DE2231980A1

DE2231980A1 - Ein von einem linearen motor angetriebener und von voneinander unabhaengigen raedern gefuehrter wagen

Info

Publication number: DE2231980A1
Application number: DE2231980A
Authority: DE
Inventors: Shiro Koyanagi
Original assignee: Japan National Railways
Current assignee: Japan National Railways
Priority date: 1971-06-30
Filing date: 1972-06-29
Publication date: 1973-01-18
Also published as: DE2231980B2; FR2143888B1; FR2143888A1; SU553924A3; DE2231980C3; JPS5012927B1; US3807313A; GB1393745A

Description

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmann 2231980 Dr. R. Koenlgsberger - Dlpl.-Phys. R. Holzbauer - Dr. F. Zumstein jun.

PATENTANWÄLTE

T6LEPON: SAMMEL-NR. 228341

TELEX 529979

TELEGRAMME: ZUMPAT POSTSCHECKKONTO: MÜNCHEN 91139

BANKKONTO: BANKHAUS H. AUFHÄUSER

8 MÜNCHEN 2,

BRÄUHAUSSTRASSE 4/III

3/ti , 47284/71

Japanese National Railways, lokyo/Japan

"Ein von einem linearen Motor angetriebener und von

voneinander unabhängigen Rädern geführter Wagen,"

Die Erfindung betrifft einen von einem linearen Motor angetriebenen und von voneinander unabhängigen Rädern geführten Wagen, der mit Geschwindigkeiten über 350 km/h ohne Schwingungen und ohne eine Verringerung des Haftungskoeffizienten laufen kann, und bei dem an der Unterseite des Wagenrahmens in !Längsrichtung mit Aufhängestangen ein Einbaurahmen befestigt ist. An diesem Einbaurahmen sind eine Pahrzeugspule, die einen linearen Motor bildet, und Pührungsräder angebracht* Die Fahrzeugspule ist so angeordnet, daß es durch eine elektromagnetische Kopplung

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mit einer dritten Schiene, die in Richtung der Längsachse in dem Gleis liegt, möglich ist, den Wagen durch den linearen Motor anzutreiben. Die führungen sind jeweils unter dem Einbaurahmen vorne und hinten relativ zur Fahrtrichtung und zum Führen in Kontakt mit beiden Seiten der dritten Schiene angeordnet. An der Unterseite des ·Wagenrahmens, näher zur längsachse des V/agens als zu den Führungen, sind voneinander unabhängige Räder in symmetrischen Stellungen um die Achse der relativen Richtung der Wagenbewegung elastisch in vertikaler Richtung, jedoch "starr in horizontaler Richtung aufgehängt, angebracht.

Die Führungen, die relativ zur Fahrtrichtung des Wagens vorne angebracht sind,und die entsprechenden unabhängigen Räder sind durch Führungsarme miteinander verbunden. Dabei schneiden sich die zwei Führungsarme in einem Punkt an einem Ort jenseits des Führungsrades und auf der Achse der relativen Richtung der Viagenbewegung. Also kann durch die Annahme voneinander unabhängiger Räder, durch die Verbindung der Führungsräder durch Führungsarme, wie oben ausgeführt, mit den voneinander unabhängigen Rädern, wodurch einer seitlichen Verschiebung des Wagens beim Fahren entgegengewirkt und die Stellung der Längsachse des Wagens wiederhergestellt oder wiedergewonnen wird, durch Verhinderung der Vibration des V/agens durch die Begrenzung der Zusammensetzung der freien Bewegung eines fahrenden V/agens durch die Reibungskraft zwischen Rad und Schiene (Gleitkraft) und durch die Verwendung eines Linearmotorantriebssystems ein stabiler Lauf bei hohen Geschwindigkeiten über 350 km/h ohne Schwingung des Wagens und ohne Schwierigkeit mit dem Haftungsantrieb sichergestellt werden.

Schienenfahrzeuge mit der herkömmlichen Art der Radaufhängung sind auf Rädern gelagert, die auf Schienen laufen. Folglich wird den Rädern ein Drehmoment verliehen, damit sie längs der Schienen laufen, und der Antrieb wird durch die Haftung zwischen Rädern und Schienen bewirkt. Wenn jedoch Schienenfahrzeuge mit einer solchen Art von Radaufhängung bei Geschwindigkeiten über

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350 km/h betrieben werden, sinkt die Haftung, während es schwierig wird, Schwingungen zu vermeiden. Dementsprechend kann ein stabiler Lauf nicht sichergestellt werden.

Yon den zwei oben erwähnten Schwierigkeiten kann das Absinken der Haftung z.B. dadurch vermieden werden, daß ein bekanntes Linearmotor-Antriebssystem verwandt wird, jedoch besteht das Problem der Schwingung weiter.

Die hier erwähnte Schwingung ist eine Art einer in einem Schienenfahrzeug selbst erregten Schwingung. Im Grunde genommen entspricht sie der Erscheinung der Drehbewegung einer Radachse (oder eines ¥agens)um die senkrechte Achse, wobei die Übersetzung dieser Bewegung in eine seitliche Bewegung durch die zwischen Rad und Schiene erfolgt.

Eine solche, selbsterregte Schwingung bildet kein großes Problem, solange die Laufgeschwindigkeit gering ist, jedoch wenn z.B. die Geschwindigkeit 350 km/h übersteigt, tritt eine Schwingung auf, die die Stabilität während des Hochgeschwindigkeitsbetriebes unmöglich macht.

Im Hinblick auf die Nachteile des Radaufhängungssystems ist es das Ziel der vorliegenden Erfindung, einen durch voneinander unabhängige Räder geführten Wagen zu konstruieren, der stabil ohne Verringerung der Haftung und ohne·Schwingung bei Geschwindigkeiten über 350 km/h laufen kann.

Der erfindungsgemäße Schienenfahrzeugwagen ist dadurch gekennzeichnet, daß er keine Verringerung der Haftung und kein Auf-:· treten von Schwingungen während des Laufes zeigt, was beides dadurch ermöglicht wirdi daß ein Mchthaftungs-Antriebssystem verwandt wird, bei dem in Kombination ein linearer Motor und voneinander unabhängige Räder oder vorzugsweise voneinander unabhängige, zylindrische Räder verwandt werden, um das Fahrzeug zu tragen, wobei Führungsräder, die in- Fahrtrichtung vorne am

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Wagen aufgehängt sind, mit den entsprechenden, voneinander unabhängigen Rädern durch Führungsarme verbunden sind. Dadurch wird die Rückstell- oder Wiedereinsetzfunktion des Wagens von seiner seitlichen Verschiebung zurück zur axialen Stellung auf dem Gleis erzeugt.

Bei dem erfindungsgemäßen Wagen ist ein Einbaurahmen durch Aufhängestangen an der Unterseite des Fahrzeugrahmens in Längsrichtung angebracht. An diesem Einbaurahmen sind eine Fahrzeugspule, d.-h. ein Teil eines linearen Motors, und Führungsräder angebracht. Die Fahrzeugspule ist so angeordnet, daß es durch die elektromagnetische Kopplung mit einer dritten Schiene, die in Richtung der Längsachse im Gleis liegt, möglich ist, den Wagen durch den linearen Motor anzutreiben. Die Führungsräder sind an der Unterseite des Einbaurahmens vorne und hinten relativ zur Fahrtrichtung des Wagens angebracht und zum Führen in Eontakt mit beiden Seiten der dritten Schiene angeordnet. An dem Wagenrahmen sind voneinander unabhängige Räder oder vorzugsweise voneinander unabhängige zylindrische Räder zwischen z.B. vorderen und hinteren Führungsrädern angebracht. Zum Halten des Wagens sind zwei Sätze dieser unabhängigen Räder eingebaut, von denen jeder Satz symmetrisch um die Fahrtachse des Wagenrahmens elastisch in vertikaler Richtung, jedoch starr in horizontaler Richtung angebracht ist. Die Führungen, die relativ zur Richtung der Wagenbewegung vorne angeordnet sind und die entsprechenden, unabhängigen Räder, d.h. diejenigen, die vorne und näher zu den Führungsrädern angebracht sind, sind durch Führungsarme miteinander verbunden.

D aibei bildet der Schnitt der zwei Führungsarme einen Punkt an einem Ort jenseits des Führungsrades auf der Achse der Richtung der Wagenbewegung.

Also wird es durch die Verwendung voneinander unabhängiger Räder, durch die, wie oben ausgeführt, Verbindung der Führungsräder mit

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J ' &&& unabhängigen Rädern durch Führungsarme, und durch, die Er-V zeugung der Rückstell- und Wiedereinsetzf unkt ion des Wagens von

einer seitlichen Verschiebung zurück zur Stellung der Achse / in Längerichtung während des Laufes und damit der Begrenzung der Zusammensetzung der freien Bewegung des Wagens durch die Reibungskraft zwischen Schiene und Rad (Gleitkraft) möglich, das Auftreten von Schwingungen zu unterdrücken.

/ Bie vorliegende Erfindung "besteht in einer verbesserten Wagen-

i konstruktion in einem Schienenfahrzeugwagen, bei der die Yer-

/ Wendung eines kombinierten Aufbaus vorgesehen ist, der aus

j einem linearen Motor und voneinander unabhängigen Rädern be-

\ steht, wobei Führungsrader, die die dritte Schiene berühren

I können, sich an Achsen befinden und elastisch an einem Einbau-

I raihmen und an den voneinandner unabhängigen Rädern durch I¹Uh-

I rungsarme angebracht sind, und wobei die unabhängigen Räder

/ elastisch in senkrechter Richtung, jedoch starr in waagerechter liehtung aufgehängt sind.

Im folgenden wird anhand der beigefügten Zeichnung eine beispielsweise, bevorzugte Ausführungsform der Erfindung näher erläutert.

Fig.1a zeigt einen Seitenriß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 1-b ist eine Fig. 1a entsprechende TTnt er ansicht.

Fig. 1c ist eine Fig. 1a entsprechende Torderansicht.

Fig. 1d ist eine Schnittansicht längs der Linie Id-Id in Fig. 1b.

Fig. 2 ist eine vergrößerte Seitenansicht einer anderen Ausführung sform einer Führung.

Fig. 3a ist eine Seitenansicht, die den Aufbau eines Schienenfahrzeugrades der bekannten Art mit sich verjüngender Lauffläch© erläutert.

Fig. 3b ist eine Seitenansicht, die ein Beispiel eines zylinRades zeigt, das als erfindungsgemäßes, unabhängiges

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Rad verwandt wird.

Fig. 3c ist eine Seitenansicht, die Räder erläutert, die zu der in Pig. 3b gezeigten Kategorie von zylindrischen Rädern gehören.

Mg.4^-St eine vergrößerte Schnittansicht eines Beispiels für die Verbindung des Endes eines Führungsarmes und eines unabhängigen Rades, entsprechend den Fig. ta bis te..

Fig. 4b ist eine Draufsicht, die den Verbindungs- und Lösemechanismus des Führungsarmes erläutert.

Im folgenden wird anhand der Fig. 1a bis 3c und 4a und 4b der Aufbau eines erfindungsgemäßen, durch voneinander unabhängige Räder geführten Wagens beschrieben.

In den Fig. 1a bis 1d ist mit 9 der Wagenrahmen bezeichnet, dessen oberer Teil in herkömmlicher Weise durch"eine Achsfeder 10 mit einem Körper V,- wie in den Fig. 1a, 1c und Id erläutert,, verbunden ist. Von der Unterseite des Wagensrahmens 9 hängt in Richtung der Längsachse unter Verwendung der Aufhängestangen L|, L₂, ^-J¹J I^^{1 e}*ⁿ Einbaurahmen 71 mit einem Querschnitt in Form eines nach unten gekehrten U herab.

Bei der vorliegenden Ausführungsform sind das vordere und das hintere Ende des Einbaurahmens 71 so konstruiert, daß sie um die gleiche Strecke über den Wagenrahmen 9 hervorragen. Die Breite des Einbaurahmens 71 ist geringer als' die des Wagenrahmens 9. Im freien Zustand sind beide Seiten des Einbaurahmens 71 annähernd symmetrisch zu der Längsachse des Wagenrahmens 9 angeordnet.

An der Unterseite des Einbaurahmens 71 in der Richtung der Längsachse sind Fahrzeugspulen 11,11' mit einem bestimmten Abstand voneinander befestigt. Diese Spulen 11,11' bilden einen bekannten linearen Motor und sind so angebracht, daß beide Seiten der dritten Schiene 8 in Richtung der Längsachse in dem Gleis liegen, und daß die einander gegenüberliegenden Stirnflächen der Spulen

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BAD ORiGINAL

horizontal durch einen bestimmten Spalt getrennt sein können. In diesem Falle ist es eine bekannte Tatsache, daß der Wagen durch den linearen Motor angetrieben werden kann, unabhängig davon, ob die dritte Schiene 8 oder die Fahrzeugspulen.11,11' auf die Primärseite genommen sind, und ob die dritte Schiene und die Fahrzeugspule 11 in gegenüberliegenden Stellungen horizontal oder vertikal voneinander getrennt sind. Die vorliegende Ausführungsform erläutert ein Antriebssystem des !Typs mit vertikaler Anordnung, bei dem die Fahrzeugspule 11 auf die Primäarseite und die dritte Schiene 8 auf die Sekundärseite genommen sind. An den beiden Innenseiten des Einbaurahmens 71 in der relativen Richtung der Wagenbewegung vorne sind, wie in Fig. 1c erläutert, annähernd symmetrisch zu der dritten Schiene 8 die Achslager 7SB₁, 7SB₂, 7 SB- und 7 SB. für die Achsen 7S und 7S^! der Führungsräder 7a bis 7b¹ jeweils durch die Federn 17,18, 19 und 20 angebracht. Die Führungsräder 7a bis 7b¹ werden drehbar durch eine bestimmte Kraft der Federn 17 bis 20 unter Druck gesetzt, so daß sie die beiden entsprechenden Seiten der dritten Schiene 8 berühren. An dem in der relativen Fahrtrichtung des Wagens 9 hinteren Ende des Einbaurahmens 71 sind, wie in Fig. 1b gezeigt, ebenfalls Führungsräder 7c bis 7d' in derselben symmetrischen Anlage, wie „oben am vorderen Ende des Einbaurahmens angeordnet, wobei die zentrale Achse des Wagens die Symmetrielinie bildet. Wie in Fig. 2 erläutert, ist es möglich, eine Führung 7¹ mit einer Kufe, wie einem Schuh 7", der an den gegenüberliegenden Flächen der dritten Schiene 8 gleiten kann, anstelle von Führungsrädern 7a bis 7d^r, wie sie in den Fig. 1b bis 1d vorgestellt werden, zu verwenden. Eine schuhähnliche Kufe 7" kann z.B. aus einem Chrommolybdänstahl hergestellt sein. In den Fig. 1a bis 1c und 2 sind dieselben Teile durch dieselben Bezugsziffern bezeichnet. Nebenbei entspricht in Isn Fig. 1b und 1d 7c¹ 7a¹, 7c (nicht gezeigt) 7a, 7d^f 7b¹, 7d 7b, 7SB₃ und 7SB. 7SB^,7SB^, sowie 7SB₁ und 7SBg (nicht gezeigt) 7SB₁ und 7SB₂ jeweils.

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Unter den beiden Außenseiten des Einbaurahmens 71 in der relativen Fahrtrichtung des Wagenrahmens 9 sind Jeweils zwei, d.h. insgesamt vier unabhängige Räder 1a bis 1d in annähernd symmetrischen Stellungen zu der Längsachse des Wagens angebracht, so daß sie den Wagen tragen können.

Wie in Pig. 1 gezeigt, sind die Achslager 2a,2a¹, 2b,2b^! der unabhängigen Räder 1a und 1b durch Federn 13,14,15 und 16 an den entsprechenden Teilen des Wagens 9 angebracht, und die Räder können auf den Schienen 3 entlangrollen, die auf dem Gleis T liegen.

Die unabhängigen Räder 1c,1d sowie 1a und 1b sind an geeigneten Teilen des Wagens angebracht. Die Achslager 2a bis 2c, 2a¹ bis 2c¹, 2b¹ bis 2d', 2b bis 2d, die entsprechend in derselben re^ lativen Bewegungsrichtung angeordnet sind, wie die unabhängigen Räder, wie 1a und 1c und 1b und 1d in Pig. 1b, sind fest mit den'Mittelpunkten 23a bis 23b durch z.B. hochstarre Blattfedern 21a, 22a, 21b, 22b, 21c, 22c, 21d, 22d verbunden, und diese Mittelpunkte 23a bis 23b sind jeweils mit den gegenüberliegenden Wagenflächen verbunden. Damit ist jedes unabhängige Rad relativ zum entsprechenden Teil des Wagenrahmens 9 elastisch in senkrecht ter Richtung, jedoch starr in horizontaler Richtung aufgehängt. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden zylindrische Räder als unabhängige Räder verwandt. Zylindrische Räder sind als Räder mit Laufflächen definiert, die so geformt sind, daß, wenn die Mittellinie der Radachsen von der Achse des Wagens abweicht und sich zu einer Seite neigt, kein Unterschied im Radius auftreten kann. Die Pig. 3b, 3c erläutern einige Beispiele der oben genannten zylindrischen Räder, die Räder 1a,1b in Pig. 3b weisen eine Lauffläche 1 auf, die insgesamt denselben Radius hat, und die Räder 1a¹, 1b' in Pig. 3c weisen ein Laufflächenprofil 1· auf, das symmetrisch zu einer Neutrallage ausgebildet ist. Die Pig. 3ü und 3c erläutern geflanschte Räder, jedoch hat das Vorhandensein oder Nlchtvorhandensein eines Flansches P keine direkte Beziehung zu der vorliegenden Erfindung.

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Die Mittelpunkte in vertikaler Richtung der Achsen 7S, 7S¹ der Führungsräder 7a bis 7b¹, die in relativer Richtung der Wagenbewegung vorne angeordnet sind, und die entsprechenden Punkte der inneren Achslager 2a¹, 2b¹ der unabhängigen Räder, die in der relativen Richtung der Wagenbewegung angeordnet sind, sind jeweils durch Führungsarme 12a, 12b gekoppelt, die aus Gelenkmechanismen bestehen. Dabei sind ein Ende des Führungsarmes 12a und die entsprechende Führungsradachse 7S, wie in Fig. 4a gezeigt, drehbar durch irgendein elastisches Glied S (Feder), wie einem Antivibrationsgummi mit einem bestimmten Elastizitätsmodul aneinander befestigt. Ein Kugellager B ist zwischen den inneren Rand des Endes des Führungsarmes 12a und den äußeren Rand des elastischen Gliedes S, ein Kugellager·B¹ zwischen den

\ , inneren Rand des elastischen Teiles und den äußeren Rand der ₍ Achse 7S eingefügt, und die Kugellager B und B¹ sind in be- ^ kannter Weise drehbar in Schlitzen angeordnet, die an den ent- : sprechenden äußeren und inneren Rändern ausgebildet sind. Auf it dieselbe Weise ist ein Ende des Führungsarms 12b ebenfalls drehj bar an der entsprechenden Führungsradachse 7S¹ angebracht. Die

unabhängigen Räder 1a und 1b sind symmetrisch zu der Längsachse ■■; des Wagens angeordnet, während die Achslager 2a¹ und 2b¹ an der : Außenseite der unabhängigen Räder 1a und 1b in symmetrischen Stellungen zur Laufachse des Wagens angeordnet sind. Damit sind im freien Zustand die Führungsarme 12a und 12b ebenfalls grob symmetrisch zur Laufachse des Wagens angeordnet. In diesem Fall ist der Schnittpunkt P der Führungsarme 12a und 12b so ausgebildet, daß er sich in der relativen Richtung der Wagenbewegung A jenseits der Führungsräder 7a¹, 7b¹ befindet. Die inneren Achslager 2c^f, 2d' der unabhängigen Räder 1c bis 1d, die in der relativen Richtung der Viagenbewegung hinten angeordnet sind, können auf ähnliche Weis.e durch die entsprechenden Achsen der Führungsräder 7c, 7d' und die Führungsarme 13a, 13b gekoppelt werden. Was die Führungsarme 12a, 12b, 13a, 13b anbetrifft, so werden diejenigen, die relativ zur Bewegungsrichtung vorne angeordnet sind, in gekoppeltem Zustand gehalten, während die-

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- ίο -

jenigen am hinteren Ende ungekoppelt sind. In Fig. 1a bezeichnet h ein Loch, das in den Teil des Einbaurahmens 71 gebohrt ist, durch den die Führungsarme 12a und 13b hindurchführen.

Ein Beispiel für einen Mechanismus, bei dem die Kopplung zwischen den Führungsrädern und den unabhängigen Rädern in Abhängigkeit von der Änderung in der Richtung der Wagenbewegung durch Führungsarme fester gemacht oder gelockert wird, wird in Fig. 4b erläutert. In diesem Fall wird ein bekannter hydraulischer Druckmechanismus PS zum Zweck der Erzeugung des Kupplungsdruckes und der Entkupplung verwandt. In Fig. 4b ist ein Ende eines Kolbens PS drehbar z.B. durch einen Stift 12a¹ an dem entsprechenden Achslager 2a z.B. eines unabhängigen Rades 1a angelenkt. Das andere Ende einer Stange 12a, die der Kolbenstange des Kolbens PS entspricht, ist drehbar an der Achse 7S des entsprechenden Führungsrades 7a,7a¹ angebracht, wie es in Fig. 4a gezeigt ist.

Wenn es bei dem oben beschriebenen Mechanismus, bei dem Führungsarme verwandt werden, erwünscht ist, den Kupplungsdruck zu halten, so geschieht dies durch den Betrieb einer hydraulischen Drucksteuerungsvorrichtung (nicht gezeigt), die auf dem Fahrzeug befestigt ist,und gemäß einem bekannten Verfahren wird Öl durch die Löcher h^ und hp in die Kammern P.. und Pp des Kolbens PS geleitet, wodurch ein hydraulischer Druck zum Aufrechterhalten des Kopplungsdruckes erzeugt wird. Wenn es erwünscht ist, den Druck zu lösen, so wird auf dieselbe bekannte Weise das Öl durch die Löcher h^ und hg abgelassen, wodurch der Druck gelöst wird.

Auf diese Weise kann der Zweck der Erfindung, wie später be- ■ schrieben, dadurch erreicht werden, daß in Abhängigkeit von der relativen Richtung der Wagenbewegung der festgekoppelte Zustand der Führungsarme, die in der relativen Richtung der Bewegung vorne angeordnet sind, gehalten wird, und der Führungsarm, der hinten angeordnet iat_f ungekoppelt ist. In der oben beschriebenen Ausführungsform sind die Führungsarme 12a bis 13b, die je-

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weils als Gelenkstangen für die Führungsräder 7a bis 7d dienen, zwischen die Achslager der entsprechenden unabhängigen Räder eingefügt, jedoch können die Führungsarme, die dem oben genannten Zweck dienen, falls notwendig, an geeigneten Stellen zwischen die Führungsräder und den Wagenrahmen eingefügt werden. Obwohl es nicht gezeigt ist,·ist ein Wagen des gleichen Aufbaus und der gleichen Gestalt wie der oben beschriebene, relativ zum Verlauf des Fahrzeuges rückwärts in einer genau .symmetrischen Stellung zur Längsachse des Fahrzeuges aufgestellt. Mit anderen Worten läuft das Fahrzeug auf diesen zwei Wagen, die darunter vorne und hinten montiert sind.

Im folgenden wird das Fahrverhalten des Wagens beschrieben, der - wie in den Fig. 1 bis 4b erläutert - vorne installiert ist, jedoch weist der rückwärtige Wagen das absolut gleiche Verhalten wie der vordere auf.^ Damit kann die Ausführung dieser zwei Wagen das Fahrzeug zum Laufen bringen, wobei sich, wie später beschrieben wird, die Auswirkung der vorliegenden Erfindung zeigt.

Da bei dieser Konstruktion der erfindungsgemäße Wagen durch einen bekannten Linearmotor angetrieben wird, der durch eine dritte Schiene, die in der Richtung der Bewegung des Wagens in dem Gleis liegt und durch die Fahrzeugspule 11 gebildet wird, die auf dem Wagen befestigt ist, tritt keine Verringerung der Haftung auf, wie sie bei einem Wagen mit einer herkömmlichen Radaufhängung bei einem Lauf mit hoher Geschwindigkeit auftritt. Dabei sind die Führungsräder 7a bis 7b¹, die zum Führen in Berührung mit beiden Seiten der dritten Schiene 8 unter einem bestimmten Federdruck angeordnet sind, an dem Einbaurahmen 71 durch Federn 17 bis 20 angebracht, während der Einbaurahmen 71 mit. dem Wagenrahmen 9- durch die Stangen L^, Lp, L-j¹, Lp¹ verbunden ist," die symmetrisch zur Achse der relativen Richtung der Wagenbewegung vorne und hinten befestigt sind. Daher dienen die Führungsräder 7a bis 7d' dazu, die Fahrzeug-

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spule 11 sowie den Wagen zu führen.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung, "bei der unabhängige Räder verwandt werden, liegt darin, daß,anders als bei einem herkömmlichen Schienenfahrzeug, das mit einem Rad mit einer sich verjüngenden Lauffläche ausgerüstet ist und bei dem die Räder durch eine Achse gekoppelt sind, die selbsterregte Vibration des Fahrzeuges während des Laufes überhaupt nicht oder höchstens geringfügig auftritt.

Pig. 3a ist eine Seitenansicht, die ein bekanntes Schienenfahrzeugrad 1a",1b" erläutert, das ein sich verjüngendes Laufflächenprofil 1" aufweist. Bei diesem Rad 1a",1b" ist die Lauffläche 1", die an dem äußeren Rand des Flansches F des Rades 1a",1b" ausgebildet ist, in einer solchen Form verjüngt, daß der Radradius nach außen anwachsend abnimmt. Darüberhinaus weist ein herkömmliches Schienenfahrzeug ein Paar von Rädern 1a",1b" mit dem oben genannten Profil auf, die durch die Achse Sh gekoppelt sind. Wenn das Fahrzeug fährt, ist damit der radiale Unterschied an dem verjüngten Teil des Rades derart, daß die freie Bewegung der Räder 1a",1b" zusammengesetzt wird mit der Reibungskraft zwischen Schiene und Rad (Gleitkraft), und als Folge davon wird die sogenannte selbsterregte Vibration erzeugt.

Um eine solche zusammengesetzte Erscheinung soweit als möglich zu vermeiden, wird erfindungsgemäß als die beste Lösung vorgeschlagen, ein unabhängiges Rad einzuführen, dessen Lauffläche wie oben in Zusammenhang mit den Fig. 3b und 3c genannt, ausgebildet ist. Die Einführung eines unabhängigen Rades mit einem solchen Laufflächenprofil wird die Möglichkeit vermeiden, daß die freie Bewegung eines laufenden Wagens mit der Reibungskraft (Gleitkraft) zwischen Rad und Schiene zusammengesetzt wird. Damit kann die Vibration, und damit eines der Probleme beim Lauf eines Wagens mit einer herkömmlichen Radauf-

hängung bei einer hohen Geschwindigkeit ausgeschaltet werden.

Wie oben beschrieben, kann die zylindrische Ausbildung der unabhängigen Räder 1a bis 1d einen der Faktoren der Vibration ausschalten, jedoch hat dieses das folgende Problem zur Folge. Wenn nämlich die zylindrischen Räder, wie in den Pig. 3b und 3c erläutert, als unabhängige Räder verwandt werden, läuft der Wagen, wobei er sich zu einer Seite neigt, wenn nicht ein Rückstellmechanismus vorgesehen ist, der ihn zur Mitte des Gleises zurückbringt. Die Folge ist, daß eine erzwungene Vibration des Wagens infolge der GIe is:unr egelmäßigke iten auftritt und infolgedessen ein Verschleiß der Räder erzeugt wird, der wahrscheinlich zur Zerstörung des Gleises führt. Um ein solches Problem erfindungsgemäß zu vermeiden, sind die Achsen 7a bis 7s¹ z.B. der Führungsräder 7a bis 7b¹ in der relativen Richtung der Wagenbewegung vorne, und die inneren Achslager 2a',2b' der unabhängigen Räder 1a,1b, die auch vorne angebracht sind, durch Führungsarme 12a und 12b miteinander gekoppelt, wodurch die Funktion, den laufenden Wagen wieder in die Mitte des Gleises zurückzustellen oder wieder einzusetzen, erzeugt wird. Bei dieser Anordnung ist es dem Wagen 9 während des Laufes möglich, eine Drehversetzung um den Schnittpunkt P der Führungsarme 12a,12b durchzuführen.

Der Schnitt P ist so ausgebildet, daß er einen Punkt an einem Ort jenseits der Führungsräder 7a bis 7b¹ auf der Achses des Wagens bildet. Zusätzlich sind die unabhängigen Räder 1a bis 1d an dem Wagen 9 durch die Federn 13 bis 16 aufgehängt. Wenn daher der Wagen 9 während des Laufes eine seitliche Versetzung durchführt, macht er zur gleichen Zeit eine Drehversetzung um die vertikale Achse. Dabei ist die Richtung der Wagenversetzung entgegengesetzt zu der Richtung der Wagenbewegung, und dementsprechend tritt ein Schlupf zwischen- Rad und Schiene 3 auf. Dieser Schlupf wirkt als Rückstellkraft, um die seitliche Versetzung zu überwinden, und folglich kann der laufende Wagen zur Gleismitte zurückgestellt werden. Wenn jedoch die Bewegung

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eines laufenden Wagens durch die oben genannten Führungsarme 12a,12b begrenzt ist, wird die freie Bewegung des Wagens . wahrscheinlich durch die Reibungskraft zwischen Rad und Schiene zusammengesetzt. Obwohl sie sich von der Vibration bei einem herkömmlichen Wagen unterscheidet, wird eine selbsterregte Schwingung erzeugt,die dadurch verhindert werden kann,daß eine geeignete Elastizitätskonstante für das elastische Glied S,wie einem Anti-Vibrationsgummi,wie in Fig.4a erläutert,gewählt wird, durch das ein Ende der Führungsarme 12a,12b mit den Führungsradachsen 7S,7S' gekoppelt wird.

Die oben beschriebene Ausführungsform betrifft den Fall, daß die Führungsräder 7a bis 7b' in den Fig 1a bis 1d an dem in der relativen Richtung der Wagenbewegung vorderen Ende angeordnet sind, jedoch wird eine ähnliche Wirkung auch in dem Falle erhalten, daß die Führungsräder 7c bis 7d' in Hinblick auf das vordere Ende des Wagens in der relativen Richtung.seiner Bewegung angeordnet sind, und vorgesehen ist, daß die Führungsräder 7c bis 7d' durch die Führungsarme 13a,13b mit den unabhängigen Rädern 1c,1d in einem gespannten Zustand gekoppelt sind. In diesem Fall jedoch werden, wie oben erwähnt, die Führungsarme 12a,12d in einem entkoppelten Zustand gehalten.

Weiterhin sind erfindungsgemäß der Einbaurahmen 71» die an der Unterseite dieses Rahmens in der Mitte befestigte Fahrzeugspule 11 und die Führungsräder 7a bis 7d' durch die Aufhängestangen L.,Lp,!.',Lp' mit dem Wagen 9 verbunden. Daher wird das Gewicht dieser Führungsräder 7a bis 7d und der Fahrzeugspule 11 auf die Federn 13 bis 16 übertragen. Wenn dabei die Schnittpunkte der Aufhängestangen L.. ,L₂,L^ ' ,L₂ ¹ derart sind, daß sie auf einen Punkt auf der senkrechten Achse fallen, der so hoch wie möglich über der Achse der Wagenbewegung liegt, oder wenn vorzugsweise diese Stangen in einem freien Zustand parallel zueinander ohne Schnittpunkte oder in unendlicher Höhe angeordnet sind, kann die Bewegung des laufenden Wagens von der

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Bewegung des Einbaurahmens 71 getrennt werden, was für den Lauf "bei einer hohen-Geschwindigkeit des erfindungsgemäß konstruierten Wagens wünschenswert ist.

Damit wird erfindungsgemaß die Schwierigkeit des Haftungsantriebs, der beim Betrieb von Schienenfahrzeugen bei Geschwindigkeiten über 350 km/h erprobt wurde, dadurch überwunden, daß ein Linearmotorantriebs-System eingeführt wird. Da inzwischen der Fahrzeugteil des Linearmotors an der Unterseite der Wagenmitte befestigt ist, sind unabhängige Räder eingeführt worden, wodurch der Einbau einer Achse überflüssig gemacht wurde.

Wie oben beschrieben,sind die Führungsräder und die zylindrischen, unabhängigen Räder durch Führungsarme miteinander gekoppelt, wodurch eine Vibration verhindert wird. Darüberhinaus sind die Bewegung eines laufenden Wagens und die Bewegung des Einbaurahmens soweit als möglich voneinander isoliert. Dadurch wurde die Konstruktion eines Wagens realisiert, der völlig stabil bei hoher Geschwindigkeit laufen kann.

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Claims

Patentansprüche

1.j Ein von einem linearmotor angetriebener, geführter Wagen mit voneinander unabhängigen Rädern, gekennzeichnet durch einen Einbaurahmen, der an dem Wagenrahmen durch Aufhängestangen befestigt ist, wobei in den Einbaurahmen ein Fahrzeugteil eines Linearmotors und Führungen eingebaut sind, der Fahrzeugteil eines Linearmotors an dem Wagen in Längsrichtung angebracht ist,und die Führungen in Führungskontakt mit beiden Seiten der dritten Schiene, die längs der Achse des Gleises liegt, in der Richtung des Wagenverlaufs vorne und hinten angebracht sind, und durch zylindrische, unabhängige Räder, die an der Unterseite des Wagenrahmens in symmetrischen Stellungen zur Längsachse des Wagens elastisch in vertikaler Richtung, jedoch starr in horizontaler Richtung aufgehängt sind, wobei die zylindrischen, unabhängigen Räder durch Achslager mit dem in Richtung der Bewegung vorderen Ende des Wagenrahmens durch Führungsarme verbunden sind, und der Schnitt der Führungsarme einen Punkt an einem Ort jenseits der Führung auf der Achse der Wagenbewegung bildet.

2. Wagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnitt eines Paares von Aufhängestangen, die den Einbaurahmen und den Wagenrahmen verbinden, d.h. das elastische Aufhängezentrum des Einbaurahmens hoch genug angeordnet ist, um die Bewegung des Wagenrahmens soweit als möglich während des Laufes von der Bewegung des Einbaurahmens zu isolieren.

J. Wagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinheit so konstruiert ist, daß sie nicht nur als Führung für den Wagen, sondern auch als Führung für den

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Fahrzeugteil des Linearmotors dienen kann.

ι 4. Wagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch an dem in Richtung der Bewegung hinteren Ende des Wagens Füh-] rungsarme vorgesehen sind, wodurch es möglich wird, daß in \ Abhängigkeit der Änderung der Bewegungsrichtung eines laufenden Wagens die Kopplung der Führungen und der unabhängi_r gen Räder durch die Führungsarme am hinteren Ende des Wagens gelockert wird.

5· Wagen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplung und die Entkopplung der Führungsarme durch den hydraulischen Druck in einer hydraulischen Vorrichtung, die an den Führungsarmen angebracht ist, bewirkt wird.

6. Wagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fahrzeugspule an dem Einbaurahmen angebracht und so ange-■ ' ordnet ist, daß durch die elektromagnetische Kopplung mit j< der dritten Schiene der Wagen durch den Linearmotor angetrieben wird. ^x

7. Wagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ' Führungen in Form, von Führungsrädern konstruiert sind, die an der Unterseite des Einbaurahmens relativ zur FahrtriGhtung des Wagens vorne und hinten angebracht sind, und daß dieö"e Räder in Kontakt mit den Seiten der dritten Schiene angeordnet sind.

- 8. Wagen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Führungsrädern in Kontakt mit jeder Seite der dritten Schiene steht, und daß die Führungsräder auf jeder Seite jeweils durch Achsen verbunden sind, die an beiden Enden in Achslagern enden, die elastisch mit dem Einbaurahmen verbunden sind.

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9. Wagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungen in Form eines Gleitschuhes konstruiert sind, der an den gegenüberliegenden Außenflächen der dritten Schiene entlanggleiten kann,

10. Wagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die

in senkrechter Richtung elastische Radaufhängung eine Aufhängung der Achslager vom Wagenrahmen herab durch Federeinrichtungen umfaßt.

11. Wagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die

in horizontaler Richtung starre Radaufhängung eine starre Verbindung der Achslager durch hochsteife Blattfedern mit den Mittelpunkten umfaßt, die jeweils mit den gegenüberliegenden Seiten des Wagens verbunden sind.

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