DE102005047903A1

DE102005047903A1 - Fahrzeug mit Nickgelenk

Info

Publication number: DE102005047903A1
Application number: DE102005047903A
Authority: DE
Inventors: Bernd Müller; Harald Hentschel
Original assignee: Bombardier Transportation GmbH
Current assignee: Alstom Transportation Germany GmbH
Priority date: 2005-10-01
Filing date: 2005-10-01
Publication date: 2007-04-05
Also published as: US8020495B2; US20090178993A1; AU2006298694B2; CA2628776A1; DE502006009017D1; WO2007039570A1; EP1928722B1; ATE500111T1; AU2006298694A1; EP1928722A1

Abstract

Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, mit einer Fahrzeuglängsachse, einem ersten Wagenkasten, einem zweiten Wagenkasten, der dem ersten Wagenkasten in Richtung der Fahrzeuglängsachse benachbart ist, und einem Nickgelenk, welches den ersten Wagenkasten und den zweiten Wagenkasten verbindet, wobei das Nickgelenk als ein sich im Wesentlichen in einer Nickgelenkebene erstreckendes Stabwerk ausgebildet ist, das zwei Nickgelenkarme, zwei Nickgelenkstäbe und eine Koppeleinrichtung umfasst, wobei die Nickgelenkarme im Bereich ihres ersten Endes schwenkbar am ersten Wagenkasten angelenkt sind, jeweils einer der Nickgelenkstäbe im Bereich seines ersten Endes schwenkbar an dem freien zweiten Ende eines der Nickgelenkarme angelenkt ist, die Nickgelenkstäbe im Bereich ihres zweiten Endes schwenkbar am zweiten Wagenkasten angelenkt sind und die Koppeleinrichtung die beiden Nickgelenkarme derart miteinander koppelt, dass sie gegenläufige Schwenkbewegungen um ihre Anlenkpunkte am ersten Wagenkasten ausführen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, mit einer Fahrzeuglängsachse, einem ersten Wagenkasten, einem zweiten Wagenkasten, der dem ersten Wagenkasten in Richtung der Fahrzeuglängsachse benachbart ist, und einem Nickgelenk, welches den ersten Wagenkasten und den zweiten Wagenkasten verbindet. Sie betrifft weiterhin ein entsprechendes Nickgelenk für ein erfindungsgemäßes, Fahrzeug.

Bei Schienenfahrzeugen – aber auch bei anderen Fahrzeugen – werden Nickgelenke eingesetzt, wenn Wagenteile, beispielsweise Wagenkästen, mittels schwebender Gelenke bei einem mehrgliedrigen Gelenkzug verbunden werden und bei Befahrung von Kuppen oder Wannen an dieser Gelenkverbindung eine Nickmöglichkeit, also eine Schwenkmöglichkeit um eine in der Regel im Wesentlichen horizontal verlaufender Fahrzeugquerachse, erforderlich ist.

Im Fahrwerksbereich sind die Wagenteile in der Regel durch ein unteres Gelenk verbunden. Dieses untere Gelenk gestattet üblicherweise in bestimmten Grenzen folgende Relativbewegungen der Wagenteile: die Rotation um eine Fahrzeughochachse (Z-Achse), das so genannte Schwenken, und die Rotation um eine Fahrzeugquerachse (Y-Achse), das so genannte Nicken. Je nach Art dieses untere Gelenks kann gegebenenfalls auch eine Rotation um die Fahrzeuglängsachse (X-Achse), das so genannte Wanken zugelassen sein.

Bei Einfahrt in Kurven kommt es zu unterschiedlichen Wankstellungen der einzelnen Wagenteile innerhalb eines mehrgliedrigen Fahrzeuges. Diese bewirken abhängig von der Bauart des unteren Gelenks einen großen Querversatz zwischen den einzelnen Wagenteilen bzw. eine hohe Torsionsbeanspruchung der unteren Lager. Aus diesem Grund werden die Wagenteile im Bereich der Dachkonstruktion durch eine zusätzliche Queranbindung, die unter anderem auch als Wankstütze bezeichnet wird, gegeneinander abgestützt. Hierbei handelt es sich üblicherweise um einen sich unter anderem in Fahrzeugquerrichtung erstreckenden, an beiden Wagenteilen angelenkten Querlenker oder eine Kulissenführung.

Diese Lösungen haben jedoch eine Reihe von Nachteilen. So nähert sich bei Kurvenfahrt bei der üblichen jeweils außermittigen Lagerung des Querlenkers das kurveninnere Lager dem benachbartem Wagenteil, sodass es bei engen Kurven zu Durchdringungen, also Kol lisionen der Wagenteile, kommen kann. Ebenso verändert sich bei starrem Lenker bei Befahren von Kuppen oder Wannen der Abstand zwischen den außenliegenden Lagern und der Fahrzeughochachse (Z-Achse), sodass es zu Zwangsverwindungen der Wagenkästen kommt. Die üblichen Kulissenführungen haben den Nachteil, dass sich bei Befahren von Kuppen oder Wannen der Kulissenstein dem benachbartem Wagenteil nähert. Es kann somit bei Neigungswechseln zu Durchdringungen, also Kollisionen der Wagenteile, kommen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Fahrzeug der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, welches die oben genannten Nachteile nicht oder zumindest in deutlich geringerem Maße aufweist und insbesondere auf einfache und zuverlässige Weise eine Reduktion von Zwangsverwindungen der Wagenkästen beim Befahren von Kuppen oder Wannen ermöglicht.

Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe ausgehend von einem Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Der vorliegenden Erfindung liegt die technische Lehre zu Grunde, dass man auf einfache und zuverlässige Weise eine Reduktion von Zwangsverwindungen der Wagenkästen beim Befahren von Kuppen oder Wannen ermöglicht, wenn das Nickgelenk als ein sich im wesentlichen in einer Nickgelenkebene erstreckendes Stabwerk ausgebildet ist, das zwei Nickgelenkarme, zwei Nickgelenkstäbe und eine Koppeleinrichtung umfasst, wobei die Nickgelenkarme im Bereich ihres ersten Endes schwenkbar am ersten Wagenkasten angelenkt sind, jeweils einer der Nickgelenkstäbe im Bereich seines ersten Endes schwenkbar an dem freien zweiten Ende eines der Nickgelenkarme angelenkt ist, die Nickgelenkstäbe im Bereich ihres zweiten Endes schwenkbar am zweiten Wagenkasten angelenkt sind und die Koppeleinrichtung die beiden Nickgelenkarme derart miteinander koppelt, dass sie gegenläufige Schwenkbewegungen um ihre Anlenkpunkte am ersten Wagenkasten ausführen.

Durch die gegenläufige Kopplung der Nickgelenkarme kann im Fall von Nickbewegungen zwischen den Wagenkästen zum einen eine Parallelführung der beiden Wagenkästen entlang der Fahrzeuglängsachse erzielt werden. Dies hat den Vorteil, dass sich die Anlenkpunkte des Nickgelenks an den Wagenkästen beim Befahren von Kuppen oder Wannen oder im Fall anderweitig induzierter Nickbewegungen zwischen den Wagenkästen parallel zur Fahrzeuglängsachse zueinander verschieben. Demgemäß kommt es hierbei zu keinen Querverschiebungen zwischen den Anlenkpunkten des Nickgelenks an dem einen Wagenkasten und den Anlenkpunkten des Nickgelenks an dem anderen Wagenkasten. Ein weiterer Vorteil der Zwangskopplung der Nickgelenkarme liegt darin, dass die Wankstützwirkung in vollem Umfang zum Tragen kommen kann.

Je nach den gewählten geometrischen Verhältnissen der Nickgelenkarme und Nickgelenkstäbe kann eine beliebige Übersetzung zwischen den Bewegungen der Nickgelenkarme vorgesehen sein. Bevorzugt ist jedoch vorgesehen, dass die Koppeleinrichtung die beiden Nickgelenkarme derart miteinander koppelt, dass sie im Wesentlichen synchrone Schwenkbewegungen um ihre Anlenkpunkte am ersten Wagenkasten ausführen. Hierdurch lassen sich vorteilhafte, weil einfach gestaltete symmetrische Anordnungen realisieren.

Die Kopplung der Nickgelenkarme kann über ein beliebig gestaltetes Getriebe erfolgen, welches die gegenläufigen Schwenkbewegungen erzeugt. Hierbei kann es sich um ein reibschlüssiges und/oder formschlüssiges und/oder ein hydraulisches Getriebe etc. handeln. Es kann beispielsweise auch ein Umschlingungsgetriebe oder dergleichen verwendet werden. Bevorzugt umfasst die Koppeleinrichtung jedoch eine schwenkbar an dem jeweiligen Nickgelenkarm angelenkte Koppelstange oder eine die Nickgelenkarme koppelnde Verzahnung, da hiermit besonders einfache und zuverlässige Gestaltungen erzielt werden können.

Das Nickgelenk kann grundsätzlich in beliebiger geeigneter Ausrichtung angeordnet werden. Bevorzugt verläuft die Nickgelenkebene im Wesentlichen parallel zu einer Fahrzeugquerachse des Fahrzeugs, da hiermit besonders gleichmäßige Kräfteverhältnisse bei der Abstützung von Wankbewegungen erzielt werden. Vorzugsweise verläuft die Nickgelenkebene im Wesentlichen senkrecht zu einer Fahrzeughochachse des Fahrzeugs, da die im Betrieb aufzunehmenden Kräfte dann im Wesentlichen in der Ebene des Stabwerks wirken in der hiermit günstige Lastverhältnisse in den Nickgelenkarmen und Nickgelenkstäben sowie den Gelenkpunkten des Nickgelenks erzielt werden können.

Die Nickgelenkarme und Nickgelenkstäben können grundsätzlich in beliebiger geeigneter Weise angeordnet werden. So können sie beispielsweise im Wesentlichen rautenförmig angeordnet werden. Weiterhin können die Nickgelenkarme voneinander entfernt am ersten Wagenkasten angelenkt sein. Bei vorteilhaften Varianten der Erfindung kreuzen sich die Nickgelenkarme zwischen ihrem ersten Ende und ihrem zweiten Ende, sodass eine besonders kompakte Anordnung entsteht.

Die Nickgelenkstäbe können ebenfalls in beliebiger geeigneter Weise am zweiten Wagenkasten angeordnet sein. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Anlenkpunkte der Nickgelenkstäbe am zweiten Wagenkasten zueinander benachbart angeordnet sind, sodass hier aus sich heraus zumindest eine gewisse Schwenkbeweglichkeit des Nickgelenks um die Fahrzeughochachse gegeben ist. Bevorzugt sind die Anlenkpunkte der Nickgelenkstäbe am zweiten Wagenkasten in Richtung einer Fahrzeughochachse des Fahrzeugs miteinander im Wesentlichen fluchtend angeordnet, sodass ohne weitere Zusatzmaßnahmen – wie beispielsweise eine entsprechend gelenkige Lagerung eines die Anlenkpunkte der Nickgelenkstäbe aufnehmenden Trägers am zweiten Wagenkasten – eine Schwenkbeweglichkeit des Nickgelenks um die Fahrzeughochachse gegeben ist.

Vorzugsweise sind der erste Wagenkasten und der zweite Wagenkasten über ein weiteres Schwenklager um eine zur Fahrzeughochachse des Fahrzeugs im Wesentlichen parallele erste Schwenkachse schwenkbar verbunden und die Anlenkpunkte der Nickgelenkstäbe am zweiten Wagenkasten im Wesentlichen auf der ersten Schwenkachse liegen. Dann ist kein zusätzliches Schwenkgelenk im Bereich des Nickgelenks erforderlich, um die Schwenkbewegung der Wagenkästen bei Kurvenfahrt zu realisieren.

Die Nickgelenkarme können direkt am ersten Wagenkasten befestigt sein. Bevorzugt ist jedoch vorgesehen, dass die Nickgelenkarme an einem Nickgelenkträger angelenkt sind, über den sie am ersten Wagenkasten befestigt sind. Hierdurch kann in einfacher Weise eine gewisse Querelastizität, gegebenenfalls sogar eine Querdämpfung, in das Nickgelenk eingeführt werden. Dies geschieht bei bevorzugten Varianten der Erfindung einfach, indem der Nickgelenkträger über eine Federeinrichtung am ersten Wagenkasten befestigt ist, wobei die Federeinrichtung insbesondere eine Dämpfereinrichtung umfasst.

Bevorzugt ermöglicht die Federeinrichtung dann eine Schwenkbewegung des Nickgelenkträgers um die Fahrzeughochachse des Fahrzeugs, sodass die Querelastizität hierdurch einfach zu realisieren ist. Vorzugsweise umfasst die Federeinrichtung hierzu zwei voneinander entlang der Fahrzeugquerachse des Fahrzeugs beabstandete Federelemente, insbesondere Metallgummifederelemente.

Um Verspannungen in dem Nickgelenk bei Nickbewegungen zu vermeiden ist bevorzugt vorgesehen, dass zumindest ein Teil der Gelenkverbindungen des Nickgelenks, insbesondere die Gelenkverbindungen der Nickgelenkstäbe, Schwenkbewegungen um in der Nickgelenkebene liegende Schwenkachsen zulässt. Bevorzugt ist hierzu zumindest ein Teil der Gelenkverbindungen des Nickgelenks, insbesondere die Gelenkverbindungen der Nickgelenkstäbe, sphärisch ausgebildet.

Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Nickgelenk für ein erfindungsgemäßes Fahrzeug, welches die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Fahrzeug beschriebenen Merkmale aufweist.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen bzw. der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt. Es zeigen:
1 eine schematische Draufsicht auf einen Teil einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs;
2 eine schematische Draufsicht auf einen Teil einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs;
3 eine schematische Draufsicht auf einen Teil einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs.
Erstes Ausführungsbeispiel
Die 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Teil eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs in Form eines Gliederzugs 101 mit einer Fahrzeuglängsachse 101.1 und einer Fahrzeugquerachse 101.2. Das Fahrzeug 101 umfasst einen ersten Wagenkasten 102 und einen zweiten Wagenkasten 103.
Die Wagenkästen 102 und 103 sind in ihrem Dachbereich über ein Nickgelenk 104 verbunden, während sie in ihrem Bodenbereich, in dem sie auf – nicht dargestellten – Fahrwerken abgestützt sind, über ein – ebenfalls nicht dargestelltes – Schwenkgelenk um eine senkrecht zur Zeichnungsebene verlaufende Fahrzeughochachse schwenkbar verbunden sind.
Das Nickgelenk 104 ist als ein sich im wesentlichen in einer zur Zeichnungsebene parallelen Nickgelenkebene erstreckendes Stabwerk ausgebildet. Es umfasst zwei einander zwischen ihren Enden kreuzende Nickgelenkarme 104.1 und 104.2, zwei Nickgelenkstäbe 104.3 und 104.4 sowie eine Koppeleinrichtung in Form einer Koppelstange 104.5.
Die Nickgelenkarme 104.1 und 104.2 weisen im Wesentlichen die gleiche Wirklänge – also im Wesentlichen den gleichen Abstand zwischen ihren jeweiligen Gelenkpunkten – auf und sind im Bereich ihres ersten Endes schwenkbar an einem Nickgelenkträger 104.6 angelenkt, der wiederum über Metall-Gummi-Federelemente 105 federnd am ersten Wagenkasten 102 befestigt ist.
Der erste Nickgelenkstab 104.3 ist im Bereich seines ersten Endes schwenkbar an dem freien zweiten Ende des ersten Nickgelenkarms 104.1 angelenkt, während der zweite Nickgelenkstab 104.4 ist im Bereich seines ersten Endes schwenkbar an dem freien zweiten Ende des zweiten Nickgelenkarms 104.2 angelenkt ist. Auch die Nickgelenkstäbe 104.3 und 104.4 weisen im Wesentlichen die gleiche Wirklänge auf.
Die Nickgelenkstäbe 104.3 und 104.4 sind im Bereich ihres zweiten Endes schwenkbar am zweiten Wagenkasten 103 angelenkt. Dabei sind die Anlenkpunkte der Nickgelenkstäbe 104.3 und 104.4 am zweiten Wagenkasten 103 derart zueinander benachbart angeordnet, dass sie in Richtung einer Fahrzeughochachse des Fahrzeugs 101 miteinander im Wesentlichen fluchten. Hierdurch ist ohne weitere Zusatzmaßnahmen eine Schwenkbeweglichkeit des Nickgelenks 104 um die Fahrzeughochachse gegeben.
Die Anlenkpunkte der Nickgelenkstäbe 104.3 und 104.4 am zweiten Wagenkasten 103 liegen auf der Schwenkachse, die durch das – nicht dargestellte – untere Schwenkgelenk zwischen dem ersten Wagenkasten 102 und dem zweiten Wagenkasten 103 definiert ist. Demgemäß sind der erste Wagenkasten 102 und der zweite Wagenkasten 103 durch das untere Schwenkgelenk und das Nickgelenk 104 um eine senkrecht zur Zeichnungsebene verlaufende Fahrzeughochachse schwenkbar verbunden.
Diese Anordnung der Anlenkpunkte der Nickgelenkstäbe 104.3 und 104.4 am zweiten Wagenkasten 103 hat unter anderem den Vorteil, dass kein zusätzliches Schwenkgelenk im Bereich des Nickgelenks erforderlich, um die Schwenkbewegung der Wagenkästen bei Kurvenfahrt zu realisieren. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung durchaus eine andere, insbesondere voneinander in der Nickgelenkebene beabstandete Anlenkung der Nickgelenkstäbe vorgesehen sein kann, wobei gegebenenfalls dann die Schwenkbeweglichkeit um die Fahrzeughochachse über ein zusätzliches Schwenkgelenk realisiert wird.
Die Koppelstange 104.5 ist schwenkbar an den Nickgelenkarmen 104.1 und 104.2 angelenkt und koppelt die beiden Nickgelenkarme 104.1 und 104.2 derart miteinander, dass sie im Wesentlichen synchrone gegenläufige Schwenkbewegungen um ihre Anlenkpunkte am ersten Wagenkasten 102 ausführen.
Durch die gegenläufige Kopplung der Nickgelenkarme 104.1 und 104.2 kann im Fall von Nickbewegungen zwischen den Wagenkästen zum einen eine Parallelführung der beiden Wagenkästen 102 und 103 entlang der Fahrzeuglängsachse 101.1 erzielt werden. Dies hat den Vorteil, dass sich die Anlenkpunkte des Nickgelenks 104 an den Wagenkästen beim Befahren von Kuppe n oder Wannen oder im Fall anderweitig induzierter Nickbewegungen zwischen den Wagenkästen parallel zur Fahrzeuglängsachse 101.1 zueinander verschieben. Demgemäß kommt es hierbei zu keinen entlang der Fahrzeugquerachse 101.2 auftretenden Querverschiebungen zwischen den Anlenkpunkten des Nickgelenks 104 an dem ersten Wagenkasten 102 und den Anlenkpunkten des Nickgelenks 104 an dem zweiten Wagenkasten 103.
Hierdurch ist auf einfache und zuverlässige Weise sichergestellt, dass es beim Befahren von Kuppen oder Wannen im Wesentlichen zu keinen Zwangsverwindungen der Wagenkästen 102 und 103 kommt. Ein weiterer Vorteil der Zwangskopplung der Nickgelenkarme 104.1 und 104.2 liegt darin, dass die Wankstützwirkung in vollem Umfang zum Tragen kommen kann.
Die synchrone gegenläufige Kopplung der Nickgelenkarme 104.1 und 104.2 wird dadurch erzielt, dass die Koppelstange 104.5 so an Fortsätzen der Nickgelenkarme 104.1. und 104.2 angelenkt ist, dass die Verbindungsgerade ihrer Anlenkpunkte an den Nickgelenkarmen 104.1 und 104.2 die Verbindungsgerade der Anlenkpunkte der Nickgelenkarme 104.1 und 104.2 am Nickgelenkträger 104.6 im Wesentlichen mittig schneidet.
Die Nickgelenkebene des Nickgelenks 104 verläuft im Wesentlichen senkrecht zur Fahrzeughochachse des Fahrzeugs 101, sodass die im Betrieb aufzunehmenden Kräfte im Wesentlichen in der Ebene des durch das Nickgelenk 104 gebildeten Stabwerks wirken. Demgemäß werden günstige Lastverhältnisse in den Nickgelenkarmen 104.1 und 104.2 und Nickgelenkstäben 104.3 und 104.4 sowie den Gelenkpunkten des Nickgelenks 104 erzielt.
Durch die einander kreuzende Anordnung der Nickgelenkarme 104.1 und 104.2 wird zudem eine besonders kompakte Anordnung erzielt, sodass zum einen der angrenzende Bauraum für andere Komponenten zur Verfügung steht und zudem auch bei engen Kurvenradien keine Durchdringungen zu erwarten sind.
Die Anordnung der Nickgelenkarme 104.1 und 104.2 an dem über die Metall-Gummi-Federelemente 105 elastisch gelagerten Nickgelenkträger 104.6 hat den Vorteil, dass hierdurch in einfacher Weise eine gewisse Querelastizität und eine Querdämpfung in das Nickgelenk 104 eingeführt wird. Die in Richtung der Fahrzeugquerachse 101.2 beabstandeten Metall-Gummi-Federelemente 105 (z. B. jeweils ein Megi^® Konus) ermöglichen eine Querbewegung des Nickgelenkträgers 104.6 in Richtung der Fahrzeugquerachse 101.2 sowie eine Drehbewegung des Nickgelenkträgers 104.6 um die der Fahrzeughochachse Dies ermöglicht leichte, bedämpfte Wankauslenkungen zwischen den Wagenkästen 102 und 103.
Die Nickgelenkarme 104.1 und 104.2 sind in einfachen Schwenklagern am Nickgelenkträger 104.6 angelenkt. Um Verspannungen in dem Nickgelenk 104 bei Nickbewegungen zu vermeiden, sind die Gelenkverbindungen der Nickgelenkstäbe 104.3 und 104.4 als sphärische Gelenke ausgebildet, die Schwenkbewegungen um in der Nickgelenkebene liegende Schwenkachsen zulassen.
Da sie jeweils nur Zug- bzw. Druckkräfte übertragen müssen, sind die Nickgelenkstäbe 104.3 und 104.4 sowie die Koppelstange 104.5 als vergleichsweise leichte Stangenelemente ausgebildet. Um eine Justierung des Nickgelenks 104 zu ermöglichen, sind die Nickgelenkstäbe 104.3 und 104.4 sowie die Koppelstange 104.5 längenverstellbar ausgeführt.
Zweites Ausführungsbeispiel
Die 2 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Teil eines weiteren erfindungsgemäßen Fahrzeugs 201. Das Fahrzeug 201 entspricht in seinem Aufbau und seiner Funktionsweise weit gehend dem Fahrzeug 101 aus 1, sodass hier lediglich auf die Unterscheide eingegangen werden soll. Insbesondere sind in 2 im Vergleich zur Ausführung aus 1 gleiche Bauteile mit um den Betrag 100 erhöhten Bezugszeichen versehen und es wird hinsichtlich deren Funktion und Gestaltung auf die obigen Ausführungen verwiesen.
Der wesentliche Unterschied zur Ausführung aus 1 besteht lediglich in der Gestaltung der Nickgelenkarme 204.1 und 204.2. Diese sind in 2 stärker ausgeführt und mit einem dem Biegemomentenverlauf angepassten Querschnittsverlauf versehen.
Drittes Ausführungsbeispiel
Die 3 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Teil eines weiteren erfindungsgemäßen Fahrzeugs 301 mit einer Fahrzeuglängsachse 301.1 und einer Fahrzeugquerachse 301.2. Das Fahrzeug 301 entspricht in Aufbau und Funktionsweise grundsätzlich dem Fahrzeug 101 aus 1, sodass hier lediglich auf die Unterscheide eingegangen werden soll. Insbesondere sind in 3 im Vergleich zur Ausführung aus 1 gleiche Bauteile mit um den Betrag 200 erhöhten Bezugszeichen versehen und es wird hinsichtlich deren Funktion und Gestaltung auf die obigen Ausführungen verwiesen.
Das Fahrzeug 301 umfasst einen ersten Wagenkasten 302 und einen zweiten Wagenkasten 303. Die Wagenkästen 302 und 303 sind in ihrem Dachbereich über ein Nickgelenk 304 verbunden, während sie in ihrem Bodenbereich, in dem sie auf – nicht dargestellten – Fahrwerken abgestützt sind, über ein – ebenfalls nicht dargestelltes – Schwenkgelenk um eine senkrecht zur Zeichnungsebene verlaufende Fahrzeughochachse schwenkbar verbunden sind.
Das Nickgelenk 304 ist als ein sich im wesentlichen in einer zur Zeichnungsebene parallelen Nickgelenkebene erstreckendes rautenförmiges Stabwerk ausgebildet. Es umfasst zwei Nickgelenkarme 304.1 und 304.2, zwei Nickgelenkstäbe 304.3 und 304.4 sowie eine Koppeleinrichtung in Form einer Zahnradpaarung 304.5 mit dem Übersetzungsverhältnis 1.
Die Nickgelenkarme 304.1 und 304.2 weisen im Wesentlichen die gleiche Wirklänge – also im Wesentlichen den gleichen Abstand zwischen ihren jeweiligen Gelenkpunkten – auf und sind im Bereich ihres ersten Endes schwenkbar am ersten Wagenkasten 302 befestigt.
Der erste Nickgelenkstab 304.3 ist im Bereich seines ersten Endes schwenkbar an dem freien zweiten Ende des ersten Nickgelenkarms 304.1 angelenkt, während der zweite Nickgelenkstab 304.4 ist im Bereich seines ersten Endes schwenkbar an dem freien zweiten Ende des zweiten Nickgelenkarms 304.2 angelenkt ist. Auch die Nickgelenkstäbe 304.3 und 304.4 weisen im Wesentlichen die gleiche Wirklänge auf.
Die Nickgelenkstäbe 304.3 und 304.4 sind im Bereich ihres zweiten Endes schwenkbar am zweiten Wagenkasten 303 angelenkt. Dabei sind die Anlenkpunkte der Nickgelenkstäbe 304.3 und 304.4 am zweiten Wagenkasten 303 derart zueinander benachbart angeordnet, dass sie in Richtung einer Fahrzeughochachse des Fahrzeugs 301 miteinander im Wesent lichen fluchten. Hierdurch ist ohne weitere Zusatzmaßnahmen eine Schwenkbeweglichkeit des Nickgelenks 304 um die Fahrzeughochachse gegeben.
Die Anlenkpunkte der Nickgelenkstäbe 304.3 und 304.4 am zweiten Wagenkasten 303 liegen auf der Schwenkachse, die durch das – nicht dargestellte – untere Schwenkgelenk zwischen dem ersten Wagenkasten 302 und dem zweiten Wagenkasten 303 definiert ist. Demgemäß sind der erste Wagenkasten 302 und der zweite Wagenkasten 303 durch das untere Schwenkgelenk und das Nickgelenk 304 um eine senkrecht zur Zeichnungsebene verlaufende Fahrzeughochachse schwenkbar verbunden.
Diese Anordnung der Anlenkpunkte der Nickgelenkstäbe 304.3 und 304.4 am zweiten Wagenkasten 303 hat unter anderem den Vorteil, dass kein zusätzliches Schwenkgelenk im Bereich des Nickgelenks erforderlich, um die Schwenkbewegung der Wagenkästen bei Kurvenfahrt zu realisieren. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung durchaus eine andere, insbesondere voneinander in der Nickgelenkebene beabstandete Anlenkung der Nickgelenkstäbe vorgesehen sein kann, wobei gegebenenfalls dann die Schwenkbeweglichkeit um die Fahrzeughochachse über ein zusätzliches Schwenkgelenk realisiert wird.
Die Zahnradpaarung 304.5 umfasst zwei Zahnräder, die jeweils drehfest mit einem der Nickgelenkarme 304.1 und 304.2 verbunden sind. Die Zahnradpaarung 304.5 koppelt die beiden Nickgelenkarme 304.1 und 304.2 derart miteinander, dass sie synchrone gegenläufige Schwenkbewegungen um ihre Anlenkpunkte am ersten Wagenkasten 302 ausführen.
Durch die gegenläufige Kopplung der Nickgelenkarme 304.1 und 304.2 kann im Fall von Nickbewegungen zwischen den Wagenkästen zum einen eine Parallelführung der beiden Wagenkästen 302 und 303 entlang der Fahrzeuglängsachse 301.1 erzielt werden. Dies hat den Vorteil, dass sich die Anlenkpunkte des Nickgelenks 304 an den Wagenkästen beim Befahren von Kuppen oder Wannen oder im Fall anderweitig induzierter Nickbewegungen zwischen den Wagenkästen parallel zur Fahrzeuglängsachse 301.1 zueinander verschieben. Demgemäß kommt es hierbei zu keinen entlang der Fahrzeugquerachse 301.2 auftretenden Querverschiebungen zwischen den Anlenkpunkten des Nickgelenks 304 an dem ersten Wagenkasten 302 und den Anlenkpunkten des Nickgelenks 304 an dem zweiten Wagenkasten 303.
Hierdurch ist auf einfache und zuverlässige Weise sichergestellt, dass es beim Befahren von Kuppen oder Wannen im Wesentlichen zu keinen Zwangsverwindungen der Wagen kästen 302 und 303 kommt. Ein weiterer Vorteil der Zwangskopplung der Nickgelenkarme 304.1 und 304.2 liegt darin, dass die Wankstützwirkung in vollem Umfang zum Tragen kommen kann.
Die Nickgelenkebene des Nickgelenks 304 verläuft im Wesentlichen senkrecht zur Fahrzeughochachse des Fahrzeugs 301, sodass die im Betrieb aufzunehmenden Kräfte im Wesentlichen in der Ebene des durch das Nickgelenk 304 gebildeten Stabwerks wirken. Demgemäß werden günstige Lastverhältnisse in den Nickgelenkarmen 304.1 und 304.2 und Nickgelenkstäben 304.3 und 304.4 sowie den Gelenkpunkten des Nickgelenks 304 erzielt.
Die Nickgelenkarme 304.1 und 304.2 sind in einfachen Schwenklagern am Nickgelenkträger 304.6 angelenkt. Um Verspannungen in dem Nickgelenk 304 bei Nickbewegungen zu vermeiden, sind die Gelenkverbindungen der Nickgelenkstäbe 304.3 und 304.4 als sphärische Gelenke ausgebildet, die Schwenkbewegungen um in der Nickgelenkebene liegende Schwenkachsen zulassen.
Da sie jeweils nur Zug- bzw. Druckkräfte übertragen müssen, sind die Nickgelenkstäbe 304.3 und 304.4 als vergleichsweise leichte Stangenelemente ausgebildet. Um eine Justierung des Nickgelenks 304 zu ermöglichen, sind die Nickgelenkstäbe 304.3 und 304.4 längenverstellbar ausgeführt.
Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend ausschließlich anhand von Beispielen für Schienenfahrzeuge beschrieben. Es versteht sich schließlich weiterhin, dass die Erfindung auch in Verbindung mit beliebigen anderen Fahrzeugen zum Einsatz kommen kann.

Claims

Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, mit – einer Fahrzeuglängsachse, – einem ersten Wagenkasten, – einem zweiten Wagenkasten, der dem ersten Wagenkasten in Richtung der Fahrzeuglängsachse benachbart ist, und – einem Nickgelenk, welches den ersten Wagenkasten und den zweiten Wagenkasten verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass – das Nickgelenk als ein sich im wesentlichen in einer Nickgelenkebene erstreckendes Stabwerk ausgebildet ist, das zwei Nickgelenkarme, zwei Nickgelenkstäbe und eine Koppeleinrichtung umfasst, wobei – die Nickgelenkarme im Bereich ihres ersten Endes schwenkbar am ersten Wagenkasten angelenkt sind, – jeweils einer der Nickgelenkstäbe im Bereich seines ersten Endes schwenkbar an dem freien zweiten Ende eines der Nickgelenkarme angelenkt ist, – die Nickgelenkstäbe im Bereich ihres zweiten Endes schwenkbar am zweiten Wagenkasten angelenkt sind und – die Koppeleinrichtung die beiden Nickgelenkarme derart miteinander koppelt, dass sie gegenläufige Schwenkbewegungen um ihre Anlenkpunkte am ersten Wagenkasten ausführen.
Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppeleinrichtung die beiden Nickgelenkarme derart miteinander koppelt, dass sie im Wesentlichen synchrone Schwenkbewegungen um ihre Anlenkpunkte am ersten Wagenkasten ausführen.
Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppeleinrichtung eine schwenkbar an dem jeweiligen Nickgelenkarm angelenkte Koppelstange oder eine die Nickgelenkarme koppelnde Verzahnung umfasst. (beliebiges Getriebe, welches die gegenläufigen Schwenkbewegungen erzeugt, Reibschluss und/oder Formschluss, Umschlingung, hydraulisch etc.)
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nickgelenkebene im Wesentlichen parallel zu einer Fahrzeugquerachse des Fahrzeugs verläuft.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nickgelenkebene im Wesentlichen senkrecht zu einer Fahrzeughochachse des Fahrzeugs verläuft.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nickgelenkarme voneinander entfernt am ersten Wagenkasten angelenkt sind.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Nickgelenkarme zwischen ihrem ersten Ende und ihrem zweiten Ende kreuzen.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlenkpunkte der Nickgelenkstäbe am zweiten Wagenkasten zueinander benachbart angeordnet sind.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlenkpunkte der Nickgelenkstäbe am zweiten Wagenkasten in Richtung einer Fahrzeughochachse des Fahrzeugs miteinander im Wesentlichen fluchtend angeordnet sind.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – der erste Wagenkasten und der zweite Wagenkasten über ein weiteres Schwenklager um eine zur Fahrzeughochachse des Fahrzeugs im Wesentlichen parallele erste Schwenkachse schwenkbar verbunden sind und – die Anlenkpunkte der Nickgelenkstäbe am zweiten Wagenkasten im Wesentlichen auf der ersten Schwenkachse liegen. (Dann kein zusätzliches Schwenkgelenk im Bereich des Nickgelenks erforderlich)
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nickgelenkarme an einem Nickgelenkträger angelenkt sind, über den sie am ersten Wagenkasten befestigt sind.
Fahrzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Nickgelenkträger über eine Federeinrichtung am ersten Wagenkasten befestigt ist, wobei die Federeinrichtung insbesondere eine Dämpfereinrichtung umfasst.
Fahrzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der die Federeinrichtung eine Schwenkbewegung des Nickgelenkträgers um die Fahrzeughochachse des Fahrzeugs ermöglicht.
Fahrzeug nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der die Federeinrichtung zwei voneinander entlang der Fahrzeugquerachse des Fahrzeugs beabstandete Federelemente, insbesondere Metallgummifederelemente, umfasst
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Gelenkverbindungen des Nickgelenks, insbesondere die Gelenkverbindungen der Nickgelenkstäbe, Schwenkbewegungen um in der Nickgelenkebene liegende Schwenkachsen zulässt.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Gelenkverbindungen des Nickgelenks, insbesondere die Gelenkverbindungen der Nickgelenkstäbe, sphärisch ausgebildet ist.
Nickgelenk für ein Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche.