DE102006039938A1

DE102006039938A1 - Permanentmagnetschwebe-Drehgestellvorrichtung

Info

Publication number: DE102006039938A1
Application number: DE102006039938A
Authority: DE
Inventors: Lingqun Li
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-08-25
Filing date: 2006-08-25
Publication date: 2007-03-15
Also published as: US20070044677A1; CN1919639A; CN100417545C; US7624686B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Drehgestellvorrichtung, bestehend im wesentlichen aus einem Chassis und einem Drehgestell, das unter dem Chassis angeordnet ist, wobei die Drehgestellvorrichtung umfaßt: DOLLAR A - einen oberen inneren ringförmigen Permanentmagnetkörper, der auf der Unterseite des Chassis angeordnet ist, DOLLAR A - einen unteren inneren ringförmigen Permanentmagnetkörper, der auf der Oberseite des Drehgestells angeordnet ist, und ein im wesentlichen gleichen Innendurchmesser und Außendurchmesser wie bei dem oberen inneren ringförmigen Permanentmagnetkörper aufweist, wobei der untere innere ringförmige Permanentmagnetkörper mit dem oberen inneren ringförmigen Permanentmagnetkörper fluchtet und in einem vorbestimmten Abstand von dem oberen inneren ringförmigen Permanentmagnetkörper angeordnet ist, der gleiche Pol des unteren und des oberen inneren ringförmigen Permanentmagnetkörpers gegeneinander gerichtet ist, DOLLAR A - eine obere Lagerhülse, die an dem Chassis und koaxial mit dem oberen inneren ringförmigen Permanentmagnetkörper angeordnet ist, DOLLAR A - eine untere Lagerhülse, die an dem Drehgestell und koaxial mit dem unteren inneren ringförmigen Permanentmagnetkörper angeordnet ist, DOLLAR A - eine drehbare Welle, deren oberen Ende formschlüssig mit der oberen Lagerhülse derart verbunden ist, daß die drehbare Welle innerhalb der oberen Lagerhülse drehbar ist und in senkrechter Richtung gleitbar ist, deren unteren Ende in der unteren Lagerhülse befestigt ist. Bei der ...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Drehgestellvorrichtung für Fahrzeug, insbesondere auf eine Permanentmagnetschwebe-Drehgestellvorrichtung.

Um ausreichende Abbiege-und Hinauffahrkapazität von Schienebahn, Magnetschwebebahn oder Fahrzeug mit verlängerter Karosserie gewährzuleisten, ist ein Drehgestell unter dem Chassis von solchen Wagen angeordnet. Normalweise ist das Chassis gegen die Feder des Drehgestells gedrückt, wobei das Chassis und das Drehgestell mittels einer konzentrischen Welle miteinander verbunden sind. Das unter dem Chassis angeordnete Drehgestell kann sich in horizontaler Ebene drehen oder in kleinem Elevationswinkel nach vorn oder nach hinten neigen, um die Fahrt des Zuges auf krummem oder schrägem Weg zu erreichen.

Das bekannte Drehgestell findet in breitem Umfang bei Eisenbahn, Magnetschwebebahn und Fahrzeug mit verlängerter Karosserie seine Anwendung.

Die Gestaltung des bekannten mechanischen Drehgestells ist kompliziert und wird den Fahrgästen unbequemes Gefühl mitbringen. Das Betriebsleben ist relativ kurz und die Herstellungskosten sind hoch.

Inhalt der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Permanentmagnetschwebe-Drehgestellvorrichtung anzugeben, wobei die Gestaltung der Permanentmagnetschwebe- Drehgestellvorrichtung einfach ist, das Betriebsleben verlängert ist, die Herstellungskosten niedrig sind, die Leistung der Schwingungsdämpfung befriedigend ist, und das bequeme Gefühl den Fahrgästen mitgebracht ist.

Die Aufgabe ist gelöst durch eine Drehgestellvorrichtung, bestehend im wesentlichen aus einem Chassis und einem Drehgestell, das unter dem Chassis angeordnet ist, wobei die Drehgestellvorrichtung umfaßt:

– einen oberen inneren ringförmigen Permanentmagnetkörper, der auf der Unterseite des Chassises angeordnet ist,
– einen unteren inneren ringförmigen Permanentmagnetkörper, der auf der Oberseite des Drehgestells angeordnet ist, und ein im wesentlichen gleichen Innen- und Außendurchmesser wie bei dem oberen inneren ringförmigen Permanentmagnetkörper aufweist, wobei der untere innere ringförmige Permanentmagnetkörper mit dem oberen inneren ringförmigen Permanentmagnetkörper fluchtet und in einem vorbestimmten Abstand von dem oberen inneren ringförmigen Permanentmagnetkörper angeordnet ist, der gleiche Pol des unteren und des oberen inneren ringförmigen Permanentmagnetkörpers gegeneinander gerichtet ist, so daß eine Abstoßungskraft zum Schweben einer auf der Oberseite des Chassises angeordneten Karosserie von dem oberen und dem unteren inneren rinförmigen Permanentmagnetkörper erzeugt ist,
– eine obere Lagerhülse, die an dem Chassis und koaxial mit dem oberen inneren ringförmigen Permanentmagnetkörper angeordnet ist,
– eine untere Lagerhülse, die an dem Drehgestell und koaxial mit dem unteren inneren ringförmigen Permanentmagnetkörper angeordnet ist,
– eine drehbare Welle, deren oberen Ende formschlüssig mit der oberen Lagerhülse derart verbunden ist, daß die drehbare Welle innnerhalb der oberen Lagerhülse drehbar ist und in senkrechter Richtung gleitbar ist, deren unteren Ende in der unteren Lagerhülse befestigt ist.

In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung umfaßt die Drehgestellvorrichtung weiter einen deckelförmigen Anschlag, der an dem oberen Ende der oberen Lagerhülse angeordnet und mit der drehbaren Welle verbunden ist, um das Herausziehen der drehbaren Welle aus der oberen Lagerhülsee zu vermeiden.

In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung umfaßt die Drehgestellvorrichtung weiter:

– einen oberen äußeren ringförmigen Permanentmagnetkörper, dessen Innenduchmesser größer als der Außendurchmesser des oberen inneren ringförmigen Permanentmagnetkörper gestaltet ist, wobei der obere äußere ringförmige Permanentmagnetkörper koaxial mit dem oberen inneren ringförmigen Permanentmagnetkörper auf der Unterseite des Chassises angeordnet ist,
– einen unteren äußeren ringförmigen Permanentmagnetkörper, dessen Innenduchmesser größer als der Außendurchmesser des unteren inneren ringförmigen Permanentmagnetkörper gestaltet ist, wobei der untere äußere ringförmige Permanentmagnetkörper koaxial mit dem unteren inneren ringförmigen Permanentmagnetkörper auf der Oberseite des Drehgestells angeordnet ist, wobei der untere äußere ringförmige Permanentmagnetkörper mit dem oberen äußeren ringförmigen Permanentmagnetkörper fluchtet und in einem vorbestimmten Abstand von dem oberen äußeren ringförmigen Permanentmagnetkörper angeordnet ist.

In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sind der obere und der untere äußere rinförmige Permanentmagnetkörper in mehreren Bogenstrecken gestaltet sind, die gleichen Innenduchmesser und gleichen Außendurchmesser aufweisen und entlang einem selben Kreis verteilt sind, wobei die Zahl der Bogenstrecken des oberen äußeren ringförmigen Permanentmagnetkörpers der Zahl der Bogenstrecken des unteren äußeren ringförmigen Permanentmagnetkörpers entspricht, und die Bogenstrecken des oberen und des unteren äußeren ringförmigen Permanentmagnetkörpers miteinander fluchten.

In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung bestehen der obere und der untere äußere ringförmige Permanentmagnetkörper jeweils aus vier Bogenstrecken bestehen.

In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung beträgt der vorbestimmte Abstand 3 bis 100 mm.

In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist eine Lagerschale zwischen der drehbaren Welle und der oberen Lagerhülse angeordnet.

In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sind der obere und der untere innere ringförmige Permanentmagnetkörper, sowie der obere und der untere äußere ringförmige Permanentmagnetkörper aus Neodym/Eisen/Bor-Permanentmagnetmaterial herstellbar.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1a Permanentmagnetschwebe-Drehgestellvorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in Seitenansicht dargestellt;
1b Permanentmagnetschwebe-Drehgestellvorrichtung nach 1a in Draufsicht dargestellt;
2 Permanentmagnetschwebe-Drehgestellvorrichtung in Schnitt entlang A-A Linie in 1a schematisch dargestellt.
Bevorzugte Ausführungsform
Nachfolgend werden die in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, wobei gleiche Bauteile stets mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Im folgenden wird die vorliegende Erfindung an Hand von in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben.
In 1a und 1b ist eine Permanentmagnetschwebe-Drehgestellvorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung jeweils in Seitenansicht und in Draufsicht dargestellt. Wie 1a und 1b dargestellt, ist jeweils eine Permanentmagnetschwebe-Drehgestellvorrichtung in zwei Endenbereichen eines Chassises 3 von einem Fahrzeug angeordnet. Die beiden Permanentmagnetschwebe-Drehgestellvorrichtungen sind gleich gestaltet. Daher wird im folgenden nur eine Permanentmagnetschwebe-Drehgestellvorrichtung erläutert.
Nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung besteht die Permanentmagnetschwebe-Drehgestellvorrichtung im wesentlichen aus zwei Teilen, nämlich einem Permanentmagnetkörperteil zum Schweben und einem Trägerteil mit drehbarer Welle-Lagehülse.
Konkret gesagt, umfaßt die Permanentmagnetschwebe-Drehgestellvorrichtung einen oberen inneren und einen oberen äußeren ringförmigen Permanentmagnetkörper 1, 2, die auf der Unterseite des Chassises 3 angeordnet sind, und einen unteren inneren und einen unteren äußeren ringförmigen Permanentmagnetkörper 4, 5, die auf der Oberseite des Drehgestells 6 angeordnet sind, eine obere Lagerhülse 7, die an dem Chassis 3 angeordnet ist, und eine untere Lagerhülse 8, die an dem Drehgestell 6 angeordnet ist, und eine drehbare Welle 9, deren untere Ende in der unteren Lagerhülse 8 befestigt ist, und deren obere Ende in die obere Lagerhülse 7 so gesteckt ist, daß die drehbare Welle 9 drehbar ist und in senkrechter Richtung gleitbar ist.
Der obere und der untere innere ringförmige Permanentmagnetkörper 1 und 4 sind in Form von ununterbrochenem Ring gestaltet. Der obere und der untere äußere ringförmige Permanentmagnetkörper 2 und 5 sind in Form von unterbrochenem Ring gestaltet. Mit anderen Worten, sind der obere und der untere äußere Permanentmagnetkörper 2 und 5 jeweils aus mehreren Bogenstrecken gebildet, die gleichen Innendurchmesser und Außendurchmesser aufweisen und in gleichem Abstand voneinander enlang einem selben Kreis verteilt sind. Wie in 1b dargestellt, beträgt die Zahl der Bogenstrecken vier. Aber die Zahl ist nicht auf vier beschränkt. Die Zahl kann nach Wünschen beliebig gewählt werden.
Der obere äußere ringförmige Permanentmagnetkörper 2 ist kozentrisch zu dem oberen inneren ringförmigen Permanentmagnetkörper 1 und in der Außenseite des letzteren angeordnet, nämlich der Innendurchmesser des oberen äußeren ringförmigen Permanentmagnetkörpers 2 ist größer als der Außendurchmesser des oberen inneren Permanentmagnetkörpers 1, und der obere innere ringförmige Permanentmagnetkörper 1 und der obere äußere ringförmige Permanentmagnetkörper 2 haben einen selben Kreismittelpunkt, in dem eine obere Lagerhülse 7 an dem Chassis 3 angeordnet ist.
Ebenfalls ist der untere äußere ringförmige Permanentmagnetkörper 5 kozentrisch zu dem unteren inneren ringförmigen Permanentmagnetkörper 4 und in der Außenseite des letzteren angeordnet, nämlich der Innendurchmesser des unteren äußeren ringförmigen Permanentmagnetkörpers 5 ist größer als der Außendurchmesser des unteren inneren ringförmigen Permanentmagnetkörpers 4, und der untere innere ringförmige Permanentmagnetkörper 4 und der untere äußere ringförmige Permanentmagnetkörper 5 haben einen selben Kreismittelpunkt, in dem eine untere Lagerhülse 8 an dem Drehgestell 6 angeordnet ist.
Ein Ende (unteres Ende) der drebaren Welle 9 ist in der unteren Lagerhülse 8 befestigt, während das andere Ende (oberes Ende) in die obere Lagerhülse 7 so gesteckt ist, daß die drehbare Welle 9 in der Lagerhülse 7 drehbar ist und in senkrechter Richtung gleitbar ist. Dadurch sind die Verbindung zwischen dem oben angeordneten Chassis 3 und dem unten angordneten Drehgestell 6 und die Drehung relativ zueinnander mittels der drehbaren Welle 9 erreicht.
Nachdem die Verbindung zwischen dem Chassis 3 und dem Drehgestell 6 mittels der drehbaren Welle 9 hergestellt worden ist, fluchten der an dem Chassis 3 angeordnete obere innere ringförmige Permanentmagnetkörper 1 und der obere äußere ringförmige Permanentmagnetkörper 2 jeweils mit dem an dem Drehgestell angeordneten unteren inneren ringförmigen Permanentmagnetkörper 4 und dem unteren äußeren ringförmigen Permanentmagnetkörper 5, wobei der gleiche Pol von ihnen gegeneinander gerichtet ist.
Mit anderen Worten, weisen der obere und der untere innere ringförmige Permanentmagnetkörper 1 und 4 gleichen Innenduchmesser und Außendurchmesser auf. Aus Draufsicht in 1b ist es erkannt, daß der obere innere ringförmige Permanentmagnetkörper 1 mit dem unteren inneren ringförmigen Permanentmagnetkörper 4 überlappbar ist. Ebenfalls weisen der obere äußere ringförmige Permanentmagnetkörper 2 und der untere äußere ringförmige Permanentmagnetkörper 5 gleichen Innendurchmesser und gleichen Außendurchmesser auf und sind in Daraufsicht miteinander überlappbar. Der obere und der untere äußere ringförmige Permanentmagnetkörper 2 und 5 sind in Form von mehreren Bogenstrecken mit gleichem Innendurchmesser und gleichem Außendurchmesser gestaltet, welche Bogenstrecken entlang einem selben Kreis verteilt und in gleichem Abstand voneinander angeordnet sind.
Aus 2 ist es erkannt, daß das Chassis 3 über dem Drehgestell 6 schwebt, der obere und der untere innere ringförmige Permanentmagnetkörper 1 und 4 miteinander fluchten und ein vorbestimmter Abstand (Schwebe-Spielraum) dazwischen vorgesehen ist. Und der obere und der untere äußere ringförmige Permanentmagnetkörper 2 und 5 fluchten miteinander und ein vorbestimmter Abstand ist dazwischen vorgesehen. Der obere und der untere innere ringförmige Permanentmagnetkörper 1 und 4 und der obere und der untere äußere ringförmige Permanentmagnetkörper 2 und 5 weisen bevorzugt eine gleiche Dicke auf und der vorbestimmte Abstand (Schwebe-Spielraum) beträgt 3-100 mm.
Wenn das Fahrzeug unbelastet ist, ist der Spielraum am größten. Wenn das Fahrzeug mit gestaltetem Last belastet ist, beträgt der Schwebe-Spielraum 40-50 mm. Im besonderen Fall ist der minimale Schwebe-Spielraum von 3 mm auch zulässig.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Drehgestellvorrichtung weiter einen deckelförmigen Anschlag, der an dem oberen Ende der oberen Lagerhülse 7 angeordnet und mit der drehbaren Welle 9 verbunden ist, um das Herausziehen der drehbaren Welle 9 aus der oberen Lagerhülse 7 zu vermeiden.
Der bei der vorliegenden Erfindung eingesetzte Permanentmagnetkörper ist aus Neodym/Eisen/Bor-Permanentmagnetmaterial herstellbar. Aber es ist nicht darauf beschränkt.
Bei der oben genannten Gestaltung ist es durch die drehbare Welle 9 gewährleistet, daß sich der obere und der untere innere ringförmige Permanentmagnetkörper gegeneinander genau richten. Die Drehung und die Neugung in kleinem Winkel in Längsrichtung führen nicht zur horizontalen Versetzung voneinander. Da der gleiche Pol des oberen und des unteren inneren ringförmigen Permanentmagnetkörpers und des oberen und des unteren äußeren ringförmigen Permanentmagnetkörpers jeweils gegeneinander gerichtet ist, ist eine Abstoßungskraft zum Schweben des Fahrzeuges erzeugt. Entsprechend dem Gesetz der Potenzfunktion ist die statische Magnetenergie der Abstoßungskraft mit der Zunahme des Spielraumes reduziert. Durch die ringförmige Konfiguration des Magnetfeldes sind die größere Belastungsfläche des Chassises von dem Fahrzeug und die Verteilung der Belastung erreicht, und ist die Struktur vor Müdung geschützt.
Eine Lagerschale 12 ist bevorzugt zwischen der drehbaren Welle 9 und der oberen Lagerhülse 7 vorgesehen, um die Drehung der drehbaren Welle 9 zu verbessern und den Verschleiß der drehbaren Welle 9 und der oberen Lagerhülse 7 zu reduzieren.
Eine Schwebeantriebskabine 13 von dem Fahrzeug ist mit dem unteren Bereich des Drehgestells 6 verbunden, um dem Fahrzeug Schwebekraft und Bewegungsantriebskraft zu versorgen. Da bei Stand der Technik die Schwebeantriebskabine 13 bekannt ist, wird hier dies nicht mehr erläutert.
Die erfindungsgemäße Permanentmagnetschwebe-Drehgestellvorrichtung ist geeignet, bei Schienebahn, Magnetschwebebahn und bei dem Fahrzeug mit verlängerter Karosserie einzusetzen, und weist folgende Vorteile auf:

1. Die Gestaltung ist einfach, die Reibung ist klein, die erreichte Drehbewegung ist behend und das Betriebsleben ist lang.
2. Die Belastungsfläche zwischen dem Chassis und dem Drehgestell ist relativ groß, so daß die Belastung verteilt ist, und durch den Schwebe-Spielraum vermieden ist, die Schwingung von dem oberen und dem unteren Teil zueinander zu überfragen, so daß keine Resonanzschwingung erzeugbar ist, die Struktur ist sicher und stabil, und die verbesserte Fahrtbequemlichkeit ist erreicht.
3. Die Herstellung ist einfach, und die Herstellungskosten sind relativ niedrig.

Claims

Drehgestellvorrichtung, bestehend im wesentlichen aus einem Chassis (3) und einem Drehgestell (6), das unter dem Chassis (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehgestellvorrichtung umfaßt: – einen oberen inneren ringförmigen Permanentmagnetkörper (1), der auf der Unterseite des Chassises (3) angeordnet ist, – einen unteren inneren ringförmigen Permanentmagnetkörper (4), der auf der Oberseite des Drehgestells (6) angeordnet ist, und ein im wesentlichen gleichen Innendurchmesser und Außendurchmesser wie bei dem oberen inneren ringförmigen Permanentmagnetkörper (1) aufweist, wobei der untere innere ringförmige Permanentmagnetkörper (4) mit dem oberen inneren ringförmigen Permanentmagnetkörper (1) fluchtet und in einem vorbestimmten Abstand von dem oberen inneren ringförmigen Permanentmagnetkörper (1) angeordnet ist, der gleiche Pol des unteren und des oberen inneren ringförmigen Permanentmagnetkörpers (4, 1) gegeneinander gerichtet ist, so daß eine Abstoßungskraft zum Schweben einer auf der Oberseite des Chassises (3) angeordneten Karosserie von dem oberen und dem unteren inneren rinförmigen Permanentmagnetkörper (1, 4) erzeugt ist, – eine obere Lagerhülse (7), die an dem Chassis (3) und koaxial mit dem oberen inneren ringförmigen Permanentmagnetkörper (1) angeordnet ist, – eine untere Lagerhülse (8), die an dem Drehgestell (6) und koaxial mit dem unteren inneren ringförmigen Permanentmagnetkörper (4) angeordnet ist, – eine drehbare Welle (9), deren oberen Ende formschlüssig mit der oberen Lagerhülse (7) derart verbunden ist, daß die drehbare Welle (9) innnerhalb der oberen Lagerhülse (7) drehbar ist und in senkrechter Richtung gleitbar ist, deren unteren Ende in der unteren Lagerhülse (8) befestigt ist.
Drehgestellvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Drehgestellvorrichtung weiter einen deckelförmigen Anschlag umfaßt, der an dem oberen Ende der oberen Lagerhülse (7) angeordnet und mit der drehbaren Welle (9) verbunden ist, um das Herausziehen der drehbaren Welle (9) aus der oberen Lagerhülse (7) zu vermeiden.
Drehgestellvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Drehgestellvorrichtung weiter umfaßt: – einen oberen äußeren ringförmigen Permanentmagnetkörper (2), dessen Innenduchmesser größer als der Außendurchmesser des oberen inneren ringförmigen Permanentmagnetkörper (1) gestaltet ist, wobei der obere äußere ringförmige Permanentmagnetkörper (2) koaxial mit dem oberen inneren ringförmigen Permanentmagnetkörper (1) auf der Unterseite des Chassises (3) angeordnet ist, – einen unteren äußeren ringförmigen Permanentmagnetkörper (5), dessen Innenduchmesser größer als der Außendurchmesser des unteren inneren ringförmigen Permanentmagnetkörper (4) gestaltet ist, wobei der untere äußere ringförmige Permanentmagnetkörper (5) koaxial mit dem unteren inneren ringförmigen Permanentmagnetkörper (4) auf der Oberseite des Drehgestells (6) angeordnet ist, wobei der untere äußere ringförmige Permanentmagnetkörper (5) mit dem oberen äußeren ringförmigen Permanentmagnetkörper (2) fluchtet und in einem vorbestimmten Abstand von dem oberen äußeren ringförmigen Permanentmagnetkörper (2) angeordnet ist.
Drehgestellvorrichtung nach Anspruch 3, wobei der obere und der untere äußere rinförmige Permanentmagnetkörper (2, 5) in mehreren Bogenstrecken gestaltet sind, die gleichen Innenduchmesser und gleichen Außendurchmesser aufweisen und entlang einem selben Kreis verteilt sind, wobei die Zahl der Bogenstrecken des oberen äußeren ringförmigen Permanentmagnetkörpers (2) der Zahl der Bogenstrecken des unteren äußeren ringförmigen Permanentmagnetkörpers (5) entspricht, und die Bogenstrecken des oberen und des unteren äußeren ringförmigen Permanentmagnetkörpers (2, 5) miteinander fluchten.
Drehgestellvorrichtung nach Anspruch 4, wobei der obere und der untere äußere ringförmige Permanentmagnetkörper (2, 5) jeweils aus vier Bogenstrecken bestehen.
Drehgestellvorrichtung nach einem der Ansprüch 1-5, wobei der vorbestimmte Abstand 3 bis 100 mm beträgt.
Drehgestellvorrichtung nach Anspruch 6, wobei eine Lagerschale (12) zwischen der drehbaren Welle (9) und der oberen Lagerhülse (7) angeordnet ist.
Drehgestellvorrichtung nach Anspruch 7, wobei der obere und der untere innere ringförmige Permanentmagnetkörper (1, 4), sowie der obere und der untere äußere ringförmige Permanentmagnetkörper (2, 5) aus Neodym/Eisen/Bor-Permanentmagnetmaterial herstellbar sind.