nach Zuordnung zur ersten oder zweiten Radeinheit und Kopplung der Arbeitsräume) die erste Querverschiebung und/oder die zweite Querverschiebung erfolgt.In particularly robust and compact variants of the chassis according to the invention, the first actuator device and / or the second actuator device comprises at least one actuator unit with an elastic chamber element, a first interface element and a second interface element. The elastic chamber element delimits at least one hydraulic working space, which can be filled with a working medium under elastic deformation of the chamber element. The first interface element is connected to the chamber element and the associated wheel unit, while the second interface element with the chamber element and the chassis frame is mechanically connected so that when filling the hydraulic working space (depending on the assignment to the first or second wheel unit and coupling the work spaces) the first transverse displacement and / or the second transverse displacement takes place.
Derartige Aktuatoreinheiten sind grundsätzlich aus der
Die Schnittstellenelemente können grundsätzlich eine beliebige geeignete Gestaltung aufweisen, welche die mechanische Kopplung zwischen der Radeinheit und dem Fahrwerksrahmen ermöglichen. Vorzugsweise ist das erste Schnittstellenelement als ein das Kammerelement aufnehmendes Gehäuse ausgebildet, während das zweite Schnittstellenelement als von dem Kammerelement aufgenommenes Bolzenelement ausgebildet ist, wodurch eine besonders robuste und kompakte Gestaltung erzielt werden kann.The interface elements may in principle have any suitable design which allows the mechanical coupling between the wheel unit and the chassis frame. Preferably, the first interface element is designed as a housing receiving the chamber element, while the second interface element is formed as received by the chamber element bolt element, whereby a particularly robust and compact design can be achieved.
Das Kammerelement kann dabei wenigstens einen deformierbaren Abschnitt aus einem entsprechend elastischen Material (wie beispielsweise einem Gummimaterial, einem Elastomer oder dergleichen) umfassen, welcher bei Befüllung des Arbeitsraums eine entsprechende Relativbewegung zwischen den beiden Schnittstellenelementen erzeugt.The chamber element may comprise at least one deformable portion of a correspondingly elastic material (such as a rubber material, an elastomer or the like), which generates a corresponding relative movement between the two interface elements when filling the working space.
Wie bei den oben beschriebenen Kolben-Zylinder-Anordnungen kann wiederum ein einziger Arbeitsraum je Kammerelement ausreichen, um die beschriebene Kopplung zwischen den Querauslenkungen zu erzielen. Vorzugsweise ist jedoch auch hier eine Konfiguration mit einem Agonisten und Antagonisten vorgesehen, wobei der hydraulische Arbeitsraum ein erster Arbeitsraum ist und das elastische Kammerelement einen zweiten hydraulischen Arbeitsraum begrenzt, der unter einer elastischen Deformation des Kammerelements mit einem Arbeitsmedium befüllbar ist. Der zweite hydraulische Arbeitsraum ist derart angeordnet und ausgebildet, dass bei einem Befüllen des zweiten hydraulischen Arbeitsraums (je nach Zuordnung zur ersten oder zweiten Radeinheit und Kopplung der Arbeitsräume) eine der ersten Querverschiebung entgegengesetzte dritte Querverschiebung und/oder eine der zweiten Querverschiebung entgegengesetzte vierte Querverschiebung erfolgt.Again, as with the piston-cylinder assemblies described above, a single working space per chamber member may be sufficient to achieve the described coupling between the transverse deflections. Preferably, however, a configuration with an agonist and antagonist is also provided here, wherein the hydraulic working space is a first working space and the elastic chamber element defines a second hydraulic working space which can be filled with a working medium under elastic deformation of the chamber element. The second hydraulic working space is arranged and designed so that when filling the second hydraulic working space (depending on the assignment to the first or second wheel unit and coupling of the working spaces) one of the first transverse displacement opposite third transverse displacement and / or a second transverse displacement opposite fourth transverse displacement ,
Je nach Anbindung der jeweiligen Aktuatoreinheit am Fahrwerksrahmen und der betreffenden Radeinheit kann der erste hydraulische Arbeitsraum der Aktuatoreinheit der ersten Aktuatoreinrichtung über die Kopplungseinrichtung hydraulisch mit dem zweiten hydraulischen Arbeitsraum der Aktuatoreinheit der zweiten Aktuatoreinrichtung gekoppelt sein. Zusätzlich oder alternativ kann dementsprechend der zweite hydraulische Arbeitsraum der Aktuatoreinheit der ersten Aktuatoreinrichtung über die Kopplungseinrichtung hydraulisch mit dem ersten hydraulischen Arbeitsraum der Aktuatoreinheit der zweiten Aktuatoreinrichtung gekoppelt sein.Depending on the connection of the respective actuator unit to the chassis frame and the relevant wheel unit, the first hydraulic working space of the actuator unit of the first actuator device can be coupled hydraulically via the coupling device to the second hydraulic working space of the actuator unit of the second actuator device. Additionally or alternatively, accordingly, the second hydraulic working chamber of the actuator unit of the first actuator device may be hydraulically coupled via the coupling device to the first hydraulic working chamber of the actuator unit of the second actuator device.
Es versteht sich, dass die hydraulische Kopplung der Radeinheiten auf die Kopplung der Querauslenkungen beschränkt sein kann. Ebenso kann zusätzlich eine Kopplung hinsichtlich von Längsauslenkungen der Radeinheiten vorgesehen sein. Hiermit ist es unter anderem möglich, eine Kopplung der Radeinheiten im Hinblick auf deren Wendebewegungen um die Hochachse zu realisieren, um beispielsweise eine gezielte bogenradiale Einstellung oder eine definiert davon abweichende Einstellung (beispielsweise zur Erzielung definierter Verschleißbilder) zu erzielen. It is understood that the hydraulic coupling of the wheel units can be limited to the coupling of the transverse deflections. Likewise, in addition, a coupling may be provided with regard to longitudinal deflections of the wheel units. This makes it possible, inter alia, to realize a coupling of the wheel units with regard to their turning movements about the vertical axis in order to achieve, for example, a specific bend radial adjustment or a defined deviation therefrom (for example to achieve defined wear patterns).
Bei besonders vorteilhaften Varianten des erfindungsgemäßen Fahrwerks ist daher vorgesehen, dass der hydraulische Arbeitsraum ein erster Arbeitsraum ist und das elastische Kammerelement einen dritten hydraulischen Arbeitsraum begrenzt, der unter einer elastischen Deformation des Kammerelements mit einem Arbeitsmedium befüllbar ist. Der dritte hydraulische Arbeitsraum ist derart angeordnet und ausgebildet, dass bei einem Befüllen des dritten hydraulischen Arbeitsraums eine in der Längsrichtung verlaufende erste Längsverschiebung an einer Komponente der zugeordneten Radeinheit erfolgt. Bei dieser Komponente kann es sich um eine beliebige Komponente der Radeinheit handeln. Besonders vorteilhafte, weil kompakte und einfach zu realisierende Varianten ergeben sich, wenn es sich bei der Komponente um eine Radlagereinheit der Radeinheit handelt.In particularly advantageous variants of the chassis according to the invention it is therefore provided that the hydraulic working space is a first working space and the elastic chamber element defines a third hydraulic working space which can be filled with a working medium under elastic deformation of the chamber element. The third hydraulic working space is arranged and designed in such a way that, when the third hydraulic working space is filled, a first longitudinal displacement extending in the longitudinal direction takes place on a component of the associated wheel unit. This component may be any component of the wheel unit. Particularly advantageous because compact and easy to implement variants arise when it is the component to a wheel bearing unit of the wheel unit.
Auch hier kann grundsätzlich ein einziger Arbeitsraum je Kammerelement ausreichen, um die beschriebene Kopplung zwischen den Längsauslenkungen zu erzielen. Vorzugsweise ist wieder eine Konfiguration mit einem Agonisten und Antagonisten vorgesehen, bei welcher das elastische Kammerelement einen vierten hydraulischen Arbeitsraum begrenzt, der unter einer elastischen Deformation des Kammerelements mit einem Arbeitsmedium befüllbar ist, wobei der vierte hydraulische Arbeitsraum derart angeordnet und ausgebildet ist, dass bei einem Befüllen des vierten hydraulischen Arbeitsraums eine der ersten Längsverschiebung entgegengesetzte zweite Längsverschiebung an der Komponente der zugeordneten Radeinheit erfolgt.Again, in principle, a single working space per chamber element sufficient to achieve the described coupling between the Längsauslenkungen. Preferably again, a configuration with an agonist and antagonist is provided in which the elastic chamber member defines a fourth hydraulic working space which can be filled with an elastic deformation of the chamber member with a working fluid, wherein the fourth hydraulic working space is arranged and formed such that in a Filling the fourth hydraulic working space, a second longitudinal displacement opposite to the first longitudinal displacement takes place on the component of the associated wheel unit.
Auch hier kann eine aktive und/oder passive Kopplung zwischen den beiden Radeinheiten vorgesehen sein. Bei bevorzugten Varianten des erfindungsgemäßen Fahrwerks ist hierzu der vierte hydraulische Arbeitsraum der Aktuatoreinheit der ersten Aktuatoreinrichtung über die Kopplungseinrichtung hydraulisch mit dem dritten hydraulischen Arbeitsraum der Aktuatoreinheit der zweiten Aktuatoreinrichtung gekoppelt, wobei die Aktuatoreinheit der ersten Aktuatoreinrichtung und die Aktuatoreinheit der zweiten Aktuatoreinrichtung derart angeordnet sind, dass den zugeordneten Radeinheiten infolge der Kopplung zwischen dem dritten hydraulische Arbeitsraum und dem vierten hydraulischen Arbeitsraum Wendebewegungen, insbesondere entgegengesetzte Wendebewegungen, um eine Hochachse des Fahrwerks aufgeprägt werden. Die Aktuatoreinheit der ersten Aktuatoreinrichtung und die Aktuatoreinheit der zweiten Aktuatoreinrichtung sind hierbei vorzugsweise unterschiedlichen Fahrwerksseiten des Fahrwerks zugeordnet, um auf einfache Weise entgegengesetzte Wendebewegungen zu erzielen (wie sie beispielsweise für die bogenradiale Einstellung verwendet werden).Again, an active and / or passive coupling between the two wheel units may be provided. In the case of preferred variants of the chassis according to the invention, the fourth hydraulic working chamber of the actuator unit of the first actuator device is hydraulically coupled via the coupling device to the third hydraulic working space of the actuator unit of the second actuator device, wherein the actuator unit of the first actuator device and the actuator unit of the second actuator device are arranged such that the associated wheel units due to the coupling between the third hydraulic working space and the fourth hydraulic working space turning movements, in particular opposite turning movements, are impressed about a vertical axis of the chassis. The actuator unit of the first actuator device and the actuator unit of the second actuator device are in this case preferably assigned to different landing gear sides of the landing gear in order to easily achieve opposite turning movements (as used, for example, for the bend-radial adjustment).
Es versteht sich, dass grundsätzlich Aktuatoreinheit je eine Radeinheit ausreicht, um die gewünschten Stellbewegungen zu erzielen. Vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, dass die Aktuatoreinheit der ersten Aktuatoreinrichtung eine erste Aktuatoreinheit ist und die Aktuatoreinheit der zweiten Aktuatoreinrichtung eine zweite Aktuatoreinheit ist, und die erste Aktuatoreinrichtung eine dritte Aktuatoreinheit umfasst, die insbesondere identisch zu der ersten Aktuatoreinheit aufgebaut ist, wobei die erste Aktuatoreinheit und die dritte Aktuatoreinheit insbesondere auf unterschiedliche Komponenten, insbesondere Radlagereinheiten, der ersten Radeinheit wirken. Hierdurch lassen sich besonders vielseitige Gestaltungen realisieren, bei denen sich auch mit vergleichsweise kleinen Stellbewegungen entsprechend große Auslenkungen an der Radeinheit erzielen lassen.It is understood that in principle actuator unit per one wheel unit is sufficient to achieve the desired positioning movements. However, it is preferably provided that the actuator unit of the first actuator device is a first actuator unit and the actuator unit of the second actuator device is a second actuator unit, and the first actuator device comprises a third actuator unit, which is constructed in particular identical to the first actuator unit, wherein the first actuator unit and the third actuator unit in particular act on different components, in particular wheel bearing units, of the first wheel unit. As a result, particularly versatile designs can be realized in which correspondingly large deflections can be achieved at the wheel unit even with comparatively small actuating movements.
Vorzugsweise umfasst die zweite Aktuatoreinrichtung dann eine vierte Aktuatoreinheit, die insbesondere identisch zu der zweiten Aktuatoreinheit aufgebaut ist, wobei die zweite Aktuatoreinheit und die vierte Aktuatoreinheit insbesondere auf unterschiedliche Komponenten, insbesondere Radlagereinheiten, der zweiten Radeinheit wirken.Preferably, the second actuator device then comprises a fourth actuator unit which is constructed in particular identically to the second actuator unit, wherein the second actuator unit and the fourth actuator unit act in particular on different components, in particular wheel bearing units, of the second wheel unit.
Die hydraulische Kopplung der Aktuatoreinheiten kann grundsätzlich auf beliebige geeignete Weise in Abhängigkeit von den zu erzielenden gekoppelten Stellbewegungen gewählt sein. Vorzugsweise sind die dritten hydraulischen Arbeitsräume der ersten Aktuatoreinheit und der dritten Aktuatoreinheit hydraulisch miteinander gekoppelt und/oder die vierten hydraulischen Arbeitsräume der zweiten Aktuatoreinheit und der vierten Aktuatoreinheit hydraulisch miteinander gekoppelt.The hydraulic coupling of the actuator units can in principle be selected in any suitable manner as a function of the coupled actuating movements to be achieved. Preferably, the third hydraulic working spaces of the first actuator unit and the third actuator unit are hydraulically coupled to one another and / or the fourth hydraulic working spaces of the second actuator unit and the fourth actuator unit are hydraulically coupled to one another.
Bei aktiven Varianten des erfindungsgemäßen Fahrwerks ist weiterhin bevorzugt vorgesehen, dass die Kopplungseinrichtung dazu ausgebildet ist, einen ersten Wendewinkel der ersten Radeinheit um eine Hochachse des Fahrwerks über die erste Aktuatoreinrichtung aktiv einzustellen. Zusätzlich oder alternativ ist die Kopplungseinrichtung dazu ausgebildet, einen zweiten Wendewinkel der zweiten Radeinheit um eine Hochachse des Fahrwerks über die zweite Aktuatoreinrichtung aktiv einzustellen.In active variants of the chassis according to the invention is further preferably provided that the coupling device is adapted to a first turning angle of the first Wheel unit to actively set about a vertical axis of the chassis via the first actuator. Additionally or alternatively, the coupling device is designed to actively set a second turning angle of the second wheel unit about a vertical axis of the running gear via the second actuator device.
Wie oben beschrieben kann die Kopplungseinrichtung weiterhin dazu ausgebildet sein, eine vorgebbare, insbesondere aktiv vorgebbare, Dämpfung zwischen Stellbewegungen der ersten Aktuatoreinrichtung und der zweiten Aktuatoreinrichtung zu erzeugen.As described above, the coupling device can furthermore be designed to generate a presettable, in particular actively predefinable, damping between actuating movements of the first actuator device and the second actuator device.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, mit einem erfindungsgemäßen Fahrwerk.The present invention further relates to a vehicle, in particular a rail vehicle, with a chassis according to the invention.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen bzw. der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt.Further preferred embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims and the following description of preferred embodiments, which refers to the accompanying drawings.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Detaillierte Beschreibunq der ErfindungDetailed description of the invention
Erstes AusführungsbeispielFirst embodiment
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die
Das Fahrzeug
Zum einfacheren Verständnis der nachfolgenden Erläuterungen ist in den Figuren ein (durch die Radaufstandsebene des Drehgestells
Das jeweilige Drehgestell
Der erste Radsatz
Die Kopplungsanordnung
Im vorliegenden Beispiel umfassen die erste Aktuatoreinrichtung
Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass die Wirkrichtung der Aktuatoren
Im vorliegenden Beispiel sind die erste Aktuatoreinrichtung
Dabei ist im vorliegenden Beispiel eine einfache passive Kopplung der Querverschiebungen Q1, Q2 der beiden Radsätze
Bei dieser passiven Lösung wird also eine der Aktuatoreinrichtungen
Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung gegebenenfalls auch eine aktive Kopplung der Querverschiebungen Q1, Q2 durch eine aktive Kopplungseinrichtung
Die hydraulische Kopplung der Radsätze
Zudem besteht hinsichtlich der Anordnung der Komponenten der Kopplungseinrichtung
Schließlich kann in einfacher Weise die Schubsteifigkeit der Kopplung der Radsätze
Zweites AusführungsbeispielSecond embodiment
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die
Der Unterschied des Fahrwerks
Im vorliegenden Beispiel ist wiederum eine einfache passive Kopplung der Querverschiebungen Q1, Q2 der beiden Radsätze
Es sei an dieser Stelle nochmals erwähnt, dass für die hydraulische Kopplung der Querverschiebungen anstelle der doppelt wirkenden Aktuatoren
Drittes AusführungsbeispielThird embodiment
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die
Der Unterschied des Fahrwerks
Die erste Aktuatoreinrichtung
Wie
Der Bolzen
Das elastische Kammerelement
Die grundsätzliche Funktionsweise solcher Aktuatoreinheiten mit einem elastischen Kammerelement, welches je nach Befüllung eines von ihm begrenzten hydraulischen Arbeitsraumes deformiert ist, ist beispielsweise aus der eingangs bereits zitierten
Das Kammerelement
Der Bolzen
Im vorliegenden Beispiel kann wiederum eine einfache passive Kopplung der Querverschiebungen Q1 bis Q4 der beiden Radsätze
Wie der
Bei dieser passiven Lösung wird also eine der Aktuatoreinrichtungen
Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung gegebenenfalls auch eine aktive Kopplung der Querverschiebungen Q1 bis Q4 durch eine aktive Kopplungseinrichtung
Es versteht sich, dass die hydraulische Kopplung der Radsätze
Hiermit ist es unter anderem möglich, eine Kopplung der Radsätze
Ebenso kann hierüber eine aktive Beeinflussung des Radstandes der beiden Radsätze
Im vorliegenden Beispiel sind hierzu der dritte hydraulische Arbeitsraum
Der dritte hydraulische Arbeitsraum
Auch hier kann eine aktive und/oder passive Kopplung zwischen den beiden Radsätzen vorgesehen sein. Im vorliegenden Beispiel ist der vierte hydraulische Arbeitsraum
Weiterhin sind die dritten hydraulischen Arbeitsräume
Hierdurch sind die Längsverschiebungen L1 bzw. L2 an den Radlagergehäusen
Es sei an dieser Stelle nochmals erwähnt, dass grundsätzlich eine Aktuatoreinheit je Radsatz ausreicht, um die gewünschten Stellbewegungen zu erzielen. Mit der vorstehend beschriebenen Lösung mit vier Aktuatoreinheiten
Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung gegebenenfalls auch eine aktive Kopplung der Längsverschiebungen L1, L2 durch eine aktive Kopplungseinrichtung
Bei einer solchen aktiven Lösung ist somit über die Aktuatoren
Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend ausschließlich anhand eines zweiachsigen Drehgestells beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung auch im Zusammenhang mit beliebigen anderen Fahrwerken mit mehr als zwei Radeinheiten zum Einsatz kommen kann.The present invention has been described above solely with reference to a biaxial bogie. It is understood, however, that the invention can also be used in connection with any other chassis with more than two wheel units.
Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend weiterhin ausschließlich im Zusammenhang mit Schienenfahrzeugen beschrieben, die mit vergleichsweise hohen Nennbetriebsgeschwindigkeiten verkehren. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung auch im Zusammenhang mit anderen Fahrzeugen, insbesondere bei niedrigeren oder aber auch noch höheren Nennbetriebsgeschwindigkeiten zum Einsatz kommen kann.The present invention has been described above exclusively in the context of rail vehicles operating at comparatively high rated operating speeds. It is understood, however, that the invention may also be used in connection with other vehicles, in particular at lower or even higher rated operating speeds.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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R003 | Refusal decision now final |