EP0168578B1 - Radsatz für Schienenfahrzeuge - Google Patents

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EP0168578B1
EP0168578B1 EP85105762A EP85105762A EP0168578B1 EP 0168578 B1 EP0168578 B1 EP 0168578B1 EP 85105762 A EP85105762 A EP 85105762A EP 85105762 A EP85105762 A EP 85105762A EP 0168578 B1 EP0168578 B1 EP 0168578B1
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EP
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wheels
bearing
wheel
wheels according
wheel carrier
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Hansjochen Girod
Gerhard Korn
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ThyssenKrupp Technologies AG
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Thyssen Industrie AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
    • B61F5/38—Arrangements or devices for adjusting or allowing self- adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves, e.g. sliding axles, swinging axles
    • B61F5/44—Adjustment controlled by movements of vehicle body
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C9/00—Locomotives or motor railcars characterised by the type of transmission system used; Transmission systems specially adapted for locomotives or motor railcars
    • B61C9/38—Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with electric motor propulsion
    • B61C9/48—Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with electric motor propulsion with motors supported on vehicle frames and driving axles, e.g. axle or nose suspension
    • B61C9/50—Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with electric motor propulsion with motors supported on vehicle frames and driving axles, e.g. axle or nose suspension in bogies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F3/00—Types of bogies
    • B61F3/02—Types of bogies with more than one axle
    • B61F3/04—Types of bogies with more than one axle with driven axles or wheels
    • 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
    • B61F3/00—Types of bogies
    • B61F3/16—Types of bogies with a separate axle for each wheel

Definitions

  • the invention relates to a wheel set mounted in wheel carriers for rail vehicles with coupled and horizontally oscillating, loose wheels sitting on stub axles which are coupled to one another via a lever arm type of steering rod steering.
  • Such vehicles are known from the technical communications Krupp, research reports, volume 34 (1976), issue 3; see in particular section 3, pages 142, 143. They have a low center of gravity and floor height as well as good running properties. The latter express themselves in higher sheet speed without loss of stability and derailment security even when driving on very narrow bends and in low noise. The expenses are relatively low, so that the weight and costs of the vehicle and chassis can be reduced.
  • the invention has for its object to provide a wheel set of the type mentioned while maintaining the aforementioned advantages so that the feed forces between the flange and rail and thus the flange and rail wear can be reduced with much simpler means as in the prior art.
  • the invention is that bearing wheels are assigned to each idler gear on both sides, of which one bearing housing has a vertical pivot axis anchored in the wheel carrier and the other bearing housing is arranged with horizontal play in the wheel carrier and that the lever arm mechanism acts on the mutually facing regions of the axle stub that go beyond the bearing housing.
  • a steering knuckle which is complex in terms of strength and forging technology and is typical of steerable wheels, is not required.
  • Each wheel of the wheelset is supported on both sides. Steerability is fully guaranteed thanks to the swivel axis.
  • Each wheel carrier is expediently fork-shaped at the end as seen from above and the fork part lying towards the center of the vehicle serves to receive the bearing housing provided with the pivot axis, while the other fork part is assigned to the other bearing housing.
  • This construction represents a simple solution for the two-sided mounting of the impellers by arranging the impeller in a central recess in the carrier end.
  • the fork parts advantageously enclose the bearing housings in U-shaped recesses which are open at the bottom and have covers which are flush with the bearing housings.
  • two bolts which are arranged in the wheel carrier and are directed against one another in the wheel carrier and which extend into the bearing housing expediently serve as the pivot axis.
  • the wheel carrier is advantageously designed as a trailing arm.
  • the invention can also be used in the most modern chassis.
  • a drive unit is appropriately flanged to the bearing housing provided with the swivel axis.
  • the lever arm mechanism advantageously engages the drive unit.
  • the wheel set expediently forms the pair of wheels of a four-wheel bogie, on which the car body rests via a center pin-socket connection
  • the lever arm mechanism For the formation of the lever arm mechanism, it has been found to be particularly advantageous to proceed from a tie rod that is perpendicular to the direction of travel and has an elongated recess pointing in the direction of travel for a steering pin of the car body, the ends of which engage at T-shaped angle levers which are fixed in the bogie and which engage are each assigned to one of the vehicle sides and have steering rods which run in the direction of the wheels of the same vehicle side and extend from the ends of the two-armed part of the angle levers.
  • 1 is the one in itself mounted impeller (loose wheel) of a two-axis, driven bogie, on which the car body 2 rests by means of a center pin-socket connection 3, 4. All four wheels 1 of the bogie are steerable and, as shown, possibly mirror images, executed. The steerability is by means of a lever arm mechanism 5 ( Figures 3 and 4) such that the wheel centers are pivoted approximately to the center of the curve in dependence on the track radius to be traversed and the angular position of the bogie relative to the body 2.
  • the impeller 1 is first mounted in the forked end of a trailing arm 6 connected to the bogie base, which serves as a wheel carrier, runs approximately parallel to the running rail 7 and is primarily cushioned with respect to the base part (not shown).
  • This trailing arm 6 is pivoted in Figure 1 by 90 ° in the plane of the drawing.
  • the fork parts 8 and 8a enclose the impeller 1 up to its center and are provided with bearing housings 9 and 9a there, into which hollow stub axles 10 and 10a of the impeller 1 penetrate on both sides with the use of roller bearings 11 and 11a.
  • the bearing housings 9 and 9a are rectangular in side view (FIG. 2) and are arranged in corresponding, downwardly open recesses 12 and 12a (the latter cannot be seen) of the fork parts 8 and 8a.
  • the recesses 12 and 12a are thereby given a U-shape, which are closed from below by covers 13 and 13a which fit snugly against the bearing housings 9 and 9a.
  • a bolt 14 and 14a are inserted, which have a common center line going over the center of the wheel, penetrate into the bearing housing 9 and thus form a vertical pivot axis 15 for the impeller 1. Accordingly, the bearing housing 9a has horizontal play on both sides in the recess 12a of the fork part 8a. In the upper load range, sliding strips 16 and 16a are provided between the bottom of the recesses 12 and 12a and the bearing housings 9 and 9a.
  • the lever arm mechanism 5 is illustrated in FIGS. 3 and 4.
  • a tie rod 17 oriented transversely to the direction of travel, which has an elongated recess 18 extending in the middle in the direction of travel.
  • a steering pin 19 engages in this from above, which can deflect together with the car body 2 by means of its center pin 3 around the pan 4 of the bogie in a circular arc. This deflection transmits the tie rod 17 to two identical angle levers 20 and 20a, which are T-shaped and are provided in mirror image of the direction of travel in the bogie.
  • Each of them has a two-armed part 21, the ends of which, in their entirety when driving straight ahead and parallel to the longitudinal center line of the vehicle and having two handlebars 22, connect the linkage arrangement to the inner axle stubs 10. Because of this connection, the wheels 1 are turned when cornering so that their center lines intersect approximately in the center of the radius of the track curve.
  • FIG. 3 The part of FIG. 3 on the left in the sense of the drawing shows a wheel set, the wheels of which are individually driven by a drive unit 23.
  • the handlebars 22 are connected directly to these units.
  • a half bogie 25 is connected to a cross member 24 of the bogie base in the manner of a universal joint according to the teaching of DE-PS 29 36 771.
  • the articulation of the loosely mounted, individually driven impellers 1 takes place depending on the angular deflection when cornering between the car body 2 and the half bogies 25 with the aid of a cylinder-piston unit 26 - shown on the left - or by servo devices 27 or other adjustment devices - shown on the right.

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  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen in Radträgern gelagerten Radsatz für Schienenfahrzeuge mit über ein Hebelarmwerk nach Art der Spurstangen-Lenkung miteinander gekoppelten und horizontal pendelnd beweglichen, auf Achsstummeln sitzenden Losrädem.
  • Solche Fahrzeuge sind nach den Technischen Mitteilungen Krupp, Forschungsberichte, Band 34 (1976) Heft 3, bekannt ; siehe insbesondere Abschnitt 3, Seiten 142, 143. Sie besitzen eine niedrige Schwerpunktlage und Fußbodenhöhe sowie gute Laufeigenschaften. Letztere äußern sich in höherer Bogengeschwindigkeit ohne Einbuße an Stabilität und an Entgleisungssicherheit auch beim Befahren sehr enger Bögen und in Geräuscharmut. Die Aufwendungen liegen dabei verhältnismäßig niedrig, so daß das Gewicht und die Kosten von Fahrzeug und Fahrwerk vermindert werden können.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Radsatz der eingangs genannten Art unter Beibehaltung der vorgenannten Vorteile so auszubilden, daß die Zulaufkräfte zwischen Spurkranz und Schiene und so auch der Spurkranz- und Schienenverschleiß mit deutlich einfacheren Mitteln wie beim Stand der Technik verringert werden.
  • Die Erfindung besteht darin, daß jedem Losrad an beiden Seiten Lagergehäuse zugeordnet sind, von denen das eine Lagergehäuse eine im Radträger verankerte senkrechte Schwenkachse aufweist und das andere Lagergehäuse mit horizontalem Spiel im Radträger angeordnet ist und daß das Hebelarmwerk an den einander zugekehrten Bereichen der Achsstummel angreift, die über die Lagergehäuse hinausgehen. Nach diesen Merkmalen ist ein von der Festigkeit und der Schmiedetechnik her aufwendiger Achsschenkel, der typisch für lenkbare Räder ist, nicht erforderlich. Jedes Laufrad des Radsatzes ist für sich beiderseits gelagert. Die Lenkbarkeit ist dabei dank der Schwenkachse voll gewährleistet. Die Lagerkräfte der Laufräder bleiben erheblich unter denen der bekannten Ausführungen, weil die beidseitige Lagerung kleinere Reaktionskräfte erzeugt als die einseitige, bei der zumindest das radnahe Lager hoch belastet ist. Die zur Fahrzeugmitte hin liegenden Angriffspunkte des Hebelarmwerkes an den Achsstummeln ergeben günstige Armverhältnisse für deren Auslenkung, so daß die Kinematik des Hebelarmwerkes einfach bleibt, die reibungsarme Ausführung begünstigt und zusammen mit der Radlagerung dazu beiträgt, daß die Ebene der Spurkränze der Laufräder stets parallel zu der Schiene eingestellt werden kann.
  • Zweckmäßig ist jeder Radträger von oben gesehen an dem Ende gabelförmig ausgebildet und dient der zur Fahrzeugmitte hin liegende Vergabelungsteil der Aufnahme des mit der Schwenkachse versehenen Lagergehäuses, während der andere Vergabelungsteil dem anderen Lagergehäuse zugeordnet ist. Diese Konstruktion stellt eine einfache Lösung der beidseitigen Lagerung der Laufräder dar, indem man das Laufrad in einer mittigen Ausnehmung des Trägerendes anordnet.
  • Es ist erwünscht, daß der Wagenkasten bei dem von Zeit zu Zeit erforderlichen Ausbauen des Radsatzes nicht abgehoben wird. Zu diesem Zweck schließen vorteilhaft die Vergabelungsteile die Lagergehäuse in nach unten offenen, U-förmigen Ausnehmungen ein, die mit den Lagergehäusen bündige Deckel aufweisen. Dabei dienen zweckmäßig als Schwenkachse zwei im Radträger zum Teil mittels des Deckels angeordnete, gegeneinander gerichtete Bolzen, die in das Lagergehäuse hineinlangen.
  • Vorteilhaft ist der Radträger als Längslenker ausgebildet. Insofern kann die Erfindung auch in den modernsten Fahrwerken Anwendung finden. Um hier Einzelradantriebe zu ermöglichen, ist zweckmäßig an dem mit der Schwenkachse verse- .henen Lagergehäuse ein Antriebsaggregat angeflanscht. Dabei greift vorteilhaft das Hebelarmwerk an dem Antriebsaggregat an.
  • Bei großen Lasten, aber auch zum Erhöhen des Fahrkomforts bildet zweckmäßig der Radsatz das eine Radpaar eines vierrädrigen Drehgestells, auf dem der Wagenkasten über eine Mittenzapfen-Pfannen-Verbindung ruht
  • Für die Bildung des Hebelarmwerkes hat es sich als besonders vorteilhaft ergeben, von einer senkrecht zur Fahrtrichtung stehenden und für einen Lenkzapfen des Wagenkastens eine in die Fahrtrichtung weisende längliche Ausnehmung aufweisenden Spurstange auszugehen, deren Enden an im Drehgestell festgelegten Winkelhebeln in T-Form angreifen, die jeweils einer der Fahrzeugseiten zugeordnet sind und Lenkstangen aufweisen, welche in Richtung der Laufräder derselben Fahrzeugseite verlaufen und von den Enden des zweiarmigen Teiles der Winkelhebel ausgehen.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand von in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben.
  • Es zeigen
    • Fig. 1 einen senkrechten Achsschnitt über die Lagerung eines Losrades eines Schienenfahrzeuges in einem Längslenker, der sich senkrecht zur Zeichnungsebene nach hinten erstreckt und in die Zeichnungsebene eingedreht ist,
    • Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 11-11 der Figur 1,
    • Fig. 3 ein Hebelarmwerk für die Auslenkung der Losräder (Laufräder) von oben gesehen bei Geradeausfahrt des Schienenfahrzeugs,
    • Fig. 4 das Hebelarmwerk nach Figur 3 beim Durchfahren einer Linkskurve,
    • Fig. 5 ein Halbdrehgestell von oben gesehen bei Geradeausfahrt, bei dem - zwecks Vereinfachung der Zeichnung - links und rechts verschiedene Mittel zur Radauslenkung dienen und
    • Fig. 6 dasselbe Drehgestell bei Kurvenfahrt.
  • In den Figuren 1 und 2 ist mit 1 das eine für sich gelagerte Laufrad (Losrad) eines zweiachsigen, angetriebenen Drehgestells dargestellt, auf dem der Wagenkasten 2 mittels einer Mittenzapfen-Pfannen-Verbindung 3, 4 ruht. Alle vier Laufräder 1 des Drehgestells sind lenkbar und wie abgebildet, gegebenenfalls spiegelbildlich, ausgeführt. Die Lenkbarkeit ist mittels eines Hebelarmwerkes 5 (Figuren 3 und 4) derart, daß die Laufradmitten in Abhängigkeit von dem zu durchfahrenden Gleisradius und der Winkelstellung des Drehgestells zum Wagenkasten 2 annähernd auf den Kurvenmittelpunkt geschwenkt werden.
  • Zu diesem Zweck ist zunächst das Laufrad 1 in dem gegabelten Ende eines an der Drehgestellbasis angebundenen Längslenkers 6 gelagert der als Radträger dient, etwa parallel zu der Fahrschiene 7 verläuft und gegenüber dem Basisteil (nicht dargestellt) primär abgefedert ist. Dieser Längslenker 6 ist in Figur 1 um 90° in die Zeichnungsebene eingeschwenkt. Die Vergabelungsteile 8 und 8a schließen das Laufrad 1 bis zu seiner Mitte ein und sind dort mit Lagergehäusen 9 und 9a versehen, in die beiderseitige, hohle Achsstummel 10 und 10a des Laufrades 1 unter Einschaltung von Wälzlagem 11 und 11a eindringen.
  • Die Lagergehäuse 9 und 9a sind in Seitenansicht (Figur 2) rechteckig gestaltet und in entsprechenden, nach unten offenen Ausnehmungen 12 und 12a (letztere ist nicht zu sehen) der Vergabelungsteile 8 und 8a angeordnet. Die Ausnehmungen 12 und 12a erhalten dadurch eine U-Form, die von unten durch gegen die Lagergehäuse 9 und 9a satt anliegende Deckel 13 und 13a verschlossen sind.
  • In den oben befindlichen Grund der U-förmigen Ausnehmung 12 und den dazugehörenden Deckel 13, die beide nach innen zur Fahrzeugmitte hin liegen, ist je ein Bolzen 14 und 14a eingesetzt die eine über die Radmitte gehende gemeinsame Mittellinie haben, in das Lagergehäuse 9 eindringen und somit eine senkrechte Schwenkachse 15 für das Laufrad 1 bilden. Dementsprechend hat das Lagergehäuse 9a ein beidseitiges horizontales Spiel in der Ausnehmung 12a des Vergabelungsteiles 8a. Im oberen Lastbereich sind zwischen dem Grund der Ausnehmungen 12 und 12a und den Lagergehäusen 9 und 9a Gleitstreifen 16 und 16a vorgesehen.
  • Das Hebelarmwerk 5 ist in den Figuren 3 und 4 veranschaulicht. Es ist eine zur Fahrtrichtung quergerichtete Spurstange 17 vorhanden, die in der Mitte eine in die Fahrtrichtung erstreckende längliche Ausnehmung 18 aufweist. In diese greift von oben ein Lenkzapfen 19 hinein, der zusammen mit dem Wagenkasten 2 mittels dessen Mittenzapfen 3 um die Pfanne 4 des Drehgestells herum im Kreisbogen ausschlagen kann. Diesen Ausschlag überträgt die Spurstange 17 auf zwei gleiche Winkelhebel 20 und 20a, die T-förmig ausgebildet und spiegelbildlich zur Fahrtrichtung im Drehgestell vorgesehen sind. Jeder von ihnen weist einen zweiarmigen Teil 21 auf, dessen Enden eine in ihrer Gesamtheit bei Geradeausfahrt parallel zur Fahrzeuglängsmittellinie verlaufende und zwei Lenkstangen 22 aufweisende Gestängeanordnung mit den innenliegenden Achsstummeln 10 verbindet. Auf Grund dieser Verbindung werden die Laufräder 1 bei Kurvenfahrt so eingeschlagen, daß sich ihre Mittellinien etwa im Zentrum des Gleisbogenradius schneiden.
  • Der im Sinne der Zeichnung linke Teil der Figur 3 zeigt einen Radsatz, dessen Räder einzeln durch einen Antriebsaggregat 23 angetrieben sind. In diesem Fall sind die Lenkstangen 22 direkt mit diesen Aggregaten verbunden.
  • In den Figuren 5 und 6 ist mit einem Querträger 24 der Drehgestellbasis je ein Halbdrehgestell 25 kreuzgelenkartig nach der Lehre der DE-PS 29 36 771 verbunden. Die Anlenkung der lose gelagerten, einzeln angetriebenen Laufräder 1 erfolgt in Abhängigkeit von dem Winkelausschlag bei Kurvenfahrt zwischen dem Wagenkasten 2 und den Halbdrehgestellen 25 mit Hilfe einer Zylinder-Kolben-Einheit 26 - links dargestellt - oder von Servoeinrichtungen 27 oder sonstigen Verstellgeräfen - rechts dargestellt.

Claims (9)

1. In Radträgem gelagerter Radsatz für Schienenfahrzeuge mit über ein Hebelarmwerk nach Art der Spurstangen-Lenkung miteinander gekoppelten und horizontal pendelnd beweglichen, auf Achsstummeln sitzenden Losrädem, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Losrad (1) an beiden Seiten Lagergehäuse zugeordnet sind, von denen das eine Lagergehäuse (9) eine im Radträger (6) verankerte senkrechte Schwenkachse (15) aufweist und das andere Lagergehäuse (9a) mit horizontalem Spiel im Radträger angeordnet ist und daß das Hebelarmwerk (5) an den einander zugekehrten Bereichen der Achsstummel (10) angreift, die über die Lagergehäuse hinausgehen.
2. Radsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von oben gesehen jeder Radträger (6) an dem Ende gabelförmig ausgebildet ist und der zur Fahrzeugmitte hin liegende Vergabelungsteil (8) der Aufnahme des mit der Schwenkachse (15) versehenen Lagergehäuses (9) dient, während der andere Vergabelungsteil (8a) dem anderen Lagergehäuse (9a) zugeordnet ist.
3. Radsatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergabelungsteile (8, 8a) die Lagergehäuse (9, 9a) in nach unten offenen, U-förmigen Ausnehmungen (12, 12a) einschließen, die mit den Lagergehäusen bündige Deckel (13, 13a) aufweisen.
4. Radsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Schwenkachse (15) zwei im Radträger (6) zum Teil mittels des Deckels (13) angeordnete, gegeneinander gerichtete Bolzen (14, 14a) dienen, die in das Lagergehäuse (9) hineinlangen.
5. Radsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Radträger als Längslenker (6) ausgebildet ist.
6. Radsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem mit der Schwenkachse (15) versehenen Lagergehäuse (9) ein Antriebsaggregat (23) angeflanscht ist.
7. Radsatz nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Hebelarmwerk (5) an dem Antriebsaggregat (23) angreift.
8. Radsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er das eine Radpaar eines vierrädrigen Drehgestells eines auf diesem über eine Mittenzapfen-Pfannen-Verbindung (3, 4) ruhenden Wagenkastens (2) bildet.
9. Radsatz nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine senkrecht zur Fahrtrichtung stehende und für einen Längszapfen (19) des Wagenkastens (2) eine in die Fahrtrichtung weisende längliche Ausnehmung (18) aufweisende Spurstange (17), deren Enden an im Drehgestell festgelegten Winkelhebeln (20, 20a) in T-Form angreifen, die jeweils einer der Fahrzeugseiten zugeordnet sind und Lenkstangen (22) aufweisen, welche in Richtung der Laufräder (1) derselben Fahrzeugseite verlaufen und von den Enden des zweiarmigen Teiles (21) der Winkelhebel ausgehen.
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EP0168578A2 EP0168578A2 (de) 1986-01-22
EP0168578A3 EP0168578A3 (en) 1987-08-26
EP0168578B1 true EP0168578B1 (de) 1990-01-03

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