EP0262163A1 - Fahrzeug, insbesondere schienenfahrzeug. - Google Patents

Fahrzeug, insbesondere schienenfahrzeug.

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EP0262163A1
EP0262163A1 EP87901336A EP87901336A EP0262163A1 EP 0262163 A1 EP0262163 A1 EP 0262163A1 EP 87901336 A EP87901336 A EP 87901336A EP 87901336 A EP87901336 A EP 87901336A EP 0262163 A1 EP0262163 A1 EP 0262163A1
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EP
European Patent Office
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vehicle
wheel
preferably according
driven
drive
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EP87901336A
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EP0262163B1 (de
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Gabor Harsy
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Schweizerische Industrie Gesellschaft
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Schweizerische Industrie Gesellschaft
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Publication date
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    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B61C17/04—Arrangement or disposition of driving cabins, footplates or engine rooms; Ventilation thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • 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
    • B61C9/52—Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with electric motor propulsion with transmission shafts at an angle to the driving axles
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    • 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
    • B61D17/043—Construction details of vehicle bodies with bodies of metal; with composite, e.g. metal and wood body structures connections between superstructure sub-units
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • 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

Definitions

  • a vehicle especially a rail vehicle, with a low floor throughout (Fig. 1; 21) and with driven single-wheel propulsion mechanisms (Fig. 2; 7) and / or non-driven single-wheel running mechanisms.
  • Vehicle in particular rail vehicle, with a consistently low floor (Fig. 1; 21) and driven independent wheel drives (Fig. 2; 7) and / or drive-free independent wheel drives.
  • Vehicle in particular rail vehicle
  • the present invention relates to a vehicle, in particular a rail vehicle, with a continuously low vehicle floor and driven independent wheel drives and / or non-driven independent wheel drives.
  • Comfortable entry-level conditions if possible without steps and an associated lower vehicle floor, which is also stepless. Should extend over the entire length of the vehicle, there are two constant demands on the comfort features of today's rail vehicles from the point of view of the user.
  • Vehicles are known whose bogies and drives are designed as conventional bogies.
  • the non-driven Laufdusges parts are equipped with wheelsets that have a small wheel diameter, and according to EP 0 058 914 enable the vehicle floor to be lowered in this area.
  • DE-OS 34 27 723 discloses a bogie with steerable individual wheels, which are mounted in pairs on a rigid, continuous axle shaft and can be pivoted about their vertical axis e at the wheel contact point.
  • the actual control process is carried out by actuators, which receive their impulse from a central computer installed in the vehicle.
  • Vehicles are also known which dispense with conventional bogies and whose vehicle bodies are supported on single-axle drives according to DE-OS 25 12 008.
  • the solution shown has a floor height in the drive area, the level of which is below the wheel diameter.
  • This lowering of the vehicle floor is achieved by the specially designed yoke serving as an axle replacement, in which the two individual wheels are mounted.
  • the yoke is used to hold the vehicle suspension system.
  • the object is achieved with the means mentioned to create a suspension system for a transverse vehicle tilting device, the pivot of which is arranged far above the center of gravity of the vehicle.
  • the present invention aims to create driving and running gear of largely identical design, which, in addition to comfortable entry conditions, also allow an extremely low vehicle floor over the entire length of the vehicle for a rail vehicle, and which moreover have good straight-line running, as well as pronounced cornering and wear behavior. This is achieved by a vehicle with a portal chassis according to one of the claims.
  • This solution uses preferably externally mounted single wheels which are guided on a large base through the suspension which is laid upwards and which can be provided with the drive shown.
  • the resulting portal trolleys can have driven single-wheel trolleys and / or non-driven single-wheel drives of largely identical design and, in conjunction with their carrying and supply unit, allow the construction of a rail vehicle with an extremely low vehicle floor, which is continuous in the longitudinal direction and has a level below the wheel centers.
  • Fig. 1 is a rail vehicle in a modular design with portal chassis
  • FIG. 3 shows the top view of a portal chassis according to section line II-II in FIG. 2
  • FIG. 4 shows an independent wheel chassis according to FIG. 2 (driven on the left / without drive on the right), with the drive motor lying horizontally, without a primary stage
  • Fig. 5 is a plan view of a single wheel chassis with self-controlled single wheels, in a schematic representation.
  • Fig. 6 is a plan view of a single wheel undercarriage with compulsory tei réelle wagon body side, in principle
  • Fig. 7 is a plan view of a single wheel chassis in a double arrangement, in principle
  • Fig. 8 is a plan view of an independent wheel in
  • FIG. 9 shows a portal chassis of a rail vehicle according to FIG. 1 without a passenger payload cell
  • a rail vehicle shown in FIG. 1 essentially consists of a portal chassis 6 with a container-like passenger cell 1 or payload cell 1 'hanging underneath.
  • the portal undercarriage 6 in turn consists of two driven single wheel undercarriages 2 or two non-driven single wheel undercarriages 2 'or one driven single wheel undercarriage 2 and one non-driven single wheel undercarriage 2' which are connected in their upper area to a carrying and supply unit 3 and as a whole one form a load-bearing and movable unit.
  • a rail vehicle constructed in this way has an extremely low vehicle floor 21 nuf, which extends over the entire length of the vehicle.
  • the carrying and supply unit 3 of the portal carriage 6 serves to hold all operating materials, such as the drive system, cooler, and electricity - And compressed air units, wheel control units, water treatment, etc.
  • an end unit 4 can additionally be provided, which optionally include an entrance, driver's cab, toilet or telephone booth.
  • the end units 4 in turn can each be equipped with a transition device 5 as a connecting element to the next vehicle.
  • FIGS. 2 and 3 show the construction of a gantry undercarriage 6 of the rail vehicle according to the invention in the area of its driven single wheel undercarriages 2 and non-driven single wheel undercarriages 2 '.
  • An external bearing 8, 8 'of each individual wheel 7 is combined with an angular gear 9 in the case of a driven individual wheel chassis 2.
  • a portal frame 13 with its vertical supports 11 and a horizontal yoke 12 is supported on the angular gear 9 via a primary suspension 10.
  • Above the yoke 12 are the two support points of the vehicle body 25, which are designed as secondary suspension 15. In the longitudinal direction of the vehicle, the yoke 12 is articulated on the vehicle body 25 via two trailing arms 14.
  • a drive motor 16 is arranged vertically on the portal frame 13 for each individual wheel 7 in the driven version.
  • An output shaft 17 of the drive motor 16 is located within the support 11 and is guided through the primary suspension 10 and connected to the pinion of the angular gear 9, axial length compensation for suspension paths being provided.
  • the bevel gear 9 is connected to the bevel gear 9 'on the opposite side by means of tie rods 18 passing the individual wheel 7.
  • each angular gear 9 and 9 ' is articulated in the longitudinal direction on the vehicle body 25 via a further steering lever 19.
  • Figure 4 shows a further form of training without the primary suspension in the left half of the figure, a driven single-wheel chassis with a horizontally arranged in the roof area of the vehicle body 25 drive motor 16 ', which is arranged on each side via a further angular gear 20, 20' arranged above the secondary suspension 15
  • Secondary suspension 15 drives through drive shaft 17.
  • the drive shaft 17 lies within the vertical support 11 and has an axial length compensation for spring travel. It is also conceivable to arrange a drive motor 16 'in the roof area in the longitudinal direction of the vehicle and to drive both individual wheels via a differential.
  • a drive-less independent wheel drive of largely identical design is shown.
  • the individual wheels 7 are also tracked here by the cross-connection with two tie rods 18 to one another and by a steering lever 19 connected to the vehicle body 25.
  • FIG. 5 again shows a schematic illustration in plan view of the articulation of the two individual wheels 7 by means of the two tie rods 18 with one another and the two steering levers 19 as a connection to the vehicle body 25.
  • the vehicle floor 21, which is guided through between the individual wheels 7, can also be clearly seen in this illustration.
  • FIG. 6 shows the box-side positive control of a driven single wheel chassis 2 or a driveless single wheel drive 2 'using the example of a multi-part articulated vehicle.
  • Two vehicle parts 23 and 23 ' are connected to each other via a joint 26, 26' with the interposition of a vehicle part 24.
  • a steering lever system 27 with a fixed point 28 on the vehicle part 24 arranged on the field side on the vehicle parts 23, 23 'and 24 transfers the steering geometry of the vehicle parts 23 and 23' to the driven independent wheel chassis 2 or non-driven independent wheel drive 2 ', so that this assumes a radial setting towards the center of the curve when cornering.
  • a box-side forced control of a driven single-wheel drive 2 or a drive-free single-wheel drive 2 'when used under an articulated vehicle which only has the vehicle parts 23 and 24 and in which these are connected to one another by a joint 26 is also conceivable.
  • the handlebar-lever system 27 is arranged on the field side on the vehicle parts 23 and 24 with a fixed point 28 on the driven single wheel chassis 2 or non-driven single wheel drive 2 ′.
  • FIGS. 7 and 8 show the use of driven independent wheel drives or non-driven independent wheel drives in a double arrangement, as are possible, for example, for long or heavy vehicles because of the permissible wheel load.
  • FIG. 7 shows the arrangement of two driven independent wheel drives 2 or non-driven independent wheel drives 2 'using the example of a multi-part articulated vehicle.
  • Two vehicle parts 23 and 23 ' are connected to each other via a joint 26, 26' with the interposition of a vehicle part 24.
  • Two driven independent wheel drives 2 or two non-driven independent wheel drives 2 ', the two individual wheels 7 of which are each held in a common track holder 22, are located under the vehicle part 24 and are connected to the latter via steering levers 19 arranged on the field side.
  • Figure 8 shows the box-side forced control in the double arrangement of driven independent wheel drives 2 or non-driven independent wheel drives 2 'using the example of a multi-part articulated vehicle.
  • Two vehicle parts 23 and 23 ' are connected to each other via a joint 26 and 26' with the interposition of a vehicle part 24.
  • Two driven independent wheel drives 2 or non-driven independent wheel drives 2 ', the two individual wheels 7 of which are each held in a common coupling bracket 29 and the two coupling brackets 29 are pivotally connected in a common pivot bearing 30 about the vertical axis, are located under the vehicle part 24.
  • the connection between the two coupled driven independent wheel trolleys 2 or the two coupled driveless are located under the vehicle part 24.
  • Independent wheel drives 2 'and the vehicle parts 23, 23' and 24 take place via a respective handlebar-lever system 27 'arranged on the field side in a rotationally symmetrical manner, which controls the two coupled driven independent wheel drives 2 or the two coupled drive-less independent wheel drives 2' on the one hand and due to its rotationally symmetrical arrangement, this (2.2 ') connects on the one hand to the vehicle part 23' and on the other hand to the vehicle part 23.
  • the steering geometry of the vehicle parts 23 and 23 ' is transferred to the double arrangement of the driven independent wheel drives 2 or the double arrangement of the non-driven independent wheel drives 2', so that these take a radial setting towards the center of the curve when cornering.
  • FIG. 9 shows a portal chassis 6 of a rail vehicle according to FIG. 1, without a passenger or payload cell.
  • This consisting essentially of two driven independent wheel drives 2 or two non-driven independent wheel drives 2 ', or each of a driven independent wheel chassis 2 and a non-driven independent wheel carriage 2' in conjunction with a carrying and supply unit 3, forms a self-supporting and movable unit to accommodate a container-like passenger cell 1 or payload cell 1 '.
  • portal trolleys allow the construction of a rail vehicle with an extremely low vehicle floor over the entire length of the vehicle, in that two driven single-wheel trolleys or two non-driven single-wheel drives, or one driven single-wheel trolley and one non-driven single-wheel drive by means of a carrying and supply unit together form a portal trolley, which can be essentially a container-like one Is able to accommodate passenger or payload cells and in which the extremely low vehicle floor continues trough-like between the wheels in the area of the portal-like, driven single wheel drives and non-driven single wheel drives.
  • the support and supply unit of a portal chassis serves to accommodate all operating resources, such as the drive system, cooler, power and compressed air units, wheel control units, water treatment, etc.
  • Additional end units can be provided at both ends of the portal chassis, which also have an extremely low vehicle floor and optionally Entry, driver's cab, toilet or telephone booth and which in turn can be equipped on the front with a transition device as a connecting element to the next vehicle.
  • a transition device as a connecting element to the next vehicle.
  • An exclusive use of driven single wheel chassis on such a portal chassis equals a rail vehicle with an all-axle drive and gives the vehicle a high acceleration capacity.
  • Such a vehicle owes its low noise not only to the radial adjustability of its wheels when cornering, but also the upward arrangement of the engine and other noise in the carrying and supply unit favors sound radiation upwards.
  • the concentration of drive and equipment in the carrying and supply unit, the other roof area of a vehicle results in an upward shift of the vehicle's center of gravity when using portal undercarriages, which is compensated for by the high arrangement of the secondary suspension.
  • the extremely low vehicle floor which is at a level below the wheel center points and which is continued trough-shaped in the area of the driven single-wheel bogies, as well as the non-driven single-wheel bogies, extends over the entire length of the vehicle, eliminating the need for entrance stairs and thus giving a smooth vehicle underbody, which is beneficial for the Air resistance and winter safety of the vehicle affects.
  • the solution according to the invention allows high cornering speeds and is therefore ideally suited for combination with an active or passive cross slope of the vehicle bodies.
  • the solution described can also be used for any gauge, for subway and local transport vehicles, and is also particularly suitable for a lane change operation.
  • the mentioned track holder of a driven single wheel undercarriage or a non-driven single wheel drive is designed to be changeable and thus able to adapt to the different track gauges.
  • the camber position of the individual wheels can be directed either inwards or outwards, the change in the camber also being able to be triggered intentionally by an appropriate design of the angular gear.

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Description

INTERNATIONALE ZUSAMMENARBEIT AUF DEM GEBIET DES PATENTWESENS (PCT)
(51) Internationale Patentklassifikation 4 ; (11) Internationale Veröffentlichungsnummer: WO 87/ 05 B61D 17/04, B61F 3/16 B61C 17/04, 9/52, B61D 13/00 AI (43) Internationales B61F 3/12, 5/44 Veröffentlichungsdatum : 8. Oktober 1987 (08.10
(21) Internationales Aktenzeichen: PCT/CH87/00034 (81) Bestimmungsstaaten: AT (europäisches Patent), BE ropäisches Patent), CH (europäisches Patent),
(22) Internationales Anmeldedatum: 17. März 1987 (17.03.87) DE (europäisches Patent), FI, FR (europäisches tent), GB (europäisches Patent), HU, IT (euro sches Patent), JP, LU (europäisches Patent), NL
(31) Prioritätsaktenzeichen: 1193/86-1 ropäisches Patent), SE (europäisches Patent). 1193/86-1
(32) Prioritätsdaten: 25. März 1986 (25.03.86) Veröffentlicht 10. Juni 1986 (10.06.86) Mit internationalem^ Recherchenbericht. Vor Ablauf der für Änderungen der Ansprüche zug
(33) Prioritätsland: CH senen Frist. Veröffentlichung wird wiederholt falls derungen eintreffen.
(71) Anmelder: SIG SCHWEIZERISCHE INDUSTRIE¬
GESELLSCHAFT [CH/CH]; CH-8212 Neuhausen am Rheinfall (CH).
(72) Erfinder: HARSY, Gabor ; Rheingoldstrasse 2, CH-
8212 Neuhausen am Rheinfall (CH).
(74) Anwalt: DR. TROESCH AG; Walchestrasse 19, Postfach 290, CH-8035 Zürich (CH).
(54) Title: VEHICLE, ESPECIALLY A RAIL VEHICLE
(54) Bezeichnung: FAHRZEUG, INSBESONDERE SCHIENENFAHRZEUG
12 (57) Abstract
A vehicle, especially a rail vehicle, with a low floor throughout (Fig. 1 ; 21) and with driven single-wheel propulsion mechanisms (Fig. 2; 7) and/or non-driven single-wheel run- ning mechanisms.
(57) Zusammenfassung
Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, mit durchgehend niederem Fussboden (Fig. 1 ; 21) und angetriebenen Einzelradfahrwerken (Fig. 2; 7) und/oder antriebslosen Einzelradlaufwerken.
8 9 8' 7 18 2£2 21 7
LEDIGLICH ZUR INFORMAπON
Code, die zur Identifizierung von PCT-Vertragsstaaten auf den Kopf bögen der Schriften, die internationale
Anmeldungen gemäss dem PCT veröffentlichen.
AT Österreich FR Frankreich MR Mauritanien
AU Australien GA Gabun MW Malawi
BB Barbados GB Vereinigtes Königreich NL Niederlande
BE Belgien HU Ungarn NO Norwegen
BG Bulgarien rr Italien RO Rumänien
BJ Benin .JP Japan SD Sudan
BS Brasilien KP Demokratische Volksrepublik Korea SE Schweden
CF Zentrale Afrikanische Republik KR Republik Korea SN Senegal
CG Kongo LI Liechtenstein SU Soviet Union
CH Schweiz LK Sri Lanka TD Tschad
CM Kamerun LU Luxemburg TG Togo
DE Deutschland, Bundesrepublik MC Monaco US Vereinigte Staaten von Amerika
DK Dänemark MG Madagaskar
FI Finnland ML Mali
Fahrzeug, Insbesondere Schienenfahrzeug
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, mit durchgehend niederem Fahrzeugboden und angetriebenen Einzelradfahrwerken und/oder antriebslosen Einzelradlaufwerken.
Bequeme Einstiegsverhältnisse, möglichst ohne Stufen und ein damit verbundener niederer Fahrzeugboden, welcher sich ebenfalls stufenlos. über die ganze Fahrzeuglänge erstrecken sollte, sind zwei ständige Forderungen an die Komfortmerkmale heutiger Schienenfahrzeuge aus der Sicht der Benutzer.
Als ein weiteres wesentliches Merkmal ist aus der Sicht des Betreibers das ruhige Laufverhalten eines Schienenfahrzeuges relevant, wobei dieses eng einhergeht mit dem Verschleiss der Rad/Schiene-Paarung. Insbesondere bei Kurven macht sich Uerschleiss in Form des als störend empfundenen Kurvenquietschens bemerkbar.
Zur Erfüllung dieser Erfordernisse werden gemäss dem Stand der Technik bislang zwei Wege beschritten :
a) unter Uerwendung von Drehgestellen
Es sind Fahrzeuge bekannt, deren Fahr- und Laufwerke als Drehgestelle herkömmlicher Bauart ausgeführt sind. Hierbei sind die antriebslosen Laufdrehges teile mit Radsätzen ausgerüstet, die einen kleinen Raddurchmesser aufweisen, und gemäss EP 0 058 914 so eine Absenkung des Fahrzeugbodens in diesem Bereich ermöglichen.
Als nachteilig muss der Umstand gewertet werden, dass eine Absenkung des Fahrzeugbodens über den angetriebenen Motordrehgestellen nur in Grenzen möglich ist.
Somit ergeben sich im Fahrzeuginnern zwischen den genannten Bereichen zwangsläufig Höhenunterschiede des Fahrzeugbodens, die mit zusätzlichen Stufen überbrückt werden müssen.
Bezüglich der Kurvengängigheit von Fahrzeugen, die mit Drehgestellen ausgerüstet sind, wird versucht, durch eine elastische Radsatzführung eine gewisse radiale Einstellung der Radsätze in einem Drehgestell bei Kurvenfahrt zuzulassen. Um diesen Effekt jedoch gezielt zu erreichen, bedient man sich einer der beiden bekannten Betriebsweisen, nämlich der gegenseitigen Selbststeuerung oder der kastenseitigen Zwangssteuerung der Radsätze.
Als Alternative hierzu ist in der DE-OS 34 27 723 ein Drehgestell mit lenkbaren Einzelrädern offenbart, welche paarweise auf einer starren, durchgehenden Achswelle gelagert sind und sich im Radaufstandspunkt um ihre Uertikalachs e schwenken lassen. Der eigentliche Steuerungsvorgang wird hierbei von Stellgliedern übernommen, die ihren Impuls von einem im Fahrzeug installierten Zentralcomputer erhalten.
Bei dieser Lösung wird der erhöhte mechanische Aufwand für die lenkbare Lagerung der Einzelräder gefolgt von einem weiteren Aufwand, nämlich demjenigem für die bahntaugliche Ausführung der Steuerung der Einzelräder.
Die Frage, in wieweit mit dieser Ausführung, die einzig der Lärmminderung und Uerschleissreduktion bei Kurvenfahrt dient, auch eine Uerbesserung des Einstiegskomforts im eingangs erwähnten Sinne realisiert werden kann, ist nicht Gegenstand der Anmeldung.
b) unter Uerwendung von Einachslaufwerken
Es sind weiter Fahrzeuge bekannt, die auf Drehgestelle herkömmlicher Bauart verzichten und deren Fahrzeugaufbauten sich gemäss DE-OS 25 12 008 auf einachsigen Laufwerken abstützen.
Die gezeigte Lösung verfügt im Laufwerksbereich über eine Fussbodenhöhe, dessen Niveau unterhalb des Raddurchmessers liegt.
Erreicht wird diese Absenkung des Fahrzeugbodens durch das als Achs-Ersatz dienende, speziell ausgebildete Joch, in welchem die beiden Einzelräder gelagert sind. Ausserdem dient das Joch zur Aufnahme der hochliegenden Fahrzeugfederung.
Im vorliegenden Fall wird mit den genannten Mitteln die Aufgabe gelöst, ein Aufhängesystem für eine Fahrzeug-Querneigeeinrichtung zu schaffen, deren Drehpol weit über dem Fahrzeugschwerpunkt angeordhet ist.
Einzelrad-Laufwerke mit unabhängig voneinander, auf getrennten Radachsen rotierenden Rädern, die zum Zwecke einer idealen Radialeinstellung bei Kurvenfahrt horizontal schwenkbar sind, werden in der EP 0 135 877 und DE-OS 34 09 103 gezeigt, wobei auch eine Doppelanordnung dieser Losrad-Laufwerke gemäss DE-OS 33 42 968 bekannt ist.
Obwohl sich vom System her mit den gezeigten Losungen die Richtkräfte bei Kurvenfahrt und damit der Uerschleiss und die Geräuschentwicklung an der Rad/Schiene-Paarung erheblich reduzieren lassen, besteht das nicht unerhebliche Problem des Kippmomentes der Losrad-Lagerung auf seiner kleinen Basis. Die vorliegende Erfindung bezweckt daher die Schaffung von Fahrund Laufwerken weitgehendst identischer Bauart, welche für ein Schienenfahrzeug ausser bequemen Einstiegsverhältnissen auch einen extrem niederen Fahrzeugboden über die ganze Fahrzeuglänge gestatten, und die darüber hinaus einem guten Geradeauslauf, sowie ein ausgeprägt gutes Kurvenlauf- und Uerschleissverhalten besitzen. Dies wird erreicht durch ein Fahrzeug mit Portalfahrwerk gemäss einem der Ansprüche.
Diese Lösung bedient sich vorzugsweise aussengelagerter Einzelräder, die auf einer grossen Basis durch die nach oben hin verlegte Federung geführt werden und die mit dem gezeigten Antrieb versehen werden können. Die so entstehenden Portalfahrwerke können angetriebene Einzelradfahrwerke und/oder antriebslose Einzelradlaufwerke weitgehendst identischer Bauart besitzen und erlauben in Uerbindung mit ihrer Trag- und Uersorgungseinheit den Aufbau eines Schienenfahrzeuges mit einem extrem niederen Fahrzeugboden, welcher in Längsrichtung durchgehend ist und ein Niveau unterhalb der Radmittelpunkte aufweist.
Diese Lösung eines Fahrzeugs, insbesondere Schienenfahrzeugs mit durchgehend niederem Fahrzeugboden und portalartigen, angetriebenen Einzelradfahrwerken und/oder antriebslosen Einzelradlaufwerken wird beispielsweise anhand der folgenden Figuren erläutert.
Es zeigen :
Fig. 1 ein Schienenfahrzeug in modularer Bauweise mit Portalfahrwerk
Fig. 2 einen Schnitt nach Schnittlinie I-I der Fig. 1
Fig. 3 die Draufsicht auf ein Portalfahrwerk gemäss Schnittlinie II-II in Figur 2
Fig. 4 ein Einzelradfahrwerk gemäss Figur 2 (links angetrieben /rechts antriebslos), mit horizontal liegendem Antriebsmotor, ohne Primärstufe
Fig. 5 eine Draufsicht auf ein Einzelradfahrwerk mit selbstgeregelten Einzelrädern, in Prinzipdarstellung.
Fig. 6 eine Draufsicht auf ein Einzelradfahrwerk mit wagenkastenseitiger Zwangss teiierung, in Prinzipdarstellung
Fig. 7 eine Draufsicht auf ein Einzelradfahrwerk in Doppelanordnung, in Prinzipdarstellung
Fig. 8 eine Draufsicht auf ein Einzelradfahrwerk in
Doppelanordnung mit wagenkastenseitiger Zwangssteuerung, in Prinzipdarstellung
Fig. 9 ein Portalfahrwerk eines Schienenfahrzeugs gemäss Figur 1 ohne Fahrgast-Nutzlastzelle Ein in Figur 1 gezeigtes Schienenfahrzeug besteht im Wesentlichen aus einem Portalfahrwerk 6 mit einer darunter hängenden containerartigen Fahrgastzelle 1 oder Nutzlastzelle 1'. Das Portalfahrwerk 6 seinerseits besteht aus zwei angetriebenen Einzelradfahrwerken 2 oder aus zwei antriebslosen Einzelradlaufwerken 2' oder aus je einem angetriebenen Einzelradfahrwerk 2 und einem antriebslosen Einzelradlaufwerk 2' die in ihrem oberen Bereich mit einer Trag- und Uersorgungseinhelt 3 verbunden sind und als Ganzes eine in sich tragende und verfahrbare Einheit bilden. Ein so aufgebautes Schienenfahrzeug weist einen extrem niederen Fahrzeugboden 21 nuf, der sich über die ganze Fahrzeuglänge erstreckt. Er liegt auf einem Niveau unterhalb der Radmittelpunkte und ist im Bereich der angetriebenen Einzelradfahrwerke 2 und der antriebslosen Einzelradlaufwerke 2' trogförmig zwischen deren Rädern 7 hindurchgeführt .Die Trag- und Uersorgungseinhelt 3 des Portalfahrwerkes 6 dient zur Aufnahme sämtlicher Betriebsmittel, wie Antriebsanlage, Kühler, Strom- und Druckluftaggregate, Rad-Steuereinheiten, Wasseraufbereitung etc. An beide Enden des Portalfahrwerks 6 können zusätzlich je eine Endeinheit 4 vorgesehen werden, die wahlweise Einstieg, Führerstand, WC oder Telefonkabine umfassen. Die Endeinheiten 4 können stirnseitig ihrerseits mit je einer Uebergangseinrichtung 5 als verbindendes Element zum nächsten Fahrzeug hin ausgestattet werden.
Die Figuren 2 und 3 zeigen den Aufbau eines Portalfahrwerks 6 des erfindungsgemässen Schienenfahrzeugs im Bereich ihrer angetriebenen Einzelradfahrwerke 2 und antriebslosen Einzelradlaufwerke 2'. Eine Aussenlagerung 8,8' eines jeden Einzelrades 7 ist bei einem angetriebenen Einzelradfahrwerk 2 kombiniert mit einem Winkelgetriebe 9. Auf dem Winkelgetriebe 9 stützt sich über eine Primärfederung 10 ein Portalrahmen 13 mit seinen vertikalen Stützen 11 und einem horizontalen Joch 12 ab. Oberhalb vom Joch 12 befinden sich die beiden, als Sekundärfederung 15 ausgeführten Abstützstellen des Fahrzeugkastens 25. In Fahrzeuglängsrichtung ist das Joch 12 über zwei Längslenker 14 am Fahrzeugkasten 25 angelenkt. Pro Einzelrad 7 ist in der angetriebenen Uersion ein Antriebsmotor 16 vertikal auf dem Portalrahmen 13 angeordnet.
Eine Abtriebswelle 17 des Antriebsmotors 16 befindet sich innerhalb der Stütze 11 und wird durch die Primärfederung 10 hindurchgeführt und mit dem Ritzel des Winkelgetriebes 9 verbunden, wobei ein achsialer Längenausgleich für Federungswege vorgesehen ist. Das Winkelgetriebe 9 ist über beidseits am Einzelrad 7 vorbeiführender Spurstangen 18 mit dem Winkelgetriebe 9' der gegenüberliegenden Seite verbunden. Ausserdem ist jedes Winkelgetriebe 9 und 9' über einen weiteren Lenkhebel 19 in Längsrichtung am Fahrzeugkasten 25 angelenkt.
Figur 4 zeigt als weitere Ausbildungsform unter Uerzicht der Primärfederung in der linken Bildhälfte ein angetriebenes Einzelradfahrwerk mit einem horizontal im Dachbereich des Fahrzeugkasten 25 angeordneten Antriebsmotor 16', der über je ein oberhalb der Sekundärfederung 15 angeordnetes, weiteres Winkelgetriebe 20, 20' beldseits die durch die Sekundärfederung 15 hindurchgeführte Antriebswelle 17 antreibt. Die Antriebswelle 17 liegt innerhalb der vertikalen Stütze 11 und besitzt einen achsialen Längenausgleich für Federwege. Es ist auch denkbar, einen Antriebsmotor 16' im Dachbereich in Fahrzeuglängsrichtung anzuordnen und den Antrieb beider Einzelräder über ein Differential auszuführen. In der rechten Bildhälfte ist ein antriebsloses Einzelradlaufwerk weitgehendst identischer Bauart dargestellt. In beiden Fällen erfolgt auch hier die Spurführung der Einzelräder 7 durch die Querverbindung mit zwei Spurstangen 18 untereinander und durch je einen, mit dem Fahrzeugkasten 25 verbundenen Lenkhebel 19.
Figur 5 zeigt nochmals in schematischer Darstellung in Draufsicht die Anlenkung der beiden Einzelräder 7 mittels den beiden Spurstangen 18 untereinander und den beiden Lenkhebeln 19 als Uerbindung zum Fahrzeugkasten 25. Deutlich erkennbar auch in dieser Darstellung ist der zwischen den Einzelrädern 7 trogförmig hindurchgeführte Fahrzeugboden 21.
Figur 6 zeigt die kastenseitige Zwangssteuerung eines angetriebenen Einzelradfahrwerks 2 oder eines antriebslosen Einzelradlaufwerks 2' am Beispiel eines mehrteiligen, Gelenkfahrzeuges. Zwei Fahrzeugteile 23 und 23' sind über je ein Gelenk 26, 26' unter Zwischenschaltung eines Fahrzeugteils 24 miteinander verbunden. Ein angetriebenes Einzelradfahrwerk 2 oder ein antriebloses Einzelradlaufwerk 2', dessen beide Einzelräder 7 in einem gemeinsamen Spurhalter 22 gefasst sind, befindet sich unter dem Fahrzeugteil 24 und ist mit diesem über beidseits angeordnete Lenkhebel 19 verbunden. Durch ein beldseits an den Fahrzeugteilen 23, 23' und 24 angeordnetes Lenker-Hebel-System 27 mit Festpunkt 28 am Fahrzeug teil 24 wird die Lenkgeometrie der Fahrzeugteile 23 und 23' auf das angetriebene Einzelradfahrwerk 2 oder antriebslose Einzelradlaufwerk 2' übertragen, so dass dieses bei Kurvenfahrt eine radiale Einstellung auf den Kurvenmittelpunkt hin einnimmt.
Eine kastenseitige Zwangssteuerung eines angetriebenen Einzelradfahrwerks 2 oder eines antriebslosen Einzelradlaufwerks 2' bei der Uerwendung unter einem Gelenkfahrzeug, welches nur die Fahrzeugteile 23 und 24 aufweist und bei dem diese durch ein Gelenk 26 miteinander verbunden sind, ist ebenfalls denkbar. In diesem Fall wird das Lenker-Hebel-System 27 beldseits an den Fahrzeugteilen 23 und 24 mit Festpunkt 28 am angetriebenen Einzelradfahrwerk 2 bzw. antriebslosen Einzelradlaufwerk 2' angeordnet.
Figuren 7 und 8 zeigen die Anwendung von angetriebenen Einzelradfahrwerken oder antriebslosen Einzelradlaufwerken in Doppelanordnung, wie sie zum Beispiel für lange oder schwere Fahrzeuge aus Gründen der zulässigen Radlast in Frage kommen.
Figur 7 zeigt die Anordnung zweier angetriebener Einzelradfahrwerke 2 oder antriebsloser Einzelradlaufwerke 2' am Beispiel eines mehrteiligen Gelenkfahrzeuges. Zwei Fahrzeugteile 23 und 23' sind über je ein Gelenk 26, 26' unter Zwischenschaltung eines Fahrzeugteils 24 miteinander verbunden. Zwei angetriebene Einzelradfahrwerke 2 oder zwei antriebslose Einzelradlaufwerke 2', deren beide Einzelräder 7 jeweils in einem gemeinsamen Spurhalter 22 gefasst sind, befinden sich unter dem Fahrzeugteil 24 und sind mit diesem über je beldseits angeordnete Lenkhebel 19 verbunden.
Figur 8 zeigt die kastenseitige Zwangssteuerung bei der Doppelanordnung von angetriebenen Einzelradfahrwerken 2 oder antriebslosen Einzelradlaufwerken 2' am Beispiel eines mehrteiligen Gelenkfahrzeuges. Zwei Fahrzeugteile 23 und 23' sind über je ein Gelenk 26 und 26' unter Zwischenschaltung eines Fahrzeugteils 24 miteinander verbunden. Zwei angetriebene Einzelradfahrwerke 2 oder antriebslose Einzelradlaufwerke 2', deren beide Einzelräder 7 jeweils in einem gemeinsamen Koppelbügel 29 gefasst sind und deren beide Koppelbügel 29 in einem gemeinsamen Drehlager 30 um die Uertikalachse schwenkbar verbunden sind, befinden sich unter dem Fahrzeugteil 24. Die Uerbindung zwischen den beiden gekoppelten angetriebenen Einzelradfahrwerken 2 oder den beiden gekoppelten antriebslosen. Einzelradlaufwerken 2' und den Fahrzeugteilen 23, 23' und 24 erfolgt über je ein beldseits drehsymmetrisch angeordnetes Lenker-Hebel-System 27', welches die beiden gekoppelten angetriebenen Einzelradfahrwerke 2 oder die beiden gekoppelten antriebslosen Einzelradlaufwerke 2' einerseits untereinander und durch seine drehsymmetrische Anordnung, diese (2,2') andererseits einmal mit dem Fahrzeugteil 23' und zum anderen mit dem Fahrzeugteil 23 verbindet. Hierdurch wird die Lenkgeometrie der Fahrzeugteile 23 und 23' auf die Doppelanordnung der angetriebenen Einzelradfahrwerke 2 oder die Doppelanordnung der antriebslosen Einzelradlaufwerke 2' übertragen, sodass diese bei Kurvenfahrt eine radiale Einstellung auf den Kurvenmittelpunkt hin einnehmen.
Figur 9 zeigt ein Portalfahrwerk 6 eines Schienenfahrzeugs gemäss Figur 1, ohne Fahrgast- bzw. Nutzlastzelle. Dieses, im wesentlichen aus zwei angetriebenen Einzelradfahrwerken 2 oder aus zwei antriebslosen Einzelradlaufwerken 2', oder aus je einem angetriebenen Einzelradfahrwerk 2 und einem antriebslosen Einzelradfahrwerk 2' in Uerbindung mit einer Trag- und Uersorgungseinhelt 3 bestehende Portalfahrwerk 6 bildet eine in sich tragende und verfahrbare Einheit zur Aufnahme einer containerartigen Fahrgastzelle 1 oder Nutzlastzelle 1'.
Derartige Portalfahrwerke erlauben den Aufbau eines Schienenfahrzeuges mit extrem niederen Fahrzeugboden über die ganze Fahrzeuglänge, indem zwei angetriebene Einzelradfahrwerke oder zwei antriebslose Einzelradlaufwerke, oder ein angetriebenes Einzelradfahrwerk und ein antriebsloses Einzelradlaufwerk mittels einer Trag- und Uersorgungseinhelt zusammen ein Portalfahrzwerk bilden können, welches eine im Wesentlichen containerartige Fahrgast- oder Nutzlastzelle aufzunehmen in der Lage ist und bei dem sich der extrem niedere Fahrzeugboden auch im Bereich der portalartigen, angetriebenen Einzelradfahrwerke und antriebslosen Einzelradlaufwerke trogförmig zwischen deren Rädern fortsetzt.
Die Trag- und Uersorgungseinheit eines Portalfahrwerks dient zur Aufnahme sämtlicher Betriebsmittel, wie Antriebsanlage, Kühler, Strom- und Druckluftaggregate, Rad-Steuereinheiten, Wasseraufbereitung etc. An beiden Enden des Portalfahrwerks können zusätzliche Endeinheiten vorgesehen werden, die ebenfalls einen extrem niederen Fahrzeugboden aufweisen und wahlweise Einstieg, Führerstand, WC oder Telefonkabine umfassen und die ihrerseits stirnseitig mit einer Uebergangseinrichtung als verbindendes Element zum nächsten Fahrzeug hin ausgestattet werden können. Mit dem vorgenannten Fahrzeugaufbau lässt sich durch die Uerwendung eines Portalfahrwerks mit angetriebenen Einzelradfahrwerken und/oder antriebslosen Einzelradlaufwerken weitgehendst identischer Bauart ein für alle gängigen Fahrzeugkonfigurationen eines, durch Gelenke miteinander verbundenen, aus mehreren Fahrzeugteilen bestehendes Schienenfahrzeug verwirklichen. Ausser bequemen Einstiegsverhältnissen und einem extrem niederen, durchgehenden Fahrzeugboden weisen diese Schienenfahrzeuge mit den im kennzeichnenden Teil genannten Mitteln einen guten Geradeauslauf, sowie ein ausgeprägt gutes Kurvenlauf- und Uerschleissverhalten auf.
Eine ausschliessliche Uerwendung von angetriebenen Einzelradfahrwerken an einem derartigen Portalfahrwerk, kommt einem Schienenfahrzeug mit Allachsantrieb gleich und verleiht dem Fahrzeug ein hohes Beschleunigungsvermögen.
Ein solches Fahrzeug verdankt seine Geräuscharmut nicht nur der radialen Einstellbarkeit seiner Räder bei Kurvenfahrt, sondern auch die nach oben verlegte Anordnung von Motor und sonstigen Lärmerzeugen in die Trag- und Uersorgungseinhelt begünstigt eine Schallabstrahlung nach oben.
Durch die Konzentration von Antrieb und Apparaturen in der Trag- und Uersorgungseinhelt, dem sonstigen Dachbereich eines Fahrzeugs, entsteht bei der Uerwendung von Portalfahrwerken eine Uerlagerung des Fahrzeugschwerpunktes nach oben, welche durch die hochliegende Anordnung der Sekundärfederung wieder kompensiert wird. Der extrem niedere Fahrzeugboden, welcher ein Niveau unterhalb der Radmittelpunkte aufweist und der im Bereich der angetriebenen Einzelradfahrwerke, sowie der antriebslosen Einzelradlaufwerke trogförmig fortgeführt ist, erstreckt sich über die gesamte Fahrzeuglänge, macht Einstiegstreppen überflüssig und ergibt somit einen glatten Fahrzeugunterboden, was sich günstig auf den Luftwiderstand und die Wintersicherheit des Fährzeugs auswirkt.
Die erfindungsgemässe Lösung lässt hohe Kurvengeschwindigkeiten zu und ist daher bestens geeignet für die Kombination mit einer aktiven oder passiven Querneigung der Fahrzeugkästen.
Eine Anwendung des gezeigten Fahrzeugaufbaus ist auch für Doppelstockfahrzeuge aus Profilgründen denkbar günstig.
Für bewirtschaftete Züge ist das Zirkulieren von fahrbaren Uerkaufswagen im Zug dank des durchgehend ebenen Fahrzeugbodens problemlos.
Die beschriebene Lösung lässt sich überdies bei jeder Spurweite, für Uollbahn- und Nahverkehrsfahrzeuge anwenden, und eignet sich insbesondere auch für einen Spurwechselbetrieb.
Für diesen Fall ist der erwähnte Spurhalter eines angetriebenen Einzelradfahrwerks oder eines antriebslosen Einzelradlaufwerks veränderbar ausgeführt und somit in der Lage, sich den verschiedenen Spurweiten anzupassen.
Hierdurch werden beim Durchfahren einer Spurwechselanlage (= die Stelle, an der die Gleise so verlegt sind, dass sie nahtlos von einer Spurweite auf eine andere übergehen) der Spurhalter entsprechend automatisch verstellt und verriegelt, und die Einzelräder durch einen hochliegenden Drehpunkt, beispielsweise im Bereich der Sekundärfederung, in eine Sturzlage gebracht.
Die Sturzlage der Einzelräder kann sowohl nach innen oder aussen hin gerichtet sein, wobei die Ueränderung des Radsturzes auch gewollt durch eine entsprechende Ausbildung des Winkelgetriebes auslösbar ist.

Claims

Patentansprüche:
1. Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses einen Fahrzeugboden aufweist, der durchgehend unter dem Zenith des grössten cpurgebundenen Rades liegt, insbesondere unter dem Zenith des kleinsten spurgebundenen Rades, z.B. unterhalb der Drehachse des Rades.
2. Fahrzeug, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der tieferliegende Fahrzeugboden im Bereich der Räder eines Fahr- oder Laufwerkes mit einer Breite hindurchgeführt ist, die geringer ist, als der Abstand zweier sich gegenüberliegender Radkränze, insbesondere aber an- nähernd gleich diesem Abstand.
3. Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es einen aus mehreren Elementen bestehenden modularen Aufbau aufweist.
4. Fahrzeug, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens je eine
- Trag- und Versorgungseinheit zur Aufnahme der Betriebsmittel, wie Rad-Steuerungseinheiten, Strom- und Druckluftaggregate, Wasseraufbereitung, Antriebsanlage, Kühler etc., Endeinheit, z.B. für Einstieg, mit Führerstand, WC, Telefonkabine etc.,
angetriebenes Fahrwerk/antriebsloses Laufwerk,
cont.ainerartige Fahrgast- oder Nutzlastzelle,
wobei diese Elemente, z.B. auswechselbar, miteinander verbunden sind.
5. Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmaschine, z.B. ein zentraler Motor mit/ohne Differential, oder zwei synchronisierte Einzelmaschinen, die beiden Räder eines Fahrwerks antreibt , wobei die Maschine, z.B. Elektromotor oder Verbrennungsmaschine, im Dachbereich des Fahrzeuges angeordnet ist und die beiden Räder, insbesondere einzeln aussengelagert, über Wellen, speziell vertikal angeordnete, insbesondere über Winkelgetriebe mit dem Antrieb verbunden sind.
6. Fahrzeug, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass Räder von Fahr- und/oder Laufwerken lenkbar angeordnet sind, z.B. über Längslenker wagenkastenseitig gesteuert sind, oder über ein Hebelsystem selbstgeregelt sind oder über im Fahrzeugtrag- und Versorgungsteil befindliche Rad-Steuereinheiten radial einstellbar sind.
7. Fahrzeug, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, gekennzeichnet durch portalartige Fahrwerke und/oder Laufwerke, die zusammen mit der Trag- und Versorgungseinheit den tragenden Bestandteil zur Aufnähme einer Fahrgast- oder Nutzlastzelle bilden.
8. Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein aus mehreren Fahrzeugen oder Fahrzeugteilen bestehender Zug einen von vorne bis hinten treppenlosen, im wesentlichen steigungsfreien Wagenboden-Mittelgang aufweist.
9. Fahrzeug, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens ein angetriebenes Räderpaar.
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