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Die Erfindung betrifft Anordnungen zum Dämpfen mechanischer Schwingungen eines Fahrwerks von Landfahrzeugen, insbesondere von Schienenfahrzeugen. Die Fahrwerke weisen einen Fahrwerksrahmen und eine Federung auf, welche zwischen dem Fahrwerksrahmen und einer relativ zum Fahrwerksrahmen beweglich angeordneten Komponente ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft zudem Fahrwerke mit einer erfindungsgemäßen Anordnung zum Dämpfen mechanischer Schwingungen. Die Erfindung betrifft auch die Verwendung des Fahrwerks für Niederflur-Fahrzeuge.
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Zum Stand der Technik gehörende Landfahrzeuge weisen Wagenkästen auf, welche auf Fahrwerken abgestützt angeordnet sind. Die Fahrwerke, insbesondere die Fahrwerke von Schienenfahrzeugen, sind dabei als Fahrgestelle oder Drehgestelle mit einem Fahrgestellrahmen oder einem Drehgestellrahmen ausgebildet. Bei den Fahrgestellen ist der Wagenkasten als relativ zum Fahrgestellrahmen beweglich angeordnete Komponente, welche sich über die Federung direkt auf dem Fahrgestellrahmen abstützt, angeordnet. Die Federung ist zwischen dem Fahrgestellrahmen und dem Wagenkasten ausgebildet. Bei den Drehgestellen ist der Wagenkasten über ein Wiegeelement als relativ zum Drehgestellrahmen beweglich angeordnete Komponente, welche sich über die Federung auf dem Drehgestellrahmen abstützt, angeordnet. Die Federung ist zwischen dem Drehgestellrahmen und der Wiege ausgebildet.
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Bei Landfahrzeugen, wie Schienenfahrzeugen und Straßenfahrzeugen, dienen Schwingungsdämpfer zum Abklingen harmonischer Schwingungen der Federung. Die als Drehhebeldämpfer beziehungsweise Hebelstoßdämpfer oder als Teleskopdämpfer angewendeten Schwingungsdämpfer sind beispielsweise als hydraulische, pneumatische oder Reibungs-Dämpfer ausgebildet. Herkömmliche Drehgestelle von Schienenfahrzeugen weisen Querdämpfer, auch als Horizontaldämpfer bezeichnet, sowie Vertikaldämpfer insbesondere einer sekundären Federung auf. Die sekundäre Federung ist dabei zwischen dem Fahrgestellrahmen und dem Wagenkasten beziehungsweise zwischen dem Drehgestellrahmen und dem Wiegeelement zur Aufnahme des Wagenkastens angeordnet. Als Primärfederung wird eine Radsatzfederung angesehen.
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In der
DE 21 37 907 A wird eine Kastenabstützung für Schienenfahrzeuge mit einem Fahrzeugkasten beschrieben. Der Fahrzeugkasten ist auf Tragfedern ruhend ausgebildet, wobei die Tragfedern auf Federträgern angeordnet sind, welche an beiden Seiten eines Drehgestells pendelnd aufgehängt sind. Zudem weist die Kastenabstützung mindestens eine in Querrichtung wirksame, vertikale Relativbewegungen zwischen dem Fahrzeugkasten und dem Federträger zulassende Verbindung zwischen dem Fahrzeugkasten und jedem der Federträger auf.
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Aus der
DE 20 31 098 A geht ein Drehgestell für Schienenfahrzeuge mit zwei seitlich angeordneten elastischen Stützkörpern zum Abstützen des Fahrzeugkastens hervor. Die Stützkörper wirken jeweils mit einem relativ zum Drehgestell beziehungsweise zum Fahrzeugkasten quer zur Fahrtrichtung des Fahrzeuges beweglichen Auslenkelement zusammen. Die Auslenkelemente sind mit einer vom Fahrzeugkasten und dem Drehgestell aus gesteuerten Verstelleinrichtung verbunden.
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Aus dem Stand der Technik ist bekannt, die Vertikaldämpfer sowie die Horizontaldämpfer der sekundären Federung der Fahrwerke als hydraulische Teleskopdämpfer auszubilden. Die Vertikaldämpfer sind entsprechend der Wirkrichtung vertikal und die Horizontaldämpfer sind entsprechend der Wirkrichtung horizontal ausgerichtet. Die Mindestlänge eines Teleskopdämpfers ist durch die Bauart und den Hubweg bestimmt, welcher beispielsweise wiederum auch von einer zu verhindernden Wankbewegung des Wagenkastens beziehungsweise des Wiegeelements abhängig ist. In Fahrzeugen, bei welchen lediglich ein sehr begrenzter Einbauraum für das gesamte Fahrwerk zur Verfügung steht, ist oft auch nicht ausreichend Bauraum vorhanden, um einen Teleskopdämpfer in der erforderlichen Dämpf-Wirkrichtung zu integrieren. Der Raum für das Fahrwerk wird beispielsweise durch eine geringe Fußbodenhöhe bei Niederflurfahrzeugen, wie Straßenbahnen, eingeschränkt.
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Zudem wird an die technischen Komponenten moderner Fahrzeuge, wie Schienenfahrzeuge, aufgrund der Vielzahl auch die Anforderung gestellt, die gewünschte Funktionsvielfalt durch Unterbringung aller Komponenten im geringen Bauraum des Fahrzeugs zu gewährleisten. Die Ausbildung und Anordnung der Komponenten müssen platzsparend und kostensparend kombiniert werden. Speziell bei Niederflur-Straßenbahnen mit sogenannten Jakobs-Laufdrehgestellen wird der durch die niederflurige Ausbildung sehr begrenzt zur Verfügung stehende Bauraum für das Drehgestell, das Wagenkastengelenk sowie den Übergang-Faltenbalg, insbesondere mit innerem und äußerem Faltenbalg, benötigt. Dabei ist der den Fahrgastraum begrenzende innere Faltenbalg so großzügig wie möglich auszubilden, um den Eindruck eines großen Fahrgastraums der Straßenbahn zu bewirken. Die zueinander hin ausgerichteten inneren Faltenbälge sollen möglichst weit voneinander beabstandet angeordnet sein.
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Um das Wanken des Wagenkastens, insbesondere der Schienenfahrzeuge, zu vermeiden, sollte die Wirkebene von Querdämpfern der sekundären Federung auf dem Niveau der Sekundärfederung angeordnet sein, da ein Höhenversatz zwischen der sekundären Federung und der Dämpfung ein zusätzliches Wanken des Wagenkastens verursachen kann. Aufgrund der Anordnung der sekundären Federung liegt die optimale Höhe für das Wirken eines Querdämpfers, beispielsweise bei Jakobs-Laufdrehgestellen, im Passagier-Durchgangsbereich zwischen den miteinander gekoppelten Wagenkästen, das heißt zwischen den inneren Faltenbälgen. Die Querdämpfer können jedoch ausschließlich am Außenbereich der inneren Faltenbälge und damit jeweils im Raum zwischen innerem und äußerem Faltenbalg angeordnet werden, um den Passagier-Durchgangsbereich für die Fahrgäste freizuhalten. Der äußere Faltenbalg begrenzt das Fahrzeug zur Umgebung. Ein Jakobs-Drehgestell oder ein Jakobs-Laufdrehgestell ist unterhalb eines Übergangs von zwei dauerhaft miteinander gekoppelten Wagenkästen angeordnet, welche sich gemeinsam auf dem Drehgestell abstützen. Das Drehgestell trägt folglich jeweils zwei aufeinanderfolgend angeordnete Wagenkästen. Mit der Verwendung der Jakobs-Drehgestelle entfällt ein nach außen gerichteter Überhang der als Einzelfahrzeuge mit Drehgestellen ausgebildeten Wagenkästen, zudem sind die Übergänge zwischen den Wagenkästen kürzer. Drehgestelle für an den zueinander ausgerichteten Enden dauerhaft miteinander gekoppelter Wagenkästen werden herkömmlich speziell bei Straßenbahnen eingesetzt, da sich die Wagenenden von einzeln miteinander gekoppelten Wagen seitlich sehr stark versetzen, sobald ein erster Wagen in einer Kurve mit geringem Radius und ein zweiter Wagen auf gerader Strecke fahren. Durch den ausgeprägten Versatz der Wagen ist die Ausbildung eines begehbaren Übergangs für Fahrgäste zwischen den Wagen nahezu unmöglich.
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Herkömmliche Teleskopdämpfer weisen in der Wirkrichtung Mindestlängen auf, welche eine Anordnung zwischen dem inneren und dem äußeren Faltenbalg des Passagier-Durchgangsbereichs des Drehgestells für Niederflur-Fahrzeuge nicht gewährleisten. Der Bauraum zwischen dem inneren und dem äußeren Faltenbalg der Laufdrehgestelle ist für einen Teleskop-Querdämpfer nicht ausreichend. Eine diagonale Anordnung der Teleskopdämpfer zum gleichzeitigen Dämpfen von vertikalen und horizontalen Federbewegungen ist zu vermeiden, da damit das Querfedern und Wanken gekoppelt werden. Dabei erzeugt das Quer-Auslenken des Wagenkastens auch ein Wanken des Wagenkastens und umgekehrt. Die Dämpfer sollten folglich lediglich in einer Richtung wirkend angeordnet sein.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Anordnung zum Dämpfen von mechanischen Schwingungen, insbesondere für Fahrwerke von Schienenfahrzeugen mit geringem Platzbedarf. Die Dämpfung soll richtungsbezogen, das heißt vertikal oder horizontal – quer zur Fahrtrichtung –, wirken und die Federung in andere Richtungen nicht oder nur sehr gering beeinflussen. Die Kosten für die Herstellung und der Bauraum der Anordnung sollen minimal sein. Zudem soll der Bauraum der Anordnung an die vorgegebenen Umgebungsbedingungen anpassbar sein.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche 1, 12 und 15 gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Die Aufgabe wird durch erfindungsgemäße Anordnungen zum Dämpfen mechanischer Schwingungen eines Fahrwerks von Landfahrzeugen gelöst. Das Fahrwerk weist einen Fahrwerksrahmen und eine Federung auf, insbesondere eine Sekundärfederung, welche zwischen dem Fahrwerksrahmen und einer relativ zum Fahrwerksrahmen beweglich angeordneten Komponente ausgebildet ist.
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Nach der Konzeption der Erfindung sind die Anordnungen mit einer Vorrichtung zum Dämpfen der Schwingungen in einer vorbestimmten Richtung, einem Umlenkelement und einem Koppelelement ausgebildet. Dabei ist die Vorrichtung an einem ersten Ende am Fahrwerksrahmen angeordnet und an einem zweiten Ende mit einem ersten Ende des Umlenkelements verbunden. Das Umlenkelement ist an einem zweiten Ende mit einem ersten Ende des Koppelelements und an einem dritten Ende mit dem Fahrwerksrahmen verbunden. Das Koppelelement ist zudem an einem zweiten Ende mit der relativ zum Fahrwerksrahmen beweglich angeordneten Komponente verbunden.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Vorrichtung zum Dämpfen der Schwingungen über ein Drehgelenk, insbesondere über ein erstes Drehgelenk der Anordnung, drehbeweglich am Fahrwerksrahmen angeordnet und über ein Drehgelenk, insbesondere über ein zweites Drehgelenk der Anordnung, drehbeweglich mit dem Umlenkelement gekoppelt.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Umlenkelement über ein Drehgelenk, insbesondere über ein drittes Drehgelenk der Anordnung, drehbeweglich mit dem Koppelelement und über ein Drehgelenk, insbesondere über ein viertes Drehgelenk der Anordnung, drehbeweglich mit dem Fahrwerksrahmen verbunden.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass das Koppelelement über ein Drehgelenk, insbesondere über ein fünftes Drehgelenk der Anordnung, drehbeweglich mit der relativ zum Fahrwerksrahmen beweglich angeordneten Komponente gekoppelt ist.
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Die Drehgelenke weisen jeweils vorteilhaft eine in einer Längsrichtung des Fahrwerks verlaufende Drehachse auf.
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Die Vorrichtung zum Dämpfen der Schwingungen ist bevorzugt als ein Teleskopdämpfer ausgebildet.
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Nach einer ersten alternativen Ausgestaltung ist die Vorrichtung zum Dämpfen der Schwingungen sich in einer vertikalen Richtung erstreckend angeordnet und zum Dämpfen mechanischer Schwingungen der relativ zum Fahrwerksrahmen beweglich angeordneten Komponente in Bezug zum Fahrwerksrahmen in einer horizontalen Querrichtung ausgebildet.
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Nach einer zweiten alternativen Ausgestaltung ist die Vorrichtung zum Dämpfen der Schwingungen sich in einer horizontalen Querrichtung erstreckend angeordnet und zum Dämpfen mechanischer Schwingungen der relativ zum Fahrwerksrahmen beweglich angeordneten Komponente in Bezug zum Fahrwerksrahmen in einer vertikalen Richtung ausgebildet.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das Koppelelement als eine gerade Koppelstange ausgebildet. Das Koppelelement ist vorteilhaft in einer unausgelenkten Grundstellung der Anordnung sich im Wesentlichen in einer horizontalen Querrichtung oder in einer vertikalen Richtung erstreckend angeordnet.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass das Umlenkelement aus zwei Stegen, insbesondere aus geradlinigen Stegen, ausgebildet ist, welche an jeweils einem ersten Ende in einem vorbestimmten Winkel zueinander angeordnet miteinander verbunden sind. Das Umlenkelement ist dabei einstückig ausgebildet. Die Stege sind starr miteinander verbunden. Das Umlenkelement ist vorteilhaft an den ersten Enden der Stege mit einem Drehgelenk und an den distal zu den ersten Enden ausgebildeten zweiten Enden der Stege jeweils mit einem Drehgelenk ausgebildet. Die Anordnung der am Umlenkelement ausgebildeten Drehgelenke bleibt aufgrund der starren und unbeweglichen Verbindung der Stege unabhängig von der Auslenkung der Anordnung zueinander konstant.
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Die Aufgabe der Erfindung wird zudem durch ein erfindungsgemäßes Fahrwerk für Landfahrzeuge, insbesondere für Schienenfahrzeuge, gelöst. Das Fahrwerk weist einen Fahrwerksrahmen und eine Federung auf, insbesondere eine Sekundärfederung, auf, welche zwischen dem Fahrwerksrahmen und einer relativ zum Fahrwerksrahmen beweglich angeordneten Komponente ausgebildet ist. Das Fahrwerk ist konzeptionsgemäß mit mindestens einer Anordnung zum Dämpfen mechanischer Schwingungen des Fahrwerks mit voran beschriebenen Merkmalen ausgebildet.
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Nach einer ersten alternativen Ausgestaltung der Erfindung sind das Fahrwerk als ein Drehgestell mit einem Drehgestellrahmen und die relativ zum Drehgestellrahmen beweglich angeordnete Komponente als ein Wiegeelement zur Verbindung mit einem Wagenkasten ausgebildet.
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Nach einer zweiten alternativen Ausgestaltung der Erfindung sind das Fahrwerk als ein Fahrgestell mit einem Fahrgestellrahmen und die relativ zum Fahrgestellrahmen beweglich angeordnete Komponente als ein Wagenkasten ausgebildet.
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Die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, insbesondere im Hinblick auf den minimalen und an die vorgegebenen Umgebungsbedingungen anpassbaren Bauraum der Anordnung, ermöglicht die Verwendung des Fahrwerks für Niederflur-Fahrzeuge.
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Die erfindungsgemäße Anordnung zum Dämpfen von mechanischen Schwingungen weist zusammenfassend weitere diverse Vorteile auf:
- – minimale Kosten für die Herstellung und Wartung,
- – minimaler Bauraum der Anordnung, wobei der Bauraum an die vorgegebenen Umgebungsbedingungen anpassbar ist,
- – Vorrichtung zum Dämpfen in Dämpfwirkrichtung kürzer als ein üblicher Teleskopdämpfer,
- – Anordnung auch bei sehr begrenztem Bauraum mit hydraulischem Teleskopdämpfer möglich sowie
- – richtungsbezogene Dämpfung, das heißt vertikal oder horizontal und quer zur Fahrtrichtung, wobei die Federung in andere Richtungen nicht oder nur sehr gering beeinflusst wird.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:
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1: Drehgestell mit Drehgestellrahmen und Wiegeelement sowie dazwischen angeordneter Sekundärfederung mit Dämpfung und erfindungsgemäßer erster Anordnung zum Dämpfen von mechanischen Schwingungen in perspektivischer Ansicht,
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2: Drehgestell aus 1 in Draufsicht,
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3a: Schnitt durch das Drehgestell aus 1 und 2 mit Seitenansicht der erfindungsgemäßen Anordnung zum Dämpfen von mechanischen Schwingungen in unausgelenkter Grundstellung,
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3b: Anordnung zum Dämpfen von mechanischen Schwingungen aus 3a in ausgefederter Ausrichtung,
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3c: Anordnung zum Dämpfen von mechanischen Schwingungen aus 3a in eingefederter Ausrichtung,
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3d: Anordnung zum Dämpfen von mechanischen Schwingungen aus 3a in nach links ausgelenkter Ausrichtung,
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3e: Anordnung zum Dämpfen von mechanischen Schwingungen aus 3a in nach rechts ausgelenkter Ausrichtung,
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4a: Drehgestellrahmen und Wiegeelement mit dazwischen angeordneter erfindungsgemäßer zweiter Anordnung zum Dämpfen von mechanischen Schwingungen in perspektivischer Ansicht sowie
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4b: Drehgestellrahmen und Wiegeelement mit dazwischen angeordneter erfindungsgemäßer zweiter Anordnung zum Dämpfen von mechanischen Schwingungen aus 1 in Seitenansicht.
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In den 1 und 2 ist jeweils ein Fahrwerk 1, insbesondere ein Drehgestell 1, mit einem Fahrwerksrahmen 2 und einer relativ zum Fahrwerksrahmen 2 beweglich angeordneten Komponente 5 sowie einer zwischen dem Fahrwerksrahmen 2 und der Komponente 5 angeordneten Sekundärfederung 6 mit einer Dämpfung gezeigt. Das Drehgestell 1 weist folglich als Fahrwerksrahmen 2 einen Drehgestellrahmen 2 und als relativ zum Fahrwerksrahmen 2 beweglich angeordnete Komponente 5 ein Wiegeelement 5 auf. Die Sekundärfederung 6 ist in Kombination mit der Dämpfung zwischen dem Drehgestellrahmen 2 und dem Wiegeelement 5 angeordnet. Die 1 und 2 zeigen zudem eine zwischen dem Drehgestellrahmen 2 und dem Wiegeelement 5 angeordnete Anordnung 10a zum Dämpfen von mechanischen Schwingungen. Aus 1 geht das Drehgestell 1 in einer perspektivischen Ansicht und aus 2 in einer Draufsicht hervor.
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Der Drehgestellrahmen 2 weist zwei jeweils in einer Längsrichtung x ausgerichtete Längsträger 4 auf. Die Längsträger 4 sind über zwei in einer horizontalen Querrichtung y ausgerichtete Querträger 3 miteinander verbunden. Die Querträger 3 sind jeweils an einem ersten Ende mit einem ersten Längsträger 4 und jeweils an einem zweiten Ende mit einem zweiten Längsträger 4 fest unbeweglich gekoppelt. An den Enden der Längsträger 4 sind Ausnehmungen zur Aufnahme nicht dargestellter Räder beziehungsweise Radachsen ausgebildet, welche jeweils über ebenfalls nicht dargestellte Primärfederungen an den Längsträgern 4 des Drehgestellrahmens 2 gehaltert sind.
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Das Wiegeelement 5 ist in vertikaler Richtung z oberhalb der Längsträger 4, über die Sekundärfederung 6 auf den Längsträgern 4 abgestützt angeordnet und erstreckt sich in Querrichtung y im Wesentlichen parallel zu den Querträgern 3. Das sehr stark gekröpft ausgebildete und zwischen den Querträgern 3 angeordnete Wiegeelement 5 liegt mit den Enden im in Längsrichtung x mittleren Bereich der Längsträger 4 auf den Längsträgern 4 auf. Das Wiegeelement 5 ist dabei in vertikaler Richtung z nach unten gekröpft, um Bauraum zwischen den Längsträgern 4 freizugeben. Zwischen den Enden des Wiegeelements 5 und den Längsträgern 4 ist die Sekundärfederung 6 in Form von Schraubenfedern 6 ausgebildet. Die Schraubenfedern 6 sind dabei paarweise angeordnet, wobei jedem Paar der Schraubenfedern 6 ein als Teleskopdämpfer ausgebildeter Vertikaldämpfer 7 zugeordnet ist, um die Schwingungen in vertikaler Richtung z zu dämpfen.
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Das Wiegeelement 5 ist zudem über Wiegelenker 8 mit dem Drehgestellrahmen 2 verbunden.
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Aus den 3a bis 3e geht jeweils ein Schnitt A-A durch das Drehgestell 1 aus den 1 und 2 mit einer Seitenansicht der Anordnung 10a zum Dämpfen mechanischer Schwingungen hervor. 3a zeigt die Anordnung 10a in einer unausgelenkten Grundstellung.
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Die Anordnung 10a ist zwischen dem Wiegeelement 5 und dem Drehgestellrahmen 2 ausgebildet und weist eine Vorrichtung 11a zum Dämpfen auf, welche über ein erstes Drehgelenk 14a am Drehgestellrahmen 2 angeordnet ist. Die sich in der vertikalen Richtung z erstreckende Vorrichtung 11a zum Dämpfen mechanischer Schwingungen ist an einem ersten Ende um eine durch das Drehgelenk 14a in Längsrichtung x verlaufende Drehachse drehbeweglich mit dem Drehgestellrahmen 2 gekoppelt. An einem zweiten Ende ist die Vorrichtung 11a über ein zweites Drehgelenk 15a der Anordnung 10a um eine durch das Drehgelenk 15a in Längsrichtung x verlaufende Drehachse drehbeweglich mit einem ersten Ende eines Umlenkelements 12a verbunden.
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Das als ein Umlenkhebel ausgebildete Umlenkelement 12a ist über drei Drehgelenke 15a, 16a, 17a mit benachbart angeordneten Komponenten verbunden und mit zwei Stegen ausgebildet, welche an jeweils einem ersten Ende in einem vorbestimmten Winkel, insbesondere einen Winkel im Bereich von 40° bis 50°, zueinander zusammengefügt sind. Die Stege des Umlenkelements 12a weisen an den ersten Enden ein gemeinsames Drehgelenk 15a und an den zweiten Enden jeweils ein Drehgelenk 16a, 17a auf. In der unausgelenkten Grundstellung der Anordnung 10a ist einer der Stege in horizontaler Richtung y ausgerichtet, während der andere Steg mit einem Winkel im Bereich von 40° bis 50° zur horizontalen Richtung y angeordnet ist. Da der in der unausgelenkten Grundstellung der Anordnung 10a in horizontaler Richtung y ausgerichtete erste Steg des Umlenkelements 12a, gemäß der Ausführungsform nach 3a, auch im Verhältnis zur Ausdehnung des zweiten Steges sehr kurz ausgebildet ist, weist das Umlenkelement 12a im Bereich des zweiten Drehgelenks 15a der Anordnung 10a als Verbindung zur Vorrichtung 11a ein drittes Drehgelenk 16a der Anordnung 10a als Verbindung zu einem Koppelelement 13a auf. Das dritte Drehgelenk 16a ist am zweiten Ende des kurzen ersten Steges beziehungsweise am zweiten Ende des Umlenkelements 12a ausgebildet. An dem zum ersten Ende distal ausgebildeten zweiten Ende des zweiten Steges, auch als drittes Ende des Umlenkelements 12a zu verstehen, ist das Umlenkelement 12a über ein viertes Drehgelenk 17a mit dem Drehgestellrahmen 2 gekoppelt. Das Umlenkelement 12a ist jeweils um eine durch die Drehgelenke 15a, 16a, 17a in Längsrichtung x verlaufende Drehachse drehbeweglich mit der benachbart angeordneten Komponente verbunden. Die Anordnung der am Umlenkelement 12a ausgebildeten Drehgelenke 15a, 16a, 17a bleibt aufgrund der starren Ausbildung des Umlenkelements 12a unabhängig von der Auslenkung oder Federung der Anordnung 10a zueinander konstant.
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Das als eine Koppelstange beziehungsweise als eine Gelenkstange ausgebildete und im Wesentlichen in der horizontalen Querrichtung y angeordnete Koppelelement 13a erstreckt sich von einem ersten Ende, an welchem das Umlenkelement 12a über das dritte Drehgelenk 16a der Anordnung 10a mit dem Koppelelement 13a verbunden ist, bis zu einem fünften Drehgelenk 18a der Anordnung 10a, welches an einem zweiten Ende des Koppelelements 13a angeordnet ist und das Koppelelement 13a um eine durch das Drehgelenk 18a in Längsrichtung x verlaufende Drehachse drehbeweglich mit dem Wiegeelement 5 verbindet. Das Koppelelement 13a weicht in der unausgelenkten Grundstellung in einem Winkel im Bereich von 5° bis 10° von der horizontalen Querrichtung y ab, kann aber auch in der horizontalen Querrichtung y ausgerichtet sein.
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Die als ein Teleskopdämpfer ausgebildete Vorrichtung 11a zum Dämpfen mechanischer Schwingungen ist in der Grundstellung gemäß 3a in vertikaler Richtung z angeordnet, ist jedoch zum Dämpfen mechanischer Schwingungen des Wiegeelements 5 in Bezug zum Drehgestellrahmen 2 in horizontaler Querrichtung y ausgebildet. Die Vorrichtung 11a ist als ein Querdämpfer beziehungsweise Horizontaldämpfer ausgebildet und vertikal ausgerichtet angeordnet. Die Wirkrichtung ist horizontal. Die Vorrichtung 11a ist als Horizontaldämpfer damit parallel zum Vertikaldämpfer 7 der Sekundärfederung 6 ausgerichtet.
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Mittels des Umlenkelements 12a und des Koppelelements 13a der Anordnung 10a wird die Richtung des Wirkens der Dämpfkraft der Vorrichtung 11a von horizontal in vertikal geändert. Damit ist es möglich, den Teleskopdämpfer, insbesondere in der Ausdehnung der Länge, an den zur Verfügung stehenden Bauraum angepasst anzuordnen. Zum Beispiel wird die Anordnung 10a mit der Vorrichtung 11a bei Niederflur-Straßenbahnen im Bauraum zwischen dem inneren und dem äußeren Faltenbalg untergebracht, welcher insbesondere in der horizontalen Querrichtung y lediglich sehr begrenzt zur Verfügung steht und in vertikaler Richtung z eine größere Ausdehnung aufweist.
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Das Umlenkelement 12a dient dem Umlenken der Kraftrichtung von der horizontalen Richtung y in die vertikale Richtung z, während das Koppelelement 13a zum Entkoppeln der nicht zu dämpfenden Federwegrichtung ausgebildet ist und das vertikale Federn nicht behindert. Das Verhältnis der Übersetzung des Umlenkelements 12a wird durch das Variieren der Ausdehnungen, insbesondere der Hebellängen, des Umlenkelements 12a beziehungsweise der Längen der Stege und des Koppelelements 13a als Anbindung der Vorrichtung 11a zum Dämpfen an das Wiegeelement 5 angepasst. Das Verhältnis der Übersetzung kann folglich durch das Verändern der Längenverhältnisse der Stege beziehungsweise der Abstände zwischen den Drehgelenken 15a, 16a, 17a, und/oder durch das Verändern des Anstellwinkels des Umlenkelements 12a, insbesondere des Winkels zwischen den Stegen, und/oder durch ein Neigen der Vorrichtung 11a variiert werden.
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Die 3a mit der unausgelenkten Grundstellung der Anordnung 10a ist jeweils zur Gegenüberstellung und zum Verdeutlichen der ausgefederten beziehungsweise der eingefederten Ausrichtung der Anordnung 10a sowie der ausgelenkten Ausrichtungen der Anordnung 10a nach den 3b bis 3e zwischen den jeweiligen Endstellungen dargestellt.
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In 3b ist die Anordnung 10a zum Dämpfen von mechanischen Schwingungen aus 3a in einer ausgefederten Ausrichtung dargestellt. Dabei ist das Wiegeelement 5 in Bezug zum Drehgestellrahmen 2 in vertikaler Richtung z vom Drehgestellrahmen 2 weg bewegt, während die Ausrichtung in horizontaler Richtung y nahezu konstant bleibt. Der Abstand zwischen dem Wiegeelement 5 und dem Drehgestellrahmen 2 in vertikaler Richtung y ist maximal. Da das Wiegeelement 5 in der vertikalen Richtung z angeordnet verbleibt, wird das Koppelelement 13a um die durch das fünfte Drehgelenk 18a verlaufende Drehachse entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht. Zudem wird das Koppelelement 13a um die durch das dritte Drehgelenk 16a verlaufende Drehachse entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht. Das Koppelelement 13a weicht in der ausgefederten Ausrichtung in einem Winkel im Bereich von –5° bis –10° von der horizontalen Querrichtung y ab. Das Umlenkelement 12a bleibt in der Ausrichtung in Bezug zur unausgelenkten Grundstellung gemäß 3a und damit in Bezug auf den Drehgestellrahmen 2 und die Vorrichtung 11a unverändert, sodass die Vorrichtung 11a in der Länge, das heißt in vertikaler Richtung y, unverändert bleibt. Die Ausrichtung der Anordnung 10a bezüglich der Drehgelenke 14a, 15a, 17a ändert sich nicht.
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Aus 3c geht die Anordnung 10a zum Dämpfen mechanischer Schwingungen aus 3a in einer eingefederten Ausrichtung hervor. Dabei ist das Wiegeelement 5 in Bezug zum Drehgestellrahmen 2 in vertikaler Richtung z zum Drehgestellrahmen 2 hin bewegt, während die Ausrichtung in horizontaler Richtung y nahezu konstant bleibt. Der Abstand zwischen dem Wiegeelement 5 und dem Drehgestellrahmen 2 in vertikaler Richtung y ist minimal. Da das Wiegeelement 5 in der vertikalen Richtung z angeordnet verbleibt, wird das Koppelelement 13a um die durch das fünfte Drehgelenk 18a verlaufende Drehachse im Uhrzeigersinn gedreht. Zudem wird das Koppelelement 13a um die durch das dritte Drehgelenk 16a verlaufende Drehachse im Uhrzeigersinn gedreht. Das Koppelelement 13a weicht in der eingefederten Ausrichtung in einem Winkel im Bereich von –10° bis –15° von der horizontalen Querrichtung y ab. Aufgrund der konstanten Länge des Koppelelements 13a wird das Umlenkelement 12a in der vertikalen Richtung z bewegt. Das Umlenkelement 12a ist in der Endstellung in einem Winkel im Bereich von 30° bis 40° zur vertikalen Richtung z ausgerichtet. Das Anstellen des Umlenkelements 12a in vertikaler Richtung z bewirkt in Kombination mit den konstanten Ausdehnungen des Umlenkelements 12a ein leichtes Ankippen sowie eine Verlängerung der Vorrichtung 11a. Die Vorrichtung 11a wird dabei jeweils um die durch das erste Drehgelenk 14a und die durch das zweite Drehgelenk 15a verlaufende Drehachse im Uhrzeigersinn gedreht. Die Vorrichtung 11a weicht in der eingefederten Ausrichtung in einem Winkel im Bereich von 1° bis 5° von der vertikalen Richtung z ab.
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3d zeigt die Anordnung 10a zum Dämpfen mechanischer Schwingungen aus 3a in nach links ausgelenkter Ausrichtung. Dabei ist das Wiegeelement 5 in Bezug zum Drehgestellrahmen 2 entgegen der horizontalen Richtung y bewegt, während die Ausrichtung in vertikaler Richtung z, insbesondere der Abstand zwischen dem Wiegeelement 5 und dem Drehgestellrahmen 2 in vertikaler Richtung z, nahezu konstant bleibt. Da das Wiegeelement 5 in der horizontalen Richtung y angeordnet verbleibt, wird das Koppelelement 13a um die durch das fünfte Drehgelenk 18a verlaufende Drehachse entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht. Zudem wird das Koppelelement 13a um die durch das dritte Drehgelenk 16a verlaufende Drehachse entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht. Das Koppelelement 13a weicht in der nach links ausgelenkten Ausrichtung in einem Winkel im Bereich von –1° bis –5° von der horizontalen Querrichtung y ab. Aufgrund der konstanten Länge des Koppelelements 13a wird das Umlenkelement 12a entgegen der vertikalen Richtung z bewegt. Das Umlenkelement 12a ist in der Endstellung in einem Winkel im Bereich von 60° bis 70° zur vertikalen Richtung z ausgerichtet. Das Absenken des Umlenkelements 12a in vertikaler Richtung z bewirkt in Kombination mit mit den konstanten Ausdehnungen des Umlenkelements 12a ein Ankippen sowie eine Verkürzung der Vorrichtung 11a. Die Vorrichtung 11a wird dabei jeweils um die durch das erste Drehgelenk 14a und die durch das zweite Drehgelenk 15a verlaufende Drehachse entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht. Die Vorrichtung 11a weicht in der nach links ausgelenkten Ausrichtung in einem Winkel im Bereich von –5° bis –10° von der vertikalen Richtung z ab.
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In 3e wird die Anordnung 10a zum Dämpfen mechanischer Schwingungen aus 3a in nach rechts ausgelenkter Ausrichtung gezeigt. Dabei ist das Wiegeelement 5 in Bezug zum Drehgestellrahmen 2 in der horizontalen Richtung y bewegt, während die Ausrichtung in vertikaler Richtung z, insbesondere der Abstand zwischen dem Wiegeelement 5 und dem Drehgestellrahmen 2 in vertikaler Richtung z, nahezu konstant bleibt. Da das Wiegeelement 5 in der horizontalen Richtung y angeordnet verbleibt, wird das Koppelelement 13a um die durch das fünfte Drehgelenk 18a verlaufende Drehachse im Uhrzeigersinn gedreht. Zudem wird das Koppelelement 13a um die durch das dritte Drehgelenk 16a verlaufende Drehachse im Uhrzeigersinn gedreht. Das Koppelelement 13a weicht in der nach rechts ausgelenkten Ausrichtung in einem Winkel im Bereich von 5° bis 10° von der horizontalen Querrichtung y ab. Aufgrund der konstanten Länge des Koppelelements 13a wird das Umlenkelement 12a in der vertikalen Richtung z bewegt. Das Umlenkelement 12a ist in der Endstellung in einem Winkel im Bereich von 30° bis 40° zur vertikalen Richtung z ausgerichtet. Das Anstellen des Umlenkelements 12a in vertikaler Richtung z bewirkt in Kombination mit den konstanten Ausdehnungen des Umlenkelements 12a ein Ankippen sowie eine Verlängerung der Vorrichtung 11a. Die Vorrichtung 11a wird dabei jeweils um die durch das erste Drehgelenk 14a und die durch das zweite Drehgelenk 15a verlaufende Drehachse im Uhrzeigersinn gedreht. Die Vorrichtung 11a weicht in der nach rechts ausgelenkten Ausrichtung in einem Winkel im Bereich von 5° bis 10° von der vertikalen Richtung z ab.
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Aus den 4a und 4b gehen jeweils ein Fahrwerksrahmen 2 und eine relativ zum Fahrwerksrahmen 2 beweglich angeordnete Komponente 5 mit zwei zwischen dem Fahrwerksrahmen 2 und der Komponente 5 angeordneten Anordnungen 10b, 10b‘, 10b‘‘ zum Dämpfen von mechanischen Schwingungen, gemäß 4a in perspektivischer Ansicht und gemäß 4b in einer Seitenansicht, hervor. Der Fahrwerksrahmen 2 ist dabei als ein Drehgestellrahmen 2 und die relativ zum Fahrwerksrahmen 2 beweglich angeordnete Komponente 5 ist als ein Wiegeelement 5 eines Drehgestells 1 ausgebildet.
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Die Anordnungen 10b‘, 10b‘‘ sind zwischen dem Wiegeelement 5 und dem Drehgestellrahmen 2 ausgebildet und weisen jeweils eine Vorrichtung 11b‘, 11b‘‘ zum Dämpfen auf, welche an einem ersten Ende über ein erstes Drehgelenk 14b der Anordnung 10b‘, 10b‘‘ am Drehgestellrahmen 2 angeordnet sind. Die sich im Wesentlichen in der horizontalen Richtung y erstreckenden Vorrichtungen 11b‘, 11b‘‘ zum Dämpfen mechanischer Schwingungen sind um eine durch das Drehgelenk 14b in Längsrichtung x verlaufende Drehachse drehbeweglich mit dem Drehgestellrahmen 2 gekoppelt. Die Vorrichtung 11b‘ ist in der unausgelenkten Grundstellung in einem Winkel im Bereich von 15° bis 25° und die Vorrichtung 11b‘‘ in einem Winkel im Bereich von –15° bis –25° von der horizontalen Querrichtung y abweichend angeordnet, wobei die Vorrichtungen 11b‘, 11b‘‘ entgegengesetzt zueinander ausgerichtet sind.
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An einem zweiten Ende sind die Vorrichtungen 11b‘, 11b‘‘ über ein zweites Drehgelenk 15b‘, 15b‘‘ der Anordnung 10b‘, 10b‘‘ um eine durch das Drehgelenk 15b‘, 15b‘‘ in Längsrichtung x verlaufende Drehachse jeweils drehbeweglich mit einem ersten Ende eines Umlenkelements 12b‘, 12b‘‘ verbunden.
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Die jeweils als ein Umlenkhebel ausgebildeten Umlenkelemente 12b‘, 12b‘‘ sind über drei Drehgelenke 15b‘, 16b, 17b‘, 15b‘‘, 17b‘‘ mit benachbart angeordneten Komponenten verbunden und weisen eine abgewinkelte Form auf. Die Umlenkelemente 12b‘, 12b‘‘ sind mit zwei Stegen ausgebildet, welche an jeweils einem ersten Ende in einem vorbestimmten Winkel zueinander zusammengefügt sind. Die Stege des Umlenkelements 12b‘ der Anordnung 10b‘ weisen an den ersten Enden ein gemeinsames Drehgelenk 15b‘ und an den zweiten Enden jeweils ein Drehgelenk 16b, 17b‘ auf, während die Stege des Umlenkelements 12b‘‘ der Anordnung 10b‘‘ an den ersten Enden ein gemeinsames Drehgelenk 17b‘‘ und an den zweiten Enden jeweils ein Drehgelenk 15b‘‘, 16b aufweisen. Die Umlenkelemente 12b‘, 12b‘‘ sind über das dritte Drehgelenk 16b der Anordnungen 10b‘, 10b‘‘ mit einem Koppelelement 13b verbunden. Das dritte Drehgelenk 16b ist jeweils an zweiten Enden eines Steges beziehungsweise am zweiten Ende des Umlenkelements 12b‘, 12b‘‘ ausgebildet. Die Umlenkelemente 12b‘, 12b‘‘ sind jeweils über das vierte Drehgelenk 17b‘, 17b‘‘, welches an einem dritten Ende des Umlenkelements 12b‘, 12b‘‘ angeordnet ist, mit dem Drehgestellrahmen 2 gekoppelt. Die Umlenkelemente 12b‘, 12b‘‘ sind jeweils um eine durch die Drehgelenke 15b‘, 15b‘‘, 16b, 17b‘, 17b‘‘ in Längsrichtung x verlaufende Drehachse drehbeweglich mit der benachbart angeordneten Komponenten verbunden. Die Anordnung der an den Umlenkelementen 12b‘, 12b‘‘ ausgebildeten Drehgelenke 15b‘, 15b‘‘, 16b, 17b‘, 17b‘‘ bleibt aufgrund der starren Ausbildung des Umlenkelements 12b‘, 12b‘‘ unabhängig von der Auslenkung oder Federung der Anordnungen 10b‘, 10b‘‘ zueinander konstant.
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Die jeweils als eine Koppelstange beziehungsweise als eine Gelenkstange ausgebildeten und in der unausgelenkten Grundstellung in der vertikalen Richtung z angeordneten Koppelelemente 13b erstrecken sich von einem ersten Ende, an welchem das Umlenkelement 12b‘, 12b‘‘ über das dritte Drehgelenk 16b der Anordnung 10b‘, 10b‘‘ mit dem Koppelelement 13b verbunden ist, bis zu einem fünften Drehgelenk 18b der Anordnung 10b‘, 10b‘‘, welches jeweils an einem zweiten Ende des Koppelelements 13b angeordnet ist und das Koppelelement 13b um eine durch das Drehgelenk 18b in Längsrichtung x verlaufende Drehachse drehbeweglich mit dem Wiegeelement 5 verbindet.
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Die als Teleskopdämpfer ausgebildeten Vorrichtungen 11b‘, 11b‘‘ zum Dämpfen mechanischer Schwingungen sind in der Grundstellung im Wesentlichen in horizontaler Richtung y angeordnet, jedoch zum Dämpfen mechanischer Schwingungen des Wiegeelements 5 in Bezug zum Drehgestellrahmen 2 in vertikaler Richtung z ausgebildet. Die Vorrichtungen 11b‘, 11b‘‘ sind jeweils als ein Vertikaldämpfer ausgebildet und horizontal ausgerichtet angeordnet. Die Wirkrichtung ist vertikal.
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Mittels der Umlenkelemente 12b‘, 12b‘‘ und der Koppelelemente 13b der Anordnungen 10b‘, 10b‘‘ wird jeweils die Richtung des Wirkens der Dämpfkraft der Vorrichtungen 11b‘, 11b‘‘ von vertikal in horizontal geändert. Damit ist es möglich, die Teleskopdämpfer, insbesondere in der Ausdehnung der Länge, an den zur Verfügung stehenden Bauraum angepasst anzuordnen. Zum Beispiel werden die Anordnungen 10b‘, 10b‘‘ bei Niederflur-Straßenbahnen unter dem Fußboden, insbesondere die Vorrichtungen 11b‘, 11b‘‘ liegend, angeordnet, da der Bauraum unter dem Fußboden speziell in der vertikalen Richtung z sehr begrenzt zur Verfügung steht und in horizontaler Richtung y eine größere Ausdehnung aufweist.
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Die Umlenkelemente 12b‘, 12b‘‘ dienen jeweils dem Umlenken der Kraftrichtung von der vertikalen Richtung z in die horizontale Richtung y, während die Koppelelemente 13b zum Entkoppeln der nicht zu dämpfenden Federwegrichtung ausgebildet sind und das horizontale Federn nicht behindern. Das Verhältnis der Übersetzung der Umlenkelemente 12b‘, 12b‘‘ wird jeweils durch das Variieren der Ausdehnungen, insbesondere der Längen der Stege beziehungsweise Hebel, der Umlenkelemente 12b‘, 12b‘‘ und der Koppelelemente 13b als Anbindung der Vorrichtungen 11b‘, 11b‘‘ zum Dämpfen an das Wiegeelement 5 angepasst. Das Verhältnis der Übersetzung kann folglich durch das Verändern der Längenverhältnisse der Stege beziehungsweise der Abstände zwischen den Drehgelenken 15b‘, 15b‘‘, 16b, 17b‘, 17b‘‘ und/oder durch das Verändern des jeweiligen Anstellwinkels der Umlenkelemente 12b‘, 12b‘‘, insbesondere des Winkels zwischen den Stegen, und/oder durch ein Neigen der Vorrichtung 11b‘, 11b‘‘ variiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrwerk, Drehgestell
- 2
- Fahrwerksrahmen, Drehgestellrahmen
- 3
- Querträger
- 4
- Längsträger
- 5
- Komponente, Wiegeelement
- 6
- Sekundärfederung, Schraubenfeder
- 7
- Vertikaldämpfer
- 8
- Wiegelenker
- 10a, 10b‘, 10b‘‘
- Anordnung
- 11a, 11b‘, 11b‘‘
- Vorrichtung zum Dämpfen
- 12a, 12b‘, 12b‘‘
- Umlenkelement
- 13a, 13b
- Koppelelement
- 14a, 14b
- erstes Drehgelenk Vorrichtung 11a, 11b‘, 11b‘‘ Fahrwerksrahmen 2
- 15a, 15b‘, 15b‘‘
- zweites Drehgelenk Vorrichtung 11a, 11b‘, 11b‘‘ Umlenkelement 12a, 12b‘, 12b‘‘
- 16a, 16b
- drittes Drehgelenk Umlenkelement 12a, 12b‘, 12b‘‘ Koppelelement 13a, 13b
- 17a, 17b‘, 17b‘‘
- viertes Drehgelenk Umlenkelement 12a, 12b‘, 12b‘‘ Fahrwerksrahmen 2
- 18a, 18b
- fünftes Drehgelenk Koppelelement 13a, 13b Komponente 5
- x
- Längsrichtung
- y
- Querrichtung, horizontale Richtung
- z
- vertikale Richtung