EP0369241B1 - Räumliche Einzelradaufhängung für Räder von Schienenfahrzeugen - Google Patents
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- EP0369241B1 EP0369241B1 EP89120278A EP89120278A EP0369241B1 EP 0369241 B1 EP0369241 B1 EP 0369241B1 EP 89120278 A EP89120278 A EP 89120278A EP 89120278 A EP89120278 A EP 89120278A EP 0369241 B1 EP0369241 B1 EP 0369241B1
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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
- B61F3/00—Types of bogies
- B61F3/16—Types of bogies with a separate axle for each wheel
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
- B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
- B61F5/26—Mounting or securing axle-boxes in vehicle or bogie underframes
- B61F5/30—Axle-boxes mounted for movement under spring control in vehicle or bogie underframes
Definitions
- the invention relates to a spatial independent wheel suspension for wheels of rail vehicles, in which the wheel unit consisting of the wheel, the wheel bearing, the non-rotating wheel carrier and optionally a drive and / or braking device with respect to the vehicle can perform steering movements and / or spring movements, and in which the wheel carriers are connected movably to the vehicle via a handlebar which has joints at its ends, and to a handlebar acting as a tie rod through or via intermediate elements with the wheel carrier of the opposite wheel.
- the invention is therefore based on the object of avoiding the known disadvantages of bogies and rigid axles and, moreover, of creating a wheel linkage on the rail vehicle which brings the aforementioned improvements.
- the solution to the problem is that the articulation point of at least one handlebar on the vehicle can be adjusted depending on the driving state, such as driving forwards or backwards, straight or cornering, braking or driving and / or depending on the state of wear of the wheel tires.
- the links are advantageously arranged essentially on the side of the wheel unit facing away from the center of the vehicle the momentary steering axis determined by the arrangement of the handlebars lies at least approximately in the plane perpendicular to the axis of rotation of the non-pivoted wheel, which also contains the contact point wheel-rail (wheel contact point).
- the advantage of the independent wheel suspension according to the invention lies primarily in the fact that no bogie is required and thus saves considerable weight in the unsprung masses, which again benefits the smooth running of the rail vehicle. Furthermore, by eliminating the rigid axle, the invention allows the floor height of the vehicle to be lowered considerably (low-floor vehicle), which makes it easier to get in and out and thus increases the comfort of the passengers. By guiding the wheel on the handlebars and the virtual swivel axis thus formed the entire installation space inside the wheel stands for the drive, for example through a wheel hub motor with a planetary gear connected downstream.
- an example embodiment of the invention is shown schematically using a rail wheel 11 which rolls on a rail 12 and forms the wheel contact point 13 there.
- the wheel 11 rotates on an axis 14 which is firmly connected to the non-rotating wheel carrier 15, 16.
- Drive and / or braking devices can also be arranged on the wheel 11 in a known manner.
- the wheel unit consisting of wheel 11, wheel bearing on axle 14 and non-rotating wheel carrier 15, 16 is articulated on vehicle 21 with four links 17.18.19 and 20 such that the articulation points on the vehicle are at a greater distance than on part 16 of wheel carrier 15, 16.
- the handlebars 17 - 20 are essentially on the side facing away from the center of the vehicle Wheel unit 15, 16 is arranged, the momentary steering axis 22 defined by the arrangement of the links 17-20 being at least approximately in the plane 23 lying perpendicular to the axis of rotation 14 of the non-pivoted wheel 11, which also contains the point of contact wheel-rail (wheel contact point 13) .
- a spring 24 is arranged on a handlebar 19, which is supported on the vehicle 21.
- a tie rod 25 is articulated on the wheel carrier 15, 16, which is connected to the wheel carrier of the opposite wheel.
- the two links 17 and 18 are articulated on the vehicle 21 in such a way that their articulation points on the vehicle side can be shifted horizontally in a guide 26, 27 and approximately parallel to the longitudinal axis of the vehicle.
- the two guides 26 and 27 are of the same length and are arranged such that the steering axis 22 is still in the plane 23 in the position 22a even when the links 17 and 18 are shifted into the respective end position.
- links 17-20 On one or more links 17-20, elements known per se from vehicle construction, such as springs 24 and / or damping elements, are arranged.
- control arms 17 and 18 in the guides 26, 27 can be adjusted by electrical, pneumatic and / or hydraulic devices depending on the direction of travel, longitudinal or lateral accelerations or decelerations and / or the state of loading of the vehicle.
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- Axle Suspensions And Sidecars For Cycles (AREA)
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Description
- Die Erfindung betrifft eine räumliche Einzelradaufhängung für Räder von Schienenfahrzeugen, bei der die Radeinheit bestehend aus dem Rad, der Radlagerung, dem nicht rotierenden Radträger sowie gegebenenfalls einer Antriebs- und/oder Bremsvorrichtung gegenüber dem Fahrzeug Lenkbewegungen und/oder Federbewegungen ausführen kann, und bei der die Radträger über Lenker, die an ihren Enden Gelenke aufweisen, beweglich mit dem Fahrzeug sowie mit einem als Spurstange wirkenden Lenker durch oder über Zwischenelemente mit dem Radträger des gegenüber liegenden Rades verbunden sind.
- Bisher sind keine Schienenfahrzeuge bekanntgeworden, bei denen das einzelne Rad mit Lenkern oder ähnlichen Elementen am Fahrzeug angeordnet oder angelenkt ist. Es sind aber Bestrebungen vorhanden, unter Vermeidung eines Drehgestells möglichst viel Raum auch zwischen den Rädern freizuhalten und den Lauf der Räder auf der Schiene durch selbsttätiges Einstellen der Räder tangential zur Schiene zu verbessern und das Geräusch- und Verschleissverhalten der Schienenfahrzeug-Räder zu verbessern, wobei die ungefederten Massen verringert werden können, was sich günstig auf den Fahrkomfort auswirkt.
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die bekannten Nachteile von Drehgestellen und Starrachsen zu vermeiden und darüberhinaus eine Radanlenkung am Schienenfahrzeug zu schaffen, die die vorgenannten Verbesserungen bringt.
- Die Lösung der Aufgabe besteht darin, dass der Anlenkpunkt mindestens eines Lenkers am Fahrzeug in Abhängigkeit vom Fahrzustand, wie Vor- oder Rückwärtsfahrt, Gerade- oder Kurvenfahrt, Bremsen oder Antrieb und/oder in Abhängigkeit vom Verschleisszustand der Radreifen verstellbar ist.
- Vorteilhaft sind die Lenker im wesentlichen auf der der Fahrzeugmitte abgewandten Seite der Radeinheit angeordnet und die durch die Anordnung der Lenker festgelegte momentane Lenkachse liegt zumindest näherungsweise in der senkrecht zur Rotationsachse des nicht verschwenkten Rades gelegenen Ebene, die auch den Berührpunkt Rad-Schiene (Radaufstandspunkt) enthält.
- Der Vorteil der erfindungsgemässen Einzelradaufhängung liegt vor allem darin, dass man kein Drehgestell benötigt und damit erheblich Gewicht der ungefederten Massen einspart, was wieder der Laufruhe des Schienenfahrzeugs zugute kommt. Weiter lässt sich mit der Erfindung durch den Wegfall der starren Achse die Fussbodenhöhe des Fahrzeugs erheblich absenken (Niederflurfahrzeug), was den Ein- und Ausstieg erleichtert und so den Komfort der Fahrgäste erhöht.Durch die Führung des Rades an Lenkern und die dadurch gebildete virtuelle Schwenkachse steht der gesamte Bauraum innerhalb des Rades für den Antrieb z.B. durch einen Radnabenmotor mit nachgeschaltetem Planetengetriebe zur Verfügung.
- Da die selbstlenkenden Räder sich stets tangential zur Schiene einstellen, entfällt das von den Drehgestellen bekannte Kurvenquietschen in engen Gleisbögen, was sich auch günstig auf das Verschleissverhalten der Radreifen auswirkt.
- In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung schematisch anhand eines Schienenrades 11 dargestellt, welches auf einer Schiene 12 rollt, und dort den Radaufstandspunkt 13 bildet. Das Rad 11 rotiert auf einer Achse 14, welche fest mit dem nichtrotierenden Radträger 15,16 verbunden ist. Am Rad 11 können noch in bekannter Weise (nicht dargestellte) Antriebs- und/oder Bremsvorrichtungen angeordnet sein.
- Die aus Rad 11, Radlagerung auf der Achse 14 und nichtrotierendem Radträger 15,16 bestehende Radeinheit ist mit 4 Lenkern 17.18.19 und 20 derart am Fahrzeug 21 angelenkt, dass die Anlenkpunkte am Fahrzeug einen grösseren Abstand besitzen als am Teil 16 des Radträgers 15,16. Die Lenker 17 - 20 sind im wesentlichen auf der von der Fahrzeugmitte abgewandten Seite der Radeinheit 15,16 angeordnet, wobei die durch die Anordnung der Lenker 17 - 20 festgelegte momentane Lenkachse 22 zumindest näherungsweise in der senkrecht zur Rotationsachse 14 des nicht verschwenkten Rades 11 liegenden Ebene 23 liegt, die auch den Berührungspunkt Rad-Schiene (Radaufstandspunkt 13) enthält. Weiter ist an einem Lenker 19 eine Feder 24 angeordnet, welche sich am Fahrzeug 21 abstützt. Ausserdem ist am Radträger 15,16 eine Spurstange 25 angelenkt, welche mit dem Radträger des gegenüber liegenden Rades verbunden ist.
- Die beiden Lenker 17 und 18 sind gemäss der Erfindung so am Fahrzeug 21 angelenkt, dass sich ihre fahrzeugseitigen Anlenkpunkte in je einer Führung 26,27 waagrecht und etwa parallel zur Fahrzeuglängsachse verschieben lassen. Die beiden Führungen 26 und 27 sind gleich lang und so angeordnet, dass auch bei in die jeweilige Endlage verschobenen Lenker 17 und 18 die Lenkachse 22 noch immer in der Ebene 23 in der Stellung 22a liegt.
- An einem oder mehreren Lenkern 17 - 20 sind an sich aus dem Fahrzeugbau bekannte Elemente, wie Federn 24 und/oder Dämpfungselemente angeordnet.
- Die Verstellung der Lenker 17 und 18 in den Führungen 26,27 kann durch elektrische, pneumatische und/oder hydraulische Einrichtungen in Abhängigkeit von Fahrtrichtung, Längs- oder Querbeschleunigungen bzw. -verzögerungen und/oder Beladungszustand des Fahrzeugs erfolgen.
- Selbstverständlich kann man auch alle Lenker 17 - 20 in Führungen anordnen, sodass sich die Anlenkpunkte aller Lenker verschieben lassen. Dies hat gegenüber der Verstellung von max. 2 Lenkern -bei allerdings grösserem Bauaufwand- den Vorteil, dass eine kleinere Verschiebung der Anlenkpunkte ausreicht, um eine gleich grosse Neigung der virtuellen Lenkachse zu erzielen.
Claims (7)
- Räumliche Einzelradaufhängung für Räder von Schienenfahrzeugen, bei der die Radeinheit bestehend aus dem Rad, der Radlagerung, dem nichtrotierenden Radträger sowie gegebenenfalls einer Antriebs- und/oder Bremsvorrichtung gegenüber dem Fahrzeug Lenkbewegungen und/oder Federbewegungen ausführen kann, und bei der die Radträger über Lenker, die an ihren Enden Gelenke aufweisen, beweglich mit dem Fahrzeug sowie mit einem als Spurstange wirkenden Lenker durch oder über Zwischenelemente mit dem Radträger des gegenüber liegenden Rades verbunden sind,. dadurch gekennzeichnet, dass der Anlenkpunkt mindestens eines Lenkers (17-20) am Fahrzeug (21) in Abhängigkeit vom Fahrzustand, wie Vor- oder Rückwärtsfahrt, Gerade- oder Kurvenfahrt, Bremsen oder Antrieb und/oder in Abhängigkeit vom Verschleisszustand der Radreifen verstellbar ist.
- Räumliche Einzelradaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einem Lenker (17-20) eine Feder (24) zur Aufnahme der Radlast angeordnet ist.
- Räumliche Einzelradaufhängung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einem der Lenker (17-20) ein Dämpfer angeordnet ist.
- Räumliche Einzelradaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Feder (24) und/oder mindestens ein Dämpfer zwischen Radträger (15,16) und Fahrzeug (21) angeordnet ist.
- Räumliche Einzelradaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Lenker (17-20) im wesentlichen auf der der Fahrzeugmitte abgewandten Seite der Radeinheit (15,16) angeordnet sind und dass die durch die Anordnung der Lenker festgelegte momentane Lenkachse zumindest näherungsweise in derjenigen senkrecht zur Rotationsachse des Rades gelegenen Ebene (23) liegt, die auch den Berührpunkt Rad-Schiene (13) (Radaufstandspunkt) enthält.
- Räumliche Einzelradaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Anlenkpunkte des oder der Lenker (17-20) am Fahrzeug (21) mit an sich bekannten elektrischen, pneumatischen oder hydraulischen Einrichtungen in den Führungen (26,27) verstellt wird bzw. werden.
- Räumliche Einzelradaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichent, dass die Verstellung der Anlenkpunkte des oder der Lenker (17-20) am Fahrzeug (21) mittel- oder unmittelbar durch die Trägheitskraft einer unter dem Einfluss von Quer- oder Längsbeschleunigungen befindlichen Masse erfolgt.
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