WO2013189999A1 - Vehicle having a spring device with a specifiable transverse spring characteristic - Google Patents
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- WO2013189999A1 WO2013189999A1 PCT/EP2013/062773 EP2013062773W WO2013189999A1 WO 2013189999 A1 WO2013189999 A1 WO 2013189999A1 EP 2013062773 W EP2013062773 W EP 2013062773W WO 2013189999 A1 WO2013189999 A1 WO 2013189999A1
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Definitions
- the present invention relates to a vehicle, in particular a rail vehicle, with a car body and a chassis unit, wherein the car body is supported on at least one spring device in a vehicle height direction on the chassis unit.
- the present invention further relates to a corresponding spring device of such a vehicle according to the invention.
- Spring devices can achieve a desired transverse spring characteristic (ie, a desired course of the resistance of the spring device against the transverse deflection of the car body) only with comparatively complex means.
- the transverse spring characteristic is both in terms of ride comfort for the passengers but also with regard to the driving safety of the vehicle, for example, its derailment, from
- Vehicle height direction usually leaves little room for a simple
- Hydromechanical spring devices known in which the recording of the supporting force between the car body and wheel unit via a hydraulic unit whose working space is connected via a hydraulic line with another working space of a hydropneumatic or hydromechanical spring unit in conjunction, which the spring action for
- the present invention is therefore based on the object to provide a vehicle or a spring device of the aforementioned type, which or which does not have the disadvantages mentioned above or at least to a lesser extent and in particular in a simple and space-saving manner an adaptation of the
- the present invention is based on the technical teaching that allows a simple and space-saving way to adapt the transverse spring characteristic to a desired course, when the spring device comprises a first contact element, a second contact element and at least one spring unit, the kinematically in series between the car body and the chassis unit are arranged, that the first contact element at a deflection of the car body in a vehicle transverse direction, the second contact element at different contact points at least one
- Chassis unit can be realized, which converts a transverse movement of the car body relative to the chassis unit in a deflection of the spring unit in its main direction of action, in which it acts to support the car body in the vehicle height direction.
- the main direction of action is understood to be the direction in which the spring unit is primarily intended to achieve its spring action.
- this is the direction of the spring axis (that is, the center axis of the cylinder).
- the adaptation of the transverse spring characteristic to a desired course can, with a given spring characteristic of the spring device in the vehicle height direction or a predetermined spring characteristic of the spring unit in its main direction of action, be simply determined by the movement ratio between the transverse movement of the car body and the deflection of the spring unit in the main body as defined by the course of the contact point curve Main direction of effect done. In other words it is about the adaptation of
- Movement translation at least partially performs a rotational movement.
- a rolling movement or at least one rolling movement between the two contact elements can be realized, which is not least from a wear point of advantage.
- the spring device comprises a first contact element, a second contact element and at least one
- Spring unit wherein the first contact element, the second contact element and the at least one spring unit are arranged kinematically in series between the car body and the chassis unit.
- the first contact element is arranged and assigned to the second contact element such that the first contact element in a
- Contact element is pivotally mounted about a pivot axis and the second
- Contact element is assigned such that the first contact element at a
- Pivoting movement about the pivot axis contacts the second contact element at different contact points of the at least one contact point curve.
- an arbitrary profile of the transverse spring characteristic of the spring device can be realized via the at least one contact point curve, which is adapted to the specific application, for example the vehicle type and / or the rated operating speed of the vehicle.
- the spring device without much effort for any vehicle. So it can be easily adapted for a vehicle in the passenger transport with comparatively low nominal operating speeds (for example, a tram or subway) as well as for vehicles in regional, intercity or high-speed traffic, which then always higher
- constant and / or linear and / or progressive and / or declining courses of the resistance of the spring device can be adjusted against the transverse deflection of the car body, at least in sections.
- the at least one contact point curve defines a Querfederungscharaktstik the spring device.
- the at least one contact point curve is formed in certain variants of the invention such that the spring device at least in an adjacent to the neutral position Querlenklenkungsmitten Trial and / or at least in a distance from the neutral position outer
- Rail superelevation is sufficient to the car body at least in the vicinity of the neutral position, preferably return substantially to the neutral position.
- Contact point curve can be realized with progressive resistance to the transverse deflection.
- Contact point curve is formed such that the spring device, at least in a spaced from the neutral position outer Quunterslenkungs Scheme a progressive transverse deflection resistance to the Querauslenkung with at least
- Sectionally degressive characteristic opposes. This makes it possible, for example, to even support the further transverse deflection in certain areas.
- tilt systems which set a tilt angle or a roll angle of the car body about a parallel to the vehicle longitudinal roll axis to the passengers of the vehicle perceived as disturbing lateral acceleration (as it acts, for example, when cornering).
- tilt systems which set a tilt angle or a roll angle of the car body about a parallel to the vehicle longitudinal roll axis to the passengers of the vehicle perceived as disturbing lateral acceleration (as it acts, for example, when cornering).
- Tilting systems in which the adjustment of the roll angle takes place at least partially via actuators, this is advantageous because the actuators then have to apply less force and thus can be designed smaller and lighter.
- the at least one contact point curve may additionally or alternatively be designed such that the spring device, at least in sections, opposes a substantially constant resistance to a progressive transverse deflection. Again, this may be desired or advantageous depending on the particular application.
- the course of the resistance to the transverse deflections can basically be set arbitrarily.
- at least sections of any desired curved (rising or falling) curves of the resistance curve can be adjusted via the design of the contact point curve.
- the at least one contact point curve is designed such that the spring device, at least in sections, opposes a substantially linear (rising or falling) resistance running a progressive transverse deflection.
- the sequence of the two contact elements and the spring unit in the kinematic chain between the car body and the chassis unit can basically be chosen arbitrarily.
- the available space can play a crucial role here.
- the at least one spring unit is serially connected in a kinematic chain between the first contact element and the car body or between the first contact element and the chassis unit, wherein the first contact element is then displaceably mounted along a main direction of action of the spring unit.
- the first contact element can in this case be displaceably arranged in space in any direction.
- the at least one spring unit is additionally connected (i.e., when a plurality of spring units are provided) or, alternatively, in a kinematic chain, serially between the second contact element and the carbody or between the second contact element and the chassis unit.
- the second one is additionally connected (i.e., when a plurality of spring units are provided) or, alternatively, in a kinematic chain, serially between the second contact element and the carbody or between the second contact element and the chassis unit.
- Car body and the suspension unit provided.
- a plurality of spring devices are provided, which may optionally take on additional functions.
- spaced-apart spring devices can absorb particular moments about certain axes of rotation.
- the car body is supported by at least one further spring device in the vehicle height direction on the chassis unit, which is in particular formed substantially identical to the spring device.
- the two spring devices are in one
- Vehicle longitudinal direction arranged offset by a longitudinal distance from each other, so that they can optionally accommodate a pitching moment about a running in the vehicle transverse direction pitch axis.
- the two spring devices in particular substantially equidistant, on both sides of a fulcrum of the
- the car body is additionally or alternatively via at least one further spring device in the vehicle height direction on the
- Chassis unit supported, in particular, substantially identical to the
- Spring device is formed. The two spring devices are in one
- the two spring devices can also be designed such that they can not generate or absorb any pitching moments about such a pitch axis and / or no rolling moments about such a roll axis. In this way, it can be avoided that such pitching moments or rolling moments possibly have a negative effect on the derailment safety of the vehicle.
- This can be realized by a purely passive coupling of the two spring devices, in which, for example, there is a correspondingly opposite (in particular fluidly communicating) coupling of the two spring devices.
- an active control of the two spring devices is possible, which is tuned such that no such pitching moments or Wankmomente be generated or recorded.
- an active solution may be selected, in which the two spring means by a control device be actively controlled to a certain predetermined pitching moment and / or
- At least one size can be detected on the vehicle, which allows conclusions about the current derailment safety of the chassis unit. Depending on the currently detected value of this at least one size, the current derailment safety can then be evaluated and, if appropriate, a corresponding counter-reaction can be initiated via the two spring devices. Where appropriate, both for the assessment of dismissal security and for the
- Determining the backlash at least one previously determined for the vehicle model can be used.
- the spring units can in principle be designed as simple passive units.
- the spring units of the two spring devices are active, by a
- Control device controlled spring units formed.
- the suspension properties (in particular the rigidity) and / or the damping properties of the spring unit can be set active in an advantageous manner.
- Incline anti roll stabilizers or roll stabilizers in the spring devices are Incline anti roll stabilizers or roll stabilizers in the spring devices.
- Control device can then be designed to control the active spring units for active roll stabilization of the car body.
- the spring units can basically be designed in any suitable manner. So can simple conventional steel springs, rubber springs or air springs individually or in any combination are used. Particularly advantageous configurations result when the two spring devices each have a hydraulic spring unit (that is, for example, a hydropneumatic, a hydromechanical or
- Austelkieen between the car body and the chassis unit can be taken in principle by the spring device in any suitable manner.
- the contact surface of at least one of the two contact elements can be designed so that even with such a boring movement, the contact between the contact surfaces of the two contact elements is maintained.
- the two contact elements may in particular be designed so that even such a boring movement between the car body and the chassis unit on the course of the contact point curve (analogous to the resistance to a Querauslenkung described above) a Auscardwiderstand with any course (on the
- Cross spring characteristic of the spring system for a particular suspension unit mainly or even exclusively of a part of the spring means, in particular a single spring means defined, while another part of the spring means for this suspension unit for this purpose provides a lesser contribution or possibly even no contribution. This makes it possible, among other things, a desired
- Vehicle transverse direction exerts on the car body.
- the first contact element for at least partial compensation of Ausfierien between the car body and the chassis is pivotally mounted about the vehicle height direction.
- the second contact element for at least partial compensation of Ausfierien between the car body and the chassis to be mounted pivotably about the vehicle height direction.
- the contact surfaces between the first and second contact elements can in principle be designed in any suitable manner in order to realize the at least one contact point curve.
- the first contact element typically has a first contact surface
- the second contact element has a second contact surface which contacts the first contact surface in the at least one contact point.
- the first contact surface and the second contact surface are such
- first contact surface and / or the second contact surface is formed from a material. which comprises a plastic, preferably an elastomer, more preferably polyurethane. This can be in terms of wear characteristics and in particular the damping properties (for example, the attenuation of structure-borne noise) achieve particularly favorable configurations.
- the use of a plastic material also has the advantage that relative movements of the two contact elements parallel to the surface of the current contact zone (between the two contact surfaces) can be absorbed by an elastic shear deformation of the plastic material in the direction of relative movement, so there is no slippage between the two contact elements comes.
- Vehicle longitudinal direction acting longitudinal forces between the car body and the chassis unit can basically be done in any suitable manner.
- a conventional entrainment via a corresponding hinge between the car body and the chassis unit, for example, a pivot may be provided.
- this function of longitudinal driving is also at least partially integrated in the spring device.
- for the transmission of forces in a vehicle longitudinal direction between the first contact element and the second contact element may be provided two arranged in a vehicle longitudinal direction on both sides of the first contact element and the second contact element stop elements.
- the spring unit for transmitting forces in a vehicle longitudinal direction at least one to take in
- the guide means formed in the vehicle longitudinal direction comprise. In the case of a hydraulic design of the spring device, this may be a piston guide of this spring device.
- the spring unit can, as mentioned, basically be designed arbitrarily.
- the spring unit comprises a hydraulic spring element, in particular a
- hydropneumatic or electrohydraulic spring element In active variants of the spring unit this can preferably be supplied by an active hydraulic unit.
- the hydraulic unit can basically be arranged at any point in the vehicle. Preferably, it is arranged on the chassis. However, it is also understood that the hydraulic unit can also be integrated in the suspension device.
- the spring unit may comprise a passive emergency spring element in certain variants of the invention.
- the emergency spring element is kinematically arranged in series with another, in particular active, spring element of the spring unit, so that a particularly simple and compact design is achieved.
- the emergency spring element can basically be designed in any suitable manner. In particularly simple and robust designs, the emergency spring element comprises at least one rubber spring.
- Contact element comprise a passive emergency spring element.
- this emergency spring element may in turn comprise at least one rubber spring.
- the spring unit is designed as an active, actuated by a control device spring unit, wherein the control device is then designed in particular to the spring unit for modifying a
- control device may also be designed to control the spring unit for level control of the spring unit and thus also of the car body.
- the spring unit may comprise at least one passive damper device and / or at least one active damper device, whereby the degree of functional integration and thus the space savings can be further promoted.
- a damper device can be easily via one or more passive and / or active
- control device can then is adapted to the active damper device for modifying a
- the spring unit may for example comprise a measuring device of the detection device, in particular for
- Height measurement (thus, therefore, to measure the height level of the car body) and / or pressure measurement on the spring unit can serve.
- Roll compensation, and / or an active suspension and / or active damping can be realized as well as an active increase in the derailment safety, in particular an active increase in derailment safety by applying a pitching moment, which counteracts a wheel relief.
- a rolling support device is provided which
- Wank onlyinides is arranged kinematically parallel to the spring unit and counteracts in a conventional and well-known manner rolling movements of the car body to a vehicle longitudinal direction parallel to the roll axis.
- the anti-roll device may comprise two pendulum elements, which
- the transverse spring characteristic can then be matched to the position of the instantaneous pole via the design of the contact point curve, in order to achieve a specific rolling behavior (in particular a specific course of the tilting or roll angle) of the carbody at one
- Actuator provided, which is adapted to be driven by a
- Control device to generate a transverse deflection of the car body with respect to the chassis in a vehicle transverse direction can then be matched to the design and performance of the actuator via the design of the contact point curve.
- the resistance to a transverse deflection of the car body can be adjusted so that a comparatively small actuator device is sufficient to a desired transverse deflection
- the present invention can be used in conjunction with any vehicles for any purpose.
- the vehicle is for one
- FIG. 1 shows a schematic sectional view of a preferred embodiment of the vehicle according to the invention in neutral position with a preferred embodiment of the spring device according to the invention; a schematic sectional view of a part of the vehicle of Figure 1 in the region of the spring means; a further schematic sectional view of a part of the vehicle of Figure 1 in the region of the spring means (in the sectional plane of Figure 2 and along line III-III of Figure 4); a schematic sectional view taken along line IV-IV of Figure 3; a schematic representation of the course of the contact surfaces, the contact point curve and the Querauslenkungswiderstands the spring device of Figure 1;
- Figure 6 is a schematic sectional view of another preferred embodiment of the vehicle according to the invention in neutral position with a further preferred embodiment of the spring device according to the invention;
- Figure 7 is a schematic representation of the course of the contact surfaces, the
- FIG. 1 shows a schematic sectional view of the vehicle 101 in a sectional plane perpendicular to the vehicle's longitudinal axis.
- the vehicle 101 comprises a body 102, which in the region of its first end on a chassis unit in the form of a
- Bogie 104 is supported and is supported in the region of its second end on another chassis in the form of another bogie.
- the bogie 104 and the further bogie are designed identically, so that only the features of the bogie 104 will be discussed below. It should be understood, however, that the present invention may be used in conjunction with other configurations that utilize other chassis designs, or that the body is supported on a different number of chassis, for example, a single chassis. Furthermore, two car bodies can be supported on a chassis unit, as this
- Jacob bogies is the case.
- Height direction of the rail vehicle 101 denote.
- the bogie 104 conventionally comprises two wheel units in the form of wheelsets 04, on each of which a primary suspension 103.1 Bogie frame 104.2 is supported.
- the car body 102 is in turn supported by the secondary suspension 103.2 on the bogie frame 104.2.
- the primary suspension 103. 1 is simplified in FIG. 1 by coil springs. It will be understood, however, that primary spring 103.1 may be any suitable one
- Roll compensation device 105 acts kinematically parallel to the secondary suspension 103.2 between the swivel frame 104.2 and the car body 102 in the manner described in more detail below.
- the roll compensation device 105 comprises a sufficiently well-known roll support 106, which is connected on the one hand to the bogie frame 104.2 and on the other hand to the wagon body 102.
- the roll support 106 comprises a torsion arm in the form of a first lever 106.1 and a second torsion arm in the form of a second lever 106.2.
- the two levers 106.1 and 106.2 sit on both sides of the longitudinal center plane (xz-plane) of the vehicle 101 in each case rotationally fixed on the ends of a torsion shaft 106.3 of the roll support 106.
- the torsion 106.3 extends into
- Transverse direction (y-direction) of the vehicle and is rotatably mounted in bearing blocks 106.4, which in turn are fixedly connected to the bogie frame 104.2.
- a first link 106.5 is articulated, while at the free end of the second lever 106.2, a second link 106.6 is articulated.
- the roll support 106 is pivotally connected to the car body 102.
- the two arms 106.5, 106.6 extend in the drawing plane of Figure 1 (yz plane) in the present example so inclined to the vertical axis (z-axis) of the vehicle 101 that their upper (articulated to the car body 102) ends are offset towards the vehicle center and their longitudinal axes intersect at a point MP in the drawing plane of Figure 1 (yz plane) in the present example so inclined to the vertical axis (z-axis) of the vehicle 101 that their upper (articulated to the car body 102) ends are offset towards the vehicle center and their longitudinal axes intersect at a point MP in the
- 106.6 forms the instantaneous pole of a roll movement of the car body 102 about this roll axis.
- the roll support 106 allows a well-known on both sides of the vehicle synchronous compression of the secondary suspension 103.2, while preventing a pure rolling motion about the roll axis or the instantaneous pole MP. Furthermore, due to the inclination of the handlebars 106.5, 106.6 by the roll support 106 a
- the centrifugal force F acting on the bogie frame 104.2 in the center of gravity SP of the vehicle body 102 causes a bowing movement that results from a greater compression of the primary suspension 103.1 on the outside of the bow.
- the described design of the roll support 106 causes at a curved travel of the vehicle 101 in the region of the secondary suspension 103.2 a compensation movement, which counteracts the rolling movement of the car body 102 to the outside, as indicated in Figure 1 by the dashed contour 102.1.
- centrifugal force F causes or supports.
- the instantaneous pole MP is placed close to the center of gravity SP, possibly even coincides with this.
- the centrifugal force F provides only a small contribution or even no contribution to the deflection of the
- Roll compensation device 105 are applied, between the
- Bogie frame 104.2 and the car body 102 acts.
- the pitch comfort for the passengers of the vehicle 101 is increased because the passengers (in their frame system set by the car body 102) actually form part of the ground reference frame (x, y, z) acting lateral acceleration a p or centrifugal force F p only as an increased acceleration component a zp or Force effect F zp perceive in the direction of the bottom of the car body 102, which is generally perceived as less disturbing or unpleasant.
- Transverse acceleration component a yp or centrifugal force component F yp is thus reduced in an advantageous manner.
- Deflection in the vehicle transverse direction represents an important factor for the roll behavior of the car body.
- the actuator 107 for a desired adjustment of the roll angle of the car body around the instantaneous pole MP must apply the higher the higher the resistance to this transverse deflection ,
- the secondary suspension is usually one
- the secondary suspension 103.2 comprises two identically designed
- each spring device 108 comprises a first contact element 109 with a first contact surface 109.1, a second contact element 110 with a second contact surface 110.1 and a spring unit 11, which is kinematically connected in series between the vehicle body 102 and the chassis unit 104 are arranged.
- FIG. 2 shows a section through a plane of symmetry of the spring device 108.
- the first contact element 109 is also designed substantially U-shaped, wherein in each case a pivot joint 1 13 engages the free end of the respective leg 109.2 of the first contact element 109.
- the first contact element 109 and the carrier 1 12 are also arranged nested, wherein the first contact element 09, the carrier 108.4 in its interior (via the pivot area provided in normal operation) freely about the pivot axis 1 13.1 pivotally receives, so that overall results in a particularly compact design ,
- both the first contact surface 109.1 and the second contact surface 1 are 10.1 as at most simply curved surfaces with parallel
- the first contact surface is as in
- a certain surface contact results. It is understood, however, that in other variants of the invention, at least one of the two contact surfaces may be formed as a multi-curved surface. In this way, for example, a pitching mobility can be introduced into the secondary suspension 103.2, which pitching movements (about a pitch axis parallel to the vehicle transverse direction)
- the second contact element 1 10 is attached to the underside of the car body 102, so that the kinematic chain or the power flow in supporting the car body 102 of the car body 102 via the second contact element 1 10, then the first contact element, then the carrier 112 and finally the Spring unit 1 1 1 runs in the bogie frame 104.2.
- Order of components between the car body 102 and the bogie 104 may be provided.
- the spring unit 1 1 1 between the car body 102 and the second contact element 1 10 may be arranged, in which case the carrier 1 12, for example, on the emergency spring 1 1 1 .1 sits.
- first contact surface 109.1 and the second contact surface 1 10.1 are provided with a toothing 16 (not shown in FIG. 2 for reasons of clarity) in order to avoid slipping in the vehicle transverse direction between the first contact element 109 and the second contact element 110 ,
- first groove 1 16.1 is centrally (in the vehicle transverse direction), a radial second projection
- first contact element 109 1 16.3 of the first contact element 109 is formed.
- the second projection 1 16.3 engages in an axial (in the vehicle transverse direction) axial second groove 16.4 in the first projection 1 16.2, wherein in the present example a slight play (in the
- Vehicle transverse direction is present, so that the second projection 1 16.3, the first projection 116.2 in a state with standing in a straight flat track vehicle 101 ideally initially does not touch. Accordingly, the first contact surface 109.1 and the second contact surface 1 10.1 can also roll unimpeded to one another in this respect.
- Boundary wall of the second groove 1 16.4 engaged and prevented by the resulting in the vehicle transverse direction positive locking such slip.
- the second projection 1 16.3 is provided in the pivoting plane for this purpose with a correspondingly curved surface contour, while the
- Boundary walls of the second groove 1 16.4 designed as a simple flat walls.
- 1 16.4 are preferably matched to one another in such a way that the positive locking in the vehicle transverse direction serving for preventing slippage is achieved in each swivel position, while in the vehicle height direction preferably no such positive connection is formed, so that the first projection 1 16.2 and the second projection 1 16.3 are not substantially involved in the transmission of the supporting force in the vehicle height direction.
- Vehicle transverse direction spaced slip prevention pairings from a respective second projection 1 16.3 and an associated second groove 1 16.4 can be provided. These slip prevention pairings are at least arranged so that at any time or in any operating condition of the vehicle at least one of
- Slip prevention pairings takes over the function of slip prevention.
- the two contact surfaces can also be provided, in the case of which a slip of this kind can be prevented in the transverse direction of the vehicle by means of an otherwise positive fit.
- the two contact surfaces can be substantially completely provided with a corresponding toothing.
- Vehicle transverse direction between the two contact surfaces may also be missing, so therefore can be given in the vehicle transverse direction pure frictional engagement between the two contact surfaces.
- the spring unit 1 1 1 comprises a hydraulic part and a mechanical part.
- the hydraulic part comprises a hydropneumatic spring 1 15, while the mechanical part comprises an emergency spring 1 1 1.1.
- the emergency spring 1 1 1.1 is in the power flow between the
- the emergency spring 1 1 1 .1 is in the present example in a conventional manner as
- the power transmission part 1 15.1 comprises a piston-cylinder arrangement with a cylinder 1 15.3, which is connected to the base 1 12.2 of the carrier 1 12.
- a cylinder 1 15.3 is sealingly on the emergency spring 1 1 1 .1 supported piston 115.4, so that the cylinder 1 15.3 and the piston 1 15.4 define a first working space 1 15.5.
- a reverse arrangement may be provided, in which the piston is connected to the base of the carrier 1 12 and the cylinder is supported on the emergency spring 1 1 1 .1.
- the spatial arrangement of cylinder 1 15.3 and piston 1 15.4 is selected so that the power transmission and thus the main direction of action of the spring unit 108 is parallel to the vehicle height direction. It is understood, however, that in other variants of the invention, a different orientation of the main direction of action of the spring unit can be provided.
- the working space 1 15.5 is filled with a hydraulic medium and connected via a hydraulic line 1 15.6 with the hydropneumatic spring part 1 15.2, which is arranged on the bogie frame 104 in the present example. It goes without saying, however, that the hydropneumatic spring part 1 15.2 can in principle also be arranged at any other point in the vehicle 101 thanks to the simple coupling via the hydraulic line 1 15.6.
- the hydropneumatic spring part 1 15.2 comprises in a conventional manner a hydraulic second working space into which the hydraulic line 1 15.6 opens.
- the second working space is connected via at least one sealed movable force-transmitting element with a pneumatic third working space in operative connection, which receives a closed acting as a gas spring gas volume.
- the compressibility of the gas thus provides the actual spring action in the present example.
- any other springs can be used, in particular purely mechanical springs, active or passive electromechanical springs, magnetic springs or the like can be used.
- FIG. 5 shows a schematic representation of the profile of the contact surfaces 109.1 and 110.1 resulting in the sectional plane of FIG. It should be noted at this point that the contact surfaces 109.1 and 10.1 in Figure 5 for the sake of
- Rolling device 105 predetermined compensating movement about the instantaneous pole MP, so the car body 102 is deflected, inter alia, in the vehicle transverse direction (y-direction) with respect to the bogie 104.
- the design of the two contact surfaces 109.1, 1 10.1 requires that the center of gravity SP of the car body 102 via the second contact element 1 10 by an amount dz is moved, more precisely, is lifted upwards (thus therefore the contact point 1 14.1 on the contact point curve 1 14 wanders).
- FIG. 5 furthermore shows a schematic representation of the profile of the deflection of the center of gravity SP of the car body 102 in the vehicle height direction, which results in the sectional plane of FIG. H. the function dz (y), depending on the
- FIG. 5 shows the profile of the transverse deflection resistance Wy
- Car body 102 continues to be easy. so that a section-wise degressive, then almost linear but only slight increase of the transverse deflection resistance Wy results.
- the transverse deflection resistance Wy depends on the deflection dz of the car body 102 and the inclination of the contact force K to the vehicle height direction. The larger these are, the greater is the transverse deflection resistance Wy.
- Nominal operating speed of the vehicle 101 is adjusted.
- the adaptation of the transverse spring characteristic to a desired course can be achieved with an (arbitrarily) predetermined spring characteristic of the spring device 108 in FIG.
- High-speed traffic is the contact point curve 1 14 formed on the one hand in the adjacent to the neutral position transverse deflection center region 1 17.1 so that there is a progressive characteristic of the Querlenkungswiderstands Wy. This is chosen so that the spring unit 108 alone by acting on the car body weight force 102 a Querauslenkungswiderstand Wy and thus one in the
- Vehicle transverse direction acting restoring force on the car body 102 exerts.
- the restoring force on the car body 102 is dimensioned so large that it is sufficient even at a maximum during operation of the vehicle track cant to reset the car body at least in the vicinity of the neutral position, preferably substantially in the neutral position.
- the hereby achieved self-centering effect of the secondary suspension 103.2 is advantageous insofar as hereby in case of failure of the actuator 107 in the event that the vehicle comes to a point of the traveled route with such a maximum track overshoot stops, ensures that the limiting profile of the route not hurt.
- the actuator 107 must apply ever less additional force in order to achieve a desired roll angle of the vehicle body 102 to adjust.
- the actuator 07 used can then be made smaller and lighter. This is particularly advantageous for cases in which the instantaneous pole MP is close to the center of gravity SP, so that the centrifugal force can not make a significant contribution to the setting of the roll angle.
- Such configurations with low and thus close to the center of gravity SP instantaneous pole MP may be particularly desirable when comparatively large roll angle (for example, up to 8 ° to 10 °) to be set without violating the boundary profile of the track by large transverse deflections.
- the spring unit 1 1 1 1 can basically be designed as a simple passive unit. In particularly advantageous variants of the invention with a high degree of functional integration, the spring unit 1 1 1 is actively designed insofar as a control device 122 is provided which, optionally in response to the signals of a corresponding sensor
- Throttle device for adjusting the damping
- the supply device 124 on the one hand be designed so that it modifies the pressure in the gas spring and thus their characteristics. This can be done for example via an immediate adjustment of the pressure in the gas spring. Additionally or alternatively, the supply device 124, the filling of the hydraulic part of the
- hydropneumatic spring part 1 15.2 vary with the hydraulic medium. This makes it possible, inter alia, to raise or lower the car body 102 or to keep it independent of loading at a certain level.
- the second contact element 1 10 could be mounted correspondingly displaceable in the longitudinal direction of the car body. This is also possible without any problems. Additionally or alternatively, this compensation in the longitudinal direction of the car body but possibly also via an elastic shear deformation of at least one of the contact elements 109, 1 0 done.
- Vehicle longitudinal direction on both sides contact directly via sliding elements 126 and so realize the longitudinal entrainment of the car body 102.
- the first contact surface 109.1 and the second contact surface 110.1 are made of a plastic.
- This is preferably an elastomer, such as polyurethane. This is one with regard to wear and the
- Damping of structure-borne noise in the spring device 108 achieved particularly favorable design.
- a separate emergency spring 1 1.1 is provided, on which the power transmission part 1 5.1 of the spring unit 1 1 1 sits.
- the emergency spring can be arranged in other variants of the invention also elsewhere.
- the emergency spring for example, between the second contact element 1 10 and the car body 102 may be arranged.
- the emergency spring in the spring unit 1 1 1.
- a correspondingly elastic part of the carrier 1 12 and / or the bearing 1 13 and / or the first contact element 109 form at least a part of such emergency spring.
- the vehicle 201 is a regional vehicle or subway vehicle, which is a nominal operating speed in the low or medium speed range between 60 km / h and 160 km / h. This is reflected in the design of the roll support 206 and the design of the second contact element 210.
- FIG. 7 shows a schematic representation of the profile of the contact surfaces 209.1 and 210.1 resulting in the sectional plane of FIG. It should be noted at this point that the contact surfaces 209.1 and 210.1 in Figure 7 are again shown for reasons of clarity with a greater curvature than in reality.
- Vehicle longitudinal direction prismatic has shape with sections of alternating curvature in the sectional plane shown.
- a point 217.2 is a
- Transverse deflection resistance Wy In a further transverse deflection of the car body 202, the deflection dz of the car body 102 increases continuously, with a sectionwise progressive, then linear or further progressive increase in the
- Transverse deflection resistance Wy results, as it would be achieved in a conventional transverse buffer.
- dash-dotted lines 227 in other variants of the invention it can be provided that the two spring devices in the vehicle transverse direction, in particular substantially equidistant, on both sides of a pivot point of the car body 102 with respect to the chassis 104 the
- Pivot are arranged.
- the two spring devices 227 can absorb a rolling moment about a rolling axis running in the vehicle longitudinal direction.
- the spring devices are then preferably not directly supported on the underside of the car body 102, but on a crossbar 228, on which is supported by sliding elements 229 of the car body 102. This can be ensured in a simple manner that a boring movement between
- Car body 102 and chassis 104 can be easily taken over a sliding movement in the area of the sliding elements 229, so that the spring devices for this purpose do not have to provide any significant contribution and simplifies their design so far.
- an arrangement of more than two spring means, in particular three spring means may be provided, which can accommodate in particular (for example by not lying on a line arrangement of the spring devices) both pitching moments and rolling moments ,
- FIG. 8 shows, for a further exemplary embodiment of the vehicle 301 according to the invention, a schematic representation of the profile of the contact surfaces 109.1 and 310.1 which results in a sectional plane similar to FIG.
- the vehicle 301 corresponds in its basic design and operation of the vehicle 101 of Figure 1 to 5, so that only the differences should be discussed here.
- identical components are provided with the identical reference numerals, while similar components are provided with reference numerals increased by the value 200.
- the vehicle 301 differs from the vehicle 101 only in the design of the second contact surface 310.1. It should be noted at this point that the
- the second contact surface 310. 1 has a (in FIG. 8
- the deflection dz of the car body 102 increases again, again resulting in an initially progressive, then linear or further progressive increase in the transverse deflection resistance Wy.
- transverse spring characteristic described in connection with the first embodiment can be supplemented with the self-centering in the transverse center region to an outer movement limit, as in conventional vehicles
- Transverse deflection resistance Wy results, as indicated in Figure 8 by the dash-dotted contour 319. In other words, it may even be possible to achieve a drop in the transverse deflection resistance Wy in sections.
- Spring devices such as electromechanical, electromagnetic or electro-hydraulic elements with a correspondingly high control bandwidth, is provided.
- the present invention has been described above by way of example only, in which the hydropneumatic spring means are used in isolation from each other. It is understood, however, that in other variants of the invention, an optionally actively controllable coupling between the spring devices may be provided to avoid, for example, roll and / or pitch stiffness or adapt to certain requirements or driving situations.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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Description
Fahrzeug mit einer Federeinrichtung mit vorgebbarer Querfedercharakteristik Vehicle with a spring device with specifiable cross spring characteristic
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, mit einem Wagenkasten und einer Fahrwerkseinheit, wobei der Wagenkasten über wenigstens eine Federeinrichtung in einer Fahrzeughöhenrichtung auf der Fahrwerkseinheit abgestützt ist. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine entsprechende Federeinrichtung eines solchen erfindungsgemäßen Fahrzeugs. The present invention relates to a vehicle, in particular a rail vehicle, with a car body and a chassis unit, wherein the car body is supported on at least one spring device in a vehicle height direction on the chassis unit. The present invention further relates to a corresponding spring device of such a vehicle according to the invention.
Bei Schienenfahrzeugen (aber auch bei anderen Fahrzeugen) ist der Wagenkasten in der Regel gegenüber den Radeinheiten (beispielsweise Radpaaren oder Radsätzen), über eine oder mehrere Federeinrichtungen in einer Fahrzeughöhenrichtung federnd gelagert. In rail vehicles (but also in other vehicles) of the car body is usually resiliently mounted relative to the wheel units (for example, wheel pairs or sets of wheels), via one or more spring devices in a vehicle height direction.
Querbeschleunigungen, welche beispielsweise bei Bogenfahrt in einer Fahrzeugquerrichtung (also quer zur Fahrtrichtung bzw. quer zu einer Fahrzeuglängsachse) wirken, bedingen bei solchen Fahrzeugen in der Regel eine Querauslenkung des Wagenkastens bezüglich der Radeinheiten, welche von den Federeinrichtungen aufgenommen werden müssen. Transverse accelerations, which act, for example, when traveling in a transverse direction (ie transversely to the direction of travel or transverse to a vehicle longitudinal axis), in such vehicles usually cause a transverse deflection of the car body with respect to the wheel units, which must be absorbed by the spring devices.
Hierbei besteht häufig das Problem, dass sich je nach Gestaltung der verwendeten This often causes the problem that depending on the design of the used
Federeinrichtungen eine gewünschte Querfedercharakteristik (also ein gewünschter Verlauf des Widerstands der Federeinrichtung gegen die Querauslenkung des Wagenkastens) nur mit vergleichweise aufwändigen Mitteln realisieren lässt. Die Querfedercharakteristik ist dabei sowohl im Hinblick auf den Fahrkomfort für die Passagiere aber auch im Hinblick auf die Fahrsicherheit des Fahrzeugs, beispielsweise dessen Entgleisungssicherheit, von Spring devices can achieve a desired transverse spring characteristic (ie, a desired course of the resistance of the spring device against the transverse deflection of the car body) only with comparatively complex means. The transverse spring characteristic is both in terms of ride comfort for the passengers but also with regard to the driving safety of the vehicle, for example, its derailment, from
Bedeutung. Importance.
Bei herkömmlichen Federsystemen, insbesondere bei herkömmlichen Federsystemen mit Luftfedern und/oder Stahlfedern, ist das maßgebliche Kriterium für die Auslegung der Federcharakteristik jedoch naturgemäß zunächst die Stützfunktion in der In conventional spring systems, in particular in conventional spring systems with air springs and / or steel springs, the relevant criterion for the design of the spring characteristic, however, is of course first the support function in the
Fahrzeughöhenrichtung. Dieser Fokus auf die Abstützung des Wagenkastens in der Vehicle height direction. This focus on the support of the car body in the
Fahrzeughöhenrichtung lässt in der Regel jedoch wenig Spielraum für eine einfache Vehicle height direction usually leaves little room for a simple
Anpassung der Querfedercharakteristik (also der Federcharakteristik der Abstützung in der Fahrzeugquerrichtung). Adjustment of the transverse spring characteristic (ie the spring characteristic of the support in the vehicle transverse direction).
Bei solchen konventionellen Gestaltungen sind daher typischerweise eine oder mehrere in Fahrzeugquerrichtung wirkende separate Federelemente und/oder Dämpferelemente vorgesehen, um die Querfedercharakteristik der Abstützung des Wagenkastens an einem gewünschten Verlauf anzupassen. Hierdurch erhöht sich aber der ohnehin schon In such conventional designs are therefore typically one or more acting in the vehicle transverse direction separate spring elements and / or damper elements provided to adjust the transverse spring characteristic of the support of the car body to a desired course. But this will increase anyway
vergleichsweise hohe Bauraumaufwand für derartige Federungen noch weiter. Dies ist insbesondere bei modernen Schienenfahrzeugen mit der vergleichsweise hohen Anzahl von im Bereich des Fahrwerks anzuordnenden Komponenten von Nachteil. comparatively high space requirements for such suspensions even further. This is particularly disadvantageous in modern rail vehicles with the comparatively high number of components to be arranged in the region of the chassis.
Insbesondere im Zusammenhang mit so genannten Niederflurfahrzeugen sind beispielsweise aus der EP 1 029 764 A2 und der EP 1 264 750 A1 hydropneumatische bzw. In particular, in connection with so-called low-floor vehicles, for example, EP 1 029 764 A2 and EP 1 264 750 A1 disclose hydropneumatic or
hydromechanische Federeinrichtungen bekannt, bei denen die Aufnahme der Stützkraft zwischen Wagenkasten und Radeinheit über eine Hydraulikeinheit erfolgt, deren Arbeitsraum über eine Hydraulikleitung mit einem weiteren Arbeitsraum einer hydropneumatischen bzw. hydromechanischen Federeinheit in Verbindung steht, welche die Federwirkung zur Hydromechanical spring devices known in which the recording of the supporting force between the car body and wheel unit via a hydraulic unit whose working space is connected via a hydraulic line with another working space of a hydropneumatic or hydromechanical spring unit in conjunction, which the spring action for
Verfügung stellt. Provides.
Bei diesen Gestaltungen sind die Anforderungen an den verfügbaren Bauraum zwar etwas relaxiert, da die Federeinheit dank der Hydraulikleitung an einer von der (die Stützkraft vermittelnden) Hydraulikeinheit (nahezu) beliebig weit entfernten Position angeordnet werden kann, an welcher ausreichend Bauraum zur Verfügung steht. Jedoch ist auch hier wiederum die Querfedercharakteristik nur mit ähnlichem Aufwand wie bei den oben beschriebenen Gestaltungen modifizierbar. Demgemäß müssen auch hier in der Regel ein oder mehrere in Fahrzeugquerrichtung wirkende Federelemente und/oder Dämpferelemente vorgesehen werden, um die Querfedercharakteristik der Abstützung des Wagenkastens an einen gewünschten Verlauf anzupassen. Auch bei diesen Gestaltungen ergeben sich somit die oben bereits beschriebenen Nachteile hinsichtlich Aufwands für deren Gestaltung. In these designs, the requirements of the available space are somewhat relaxed, since the spring unit can be arranged thanks to the hydraulic line to one of the (the supporting force mediating) hydraulic unit (almost) arbitrarily far away position at which sufficient space is available. However, here again the transverse spring characteristic can only be modified with a similar outlay as in the embodiments described above. Accordingly, one or more acting in the vehicle transverse direction spring elements and / or damping elements must also be provided here in order to adapt the transverse spring characteristic of the support of the car body to a desired course. Even with these designs, the disadvantages already described above arise with regard to the effort for their design.
Problematisch gestaltet sich bei solchen Gestaltungen zudem generell die Aufnahme von Querbewegungen bzw. Querkräften durch die Hydraulikeinheit. So kann beispielsweise die Hydraulikeinheit aus der EP 1 264 750 A1 nur sehr begrenzt Querbewegungen bzw. In addition, the incorporation of transverse movements or transverse forces by the hydraulic unit is generally problematic in such designs. Thus, for example, the hydraulic unit of EP 1 264 750 A1 only very limited transverse movements or
Querkräfte aufnehmen, während dies in der Hydraulikeinheit der EP 1 029 764 A2 zwar möglich ist. aber durch eine vergleichsweise aufwändige und verschleißanfällige Gestaltung mit einem Rollbalg erkauft wird. Absorb transverse forces, while this is indeed possible in the hydraulic unit of EP 1 029 764 A2. but is bought by a comparatively elaborate and wear-prone design with a rolling bellows.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Fahrzeug bzw. eine Federeinrichtung der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, welches bzw. welche die oben genannten Nachteile nicht oder zumindest in geringerem Maße aufweist und insbesondere auf einfache und Platz sparende Weise eine Anpassung der The present invention is therefore based on the object to provide a vehicle or a spring device of the aforementioned type, which or which does not have the disadvantages mentioned above or at least to a lesser extent and in particular in a simple and space-saving manner an adaptation of the
Querfedercharakteristik an einen gewünschten Verlauf ermöglicht. Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe ausgehend von einem Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 Cross spring characteristic allows for a desired course. The present invention solves this problem starting from a vehicle according to the preamble of claim 1 by the characterizing part of claim 1
angegebenen Merkmale. Sie löst diese Aufgabe weiterhin durch eine Federeinrichtung gemäß Anspruch 15. specified characteristics. It further solves this problem by a spring device according to claim 15.
Der vorliegenden Erfindung liegt die technische Lehre zu Grunde, dass man auf einfache und Platz sparende Weise eine Anpassung der Querfedercharakteristik an einen gewünschten Verlauf ermöglicht, wenn die Federeinrichtung ein erstes Kontaktelement, ein zweites Kontaktelement und wenigstens eine Federeinheit umfasst, die derart kinematisch in Serie zwischen dem Wagenkasten und der Fahrwerkseinheit angeordnet sind, dass das erste Kontaktelement bei einer Auslenkung des Wagenkastens in einer Fahrzeugquerrichtung das zweite Kontaktelement an unterschiedlichen Kontaktpunkten wenigstens einer The present invention is based on the technical teaching that allows a simple and space-saving way to adapt the transverse spring characteristic to a desired course, when the spring device comprises a first contact element, a second contact element and at least one spring unit, the kinematically in series between the car body and the chassis unit are arranged, that the first contact element at a deflection of the car body in a vehicle transverse direction, the second contact element at different contact points at least one
Kontaktpunktkurve kontaktiert. Contact point curve contacted.
Über das erste und zweite Kontaktelement kann eine Kopplungseinrichtung in der About the first and second contact element, a coupling device in the
kinematischen Kette zwischen dem Wagenkasten, der Federeinrichtung und der kinematic chain between the car body, the spring device and the
Fahrwerkseinheit realisiert werden, welche eine Querbewegung des Wagenkastens relativ zur Fahrwerkseinheit in eine Auslenkung der Federeinheit in ihrer Hauptwirkungsrichtung umsetzt, in der sie zur Abstützung des Wagenkastens in der Fahrzeughöhenrichtung wirkt. Unter der Hauptwirkungsrichtung ist dabei im Sinne der vorliegenden Erfindung die Richtung zu verstehen, in welche die Federeinheit primär ihre Federwirkung erzielen soll. Bei einer herkömmlichen zylindrischen Schraubenfeder ist dies beispielsweise die Richtung der Federachse (also der Mittenachse des Zylinders). Je nach der Gestaltung bzw. Anordnung der Federeinheit kann die Hauptwirkungsrichtung der Federeinheit parallel zu der Chassis unit can be realized, which converts a transverse movement of the car body relative to the chassis unit in a deflection of the spring unit in its main direction of action, in which it acts to support the car body in the vehicle height direction. For the purposes of the present invention, the main direction of action is understood to be the direction in which the spring unit is primarily intended to achieve its spring action. For example, in a conventional cylindrical coil spring, this is the direction of the spring axis (that is, the center axis of the cylinder). Depending on the design or arrangement of the spring unit, the main direction of action of the spring unit parallel to the
Fahrzeughöhenrichtung verlaufen, sie kann aber auch geneigt zur Fahrzeughöhenrichtung verlaufen. Vehicle height direction, but it can also be inclined to the vehicle height direction.
Die Anpassung der Querfedercharakteristik an einen gewünschten Verlauf kann bei einer vorgegebenen Federcharakteristik der Federeinrichtung in der Fahrzeughöhenrichtung bzw. einer vorgegebenen Federcharakteristik der Federeinheit in ihrer Hauptwirkungsrichtung einfach über die durch den Verlauf der Kontaktpunktkurve definierte Bewegungsübersetzung zwischen der Querbewegung des Wagenkastens und der Auslenkung der Federeinheit in der Hauptwirkungsrichtung erfolgen. Mit anderen Worten ist es über die Anpassung der The adaptation of the transverse spring characteristic to a desired course can, with a given spring characteristic of the spring device in the vehicle height direction or a predetermined spring characteristic of the spring unit in its main direction of action, be simply determined by the movement ratio between the transverse movement of the car body and the deflection of the spring unit in the main body as defined by the course of the contact point curve Main direction of effect done. In other words it is about the adaptation of
Kontaktpunktkurve in einfacher Weise möglich, die Querfedercharakteristik einzustellen, ohne Abstriche bei der Optimierung der Federcharakteristik der Federeinrichtung in der Fahrzeughöhenrichtung bzw. der Optimierung der Federcharakteristik der Federeinheit in ihrer Hauptwirkungsrichtung hinnehmen zu müssen. Die über das erste und zweite Kontaktelement realisierte Bewegungsübersetzung kann auf beliebige geeignete Weise realisiert werden, so kann eine gleitende Bewegung zwischen dem ersten und zweiten Kontaktelement entlang der Kontaktpunktkurve vorgesehen sein. Weiterhin können das erste und zweite Kontaktelement zur Bewegungsübersetzung zumindest abschnittsweise rein translatorische Bewegungen ausführen. Contact point curve in a simple manner possible to adjust the transverse spring characteristic, without having to accept compromises in the optimization of the spring characteristic of the spring device in the vehicle height direction or the optimization of the spring characteristic of the spring unit in its main direction of action. The motion translation realized via the first and second contact elements can be realized in any suitable manner, so that a sliding movement between the first and second contact elements along the contact point curve can be provided. Furthermore, the first and second contact element for movement translation at least partially perform purely translational movements.
Besonders einfach zu realisierende, robuste und langlebige Gestaltungen ergeben sich jedoch, wenn wenigstens eines der beiden Kontaktelemente im Rahmen der However, particularly simple to implement, robust and durable designs arise when at least one of the two contact elements in the context of
Bewegungsübersetzung zumindest abschnittsweise eine rotatorische Bewegung ausführt. Hierbei kann dann eine Abrollbewegung oder zumindest eine Wälzbewegung zwischen den beiden Kontaktelementen realisiert werden, die nicht zuletzt unter Verschleißgesichtspunkten von Vorteil ist. Movement translation at least partially performs a rotational movement. In this case, then a rolling movement or at least one rolling movement between the two contact elements can be realized, which is not least from a wear point of advantage.
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung daher ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, mit einem Wagenkasten und einer Fahrwerkseinheit, wobei der Wagenkasten über wenigstens eine Federeinrichtung in einer According to a first aspect, the present invention therefore relates to a vehicle, in particular a rail vehicle, with a car body and a chassis unit, wherein the car body via at least one spring device in a
Fahrzeughöhenrichtung auf der Fahrwerkseinheit abgestützt ist. Die die Federeinrichtung umfasst ein erstes Kontaktelement, ein zweites Kontaktelement und wenigstens eine Vehicle height direction is supported on the chassis unit. The spring device comprises a first contact element, a second contact element and at least one
Federeinheit, wobei das erste Kontaktelement, das zweite Kontaktelement und die wenigstens eine Federeinheit kinematisch in Serie zwischen dem Wagenkasten und der Fahrwerkseinheit angeordnet sind. Das erste Kontaktelement ist derart angeordnet und dem zweiten Kontaktelement derart zugeordnet, dass das erste Kontaktelement bei einer Spring unit, wherein the first contact element, the second contact element and the at least one spring unit are arranged kinematically in series between the car body and the chassis unit. The first contact element is arranged and assigned to the second contact element such that the first contact element in a
Auslenkung des Wagenkastens in einer Fahrzeugquerrichtung das zweite Kontaktelement an unterschiedlichen Kontaktpunkten wenigstens einer Kontaktpunktkurve kontaktiert. Deflection of the car body in a vehicle transverse direction contacted the second contact element at different contact points of at least one contact point curve.
Um die oben beschriebene zumindest abschnittsweise eine rotatorische Bewegung eines der Kontaktelemente zu erzielen, ist dabei vorzugsweise vorgesehen, dass das erste In order to achieve the above-described, at least in sections, a rotational movement of one of the contact elements, it is preferably provided that the first
Kontaktelement um eine Schwenkachse schwenkbar gelagert ist und dem zweiten Contact element is pivotally mounted about a pivot axis and the second
Kontaktelement derart zugeordnet ist, dass das erste Kontaktelement bei einer Contact element is assigned such that the first contact element at a
Schwenkbewegung um die Schwenkachse das zweite Kontaktelement an unterschiedlichen Kontaktpunkten der wenigstens einen Kontaktpunktkurve kontaktiert. Pivoting movement about the pivot axis contacts the second contact element at different contact points of the at least one contact point curve.
Es versteht sich hierbei, dass über die wenigstens eine Kontaktpunktkurve grundsätzlich ein beliebiger Verlauf der Querfederungscharakteristik der Federeinrichtung realisiert werden kann, der an den speziellen Anwendungsfall, beispielsweise den Fahrzeugtyp und/oder die Nennbetriebsgeschwindigkeit des Fahrzeugs angepasst ist. Mit anderen Worten ist es möglich, die Federeinrichtung ohne größeren Aufwand für beliebige Fahrzeuge anzupassen. So kann sie problemlos für ein Fahrzeug im Personennahverkehr mit vergleichsweise geringen Nennbetriebsgeschwindigkeiten (beispielsweise eine Straßenbahn oder eine U- Bahn) ebenso angepasst werden wie für Fahrzeuge im Regionalverkehr, im Intercityverkehr oder im Hochgeschwindigkeitsverkehr, die dann jeweils immer höhere It is understood here that in principle an arbitrary profile of the transverse spring characteristic of the spring device can be realized via the at least one contact point curve, which is adapted to the specific application, for example the vehicle type and / or the rated operating speed of the vehicle. In other words, it is possible to adapt the spring device without much effort for any vehicle. So it can be easily adapted for a vehicle in the passenger transport with comparatively low nominal operating speeds (for example, a tram or subway) as well as for vehicles in regional, intercity or high-speed traffic, which then always higher
Nennbetriebsgeschwindigkeiten aufweisen. Besonders gut eignet sich das Have nominal operating speeds. This is particularly well suited
erfindungsgemäße System für Fahrzeuge mit Neigetechnik, da die mechanische Komplexität des Neigungs- und Federungssystems hiermit drastisch verringert werden kann. System according to the invention for vehicles with tilting technology, since the mechanical complexity of the tilt and suspension system can hereby be drastically reduced.
Dabei können, angepasst an den jeweiligen Anwendungsfall, in Abhängigkeit von dem Grad der Querauslenkung zumindest abschnittsweise konstante und/oder lineare und/oder progressive und/oder degressive Verläufe des Widerstands der Federeinrichtung gegen die Querauslenkung des Wagenkastens eingestellt werden. Depending on the degree of transverse deflection, constant and / or linear and / or progressive and / or declining courses of the resistance of the spring device can be adjusted against the transverse deflection of the car body, at least in sections.
Bei bevorzugten Varianten des erfindungsgemäßen Fahrzeugs wird das erste In preferred variants of the vehicle according to the invention, the first
Kontaktelement bei einer Querauslenkung des Wagenkastens zu der Fahrwerkseinheit in der Fahrzeugquerrichtung ausgehend von einer Neutralstellung um die Schwenkachse verschwenkt, wobei die wenigstens eine Kontaktpunktkurve eine Querfederungscharaktenstik der Federeinrichtung definiert. Die wenigstens eine Kontaktpunktkurve ist dabei bei bestimmten Varianten der Erfindung derart ausgebildet, dass die Federeinrichtung zumindest in einem an die Neutralstellung angrenzenden Querauslenkungsmittenbereich und/oder zumindest in einem von der Neutralstellung beabstandeten äußeren Contact element pivoted at a transverse deflection of the car body to the chassis unit in the vehicle transverse direction, starting from a neutral position about the pivot axis, wherein the at least one contact point curve defines a Querfederungscharaktstik the spring device. The at least one contact point curve is formed in certain variants of the invention such that the spring device at least in an adjacent to the neutral position Querlenklenkungsmittenbereich and / or at least in a distance from the neutral position outer
Querauslenkungsbereich einer fortschreitenden Querauslenkung einen Widerstand gegen die Querauslenkung mit zumindest abschnittsweise progressiver Charakteristik Transverse deflection of a progressive transverse deflection resistance to the transverse deflection with at least partially progressive characteristic
entgegensetzt. opposes.
Hiermit ist es in vorteilhafter Weise möglich. Querauslenkungen an bestimmten, beliebig vorgebbaren Positionen einen zunehmenden Widerstand entgegenzusetzen. Dies kann beispielsweise im Bereich der Neutralstellung (welche eingenommen wird, wenn das Fahrzeug auf gerader ebener Strecke steht) eine passive Selbstzentrierungswirkung zu erzielen, wie nachfolgend noch näher erläutert wird. Ebenso kann dieser zunehmende Widerstand in weiter von der Neutralstellung entfernten Bereichen dazu genutzt werden, die Funktion einer Bewegungsbegrenzung zu realisieren, wie sie bei herkömmlichen Fahrzeugen typischerweise von seitlichen Anschlägen oder Puffern zur Verfügung gestellt wird. Solche zusätzlichen Anschläge oder Puffern können dann vollständig fehlen, wodurch sich die Gestaltung des Fahrzeugs weiter vereinfacht. Zusätzlich oder alternativ kann die wenigstens eine Kontaktpunktkurve derart ausgebildet sein, dass die Federeinheit zumindest in einem an die Neutralstellung angrenzenden This makes it possible in an advantageous manner. Cross deflections at certain, arbitrarily specifiable positions oppose increasing resistance. This can be achieved, for example, in the region of the neutral position (which is assumed when the vehicle is on a straight flat path) a passive self-centering effect, as will be explained in more detail below. Likewise, this increasing resistance in areas further from neutral can be used to accomplish the function of limiting movement typically provided by lateral stops or buffers in conventional vehicles. Such additional stops or buffers may then be completely absent, further simplifying the design of the vehicle. Additionally or alternatively, the at least one contact point curve may be formed such that the spring unit is at least in one adjacent to the neutral position
Querauslenkungsmittenbereich eine in der Fahrzeugquerrichtung wirkende Rückstellkraft auf den Wagenkasten ausübt, welche durch die auf den Wagenkasten wirkende Gewichtskraft bedingt ist und welche bis zu einer im Betrieb des Fahrzeug maximal zu erwartenden Querlenkungsmittenbereich exerts a force acting in the vehicle transverse direction restoring force on the car body, which is caused by the force acting on the car body weight and which up to a maximum during operation of the vehicle
Gleisüberhöhung ausreicht, um den Wagenkasten zumindest in die Nähe der Neutralstellung, vorzugsweise im Wesentlichen in die Neutralstellung, zurückzustellen. Diese Rail superelevation is sufficient to the car body at least in the vicinity of the neutral position, preferably return substantially to the neutral position. These
Selbstzentrierungswirkung kann über den oben beschriebenen Verlauf der Selbstzentrierungswirkung can over the course of the described above
Kontaktpunktkurve mit progressivem Widerstand gegen die Querauslenkung realisiert werden. Contact point curve can be realized with progressive resistance to the transverse deflection.
Zusätzlich oder alternativ kann weiterhin vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Additionally or alternatively, it may further be provided that the at least one
Kontaktpunktkurve derart ausgebildet ist, dass die Federeinrichtung zumindest in einem von der Neutralstellung beabstandeten äußeren Querauslenkungsbereich einer fortschreitenden Querauslenkung einen Widerstand gegen die Querauslenkung mit zumindest Contact point curve is formed such that the spring device, at least in a spaced from the neutral position outer Querauslenkungsbereich a progressive transverse deflection resistance to the Querauslenkung with at least
abschnittsweise degressiver Charakteristik entgegensetzt. Hiermit ist es beispielsweise möglich, die weitere Querauslenkung in bestimmten Bereichen sogar zu unterstützen. Sectionally degressive characteristic opposes. This makes it possible, for example, to even support the further transverse deflection in certain areas.
Dies ist insbesondere im Zusammenhang mit so genannten Neigesystemen von Vorteil, welche einen Neigungswinkel bzw. einen Wankwinkel des Wagenkastens um eine zur Fahrzeuglängsrichtung parallele Wankachse einstellen, um von den Passagieren des Fahrzeugs als störend empfundene Querbeschleunigungen (wie sie beispielsweise bei Kurvenfahrt wirkt) zu reduzieren. Insbesondere im Zusammenhang mit aktiven This is particularly advantageous in connection with so-called tilt systems, which set a tilt angle or a roll angle of the car body about a parallel to the vehicle longitudinal roll axis to the passengers of the vehicle perceived as disturbing lateral acceleration (as it acts, for example, when cornering). Especially in connection with active
Neigesystemen, bei denen die Einstellung des Wankwinkels zumindest teilweise über Aktuatoren erfolgt, ist dies von Vorteil, da die Aktuatoren dann weniger Kraft aufbringen müssen und demgemäß kleiner und leichter ausgelegt sein können. Tilting systems in which the adjustment of the roll angle takes place at least partially via actuators, this is advantageous because the actuators then have to apply less force and thus can be designed smaller and lighter.
Weiterhin kann die wenigstens eine Kontaktpunktkurve zusätzlich oder alternativ derart ausgebildet sein, dass die Federeinrichtung einer fortschreitenden Querauslenkung zumindest abschnittsweise einen im Wesentlichen konstanten Widerstand entgegensetzt. Auch dies kann in Abhängigkeit von dem jeweiligen Anwendungsfall gewünscht bzw. von Vorteil sein. Furthermore, the at least one contact point curve may additionally or alternatively be designed such that the spring device, at least in sections, opposes a substantially constant resistance to a progressive transverse deflection. Again, this may be desired or advantageous depending on the particular application.
Der Verlauf des Widerstands gegen die Querauslenkungen kann grundsätzlich beliebig eingestellt werden. Insbesondere können zumindest abschnittsweise beliebig gekrümmte (ansteigende oder abfallende) Verläufe der Widerstandskurve über die Gestaltung der Kontaktpunktkurve eingestellt werden. Bei bestimmten Varianten der Erfindung kann es von Vorteil sein, einen linearen Verlauf der Widerstandskurve zu realisieren. Vorzugsweise ist bei diesen Varianten daher die wenigstens eine Kontaktpunktkurve derart ausgebildet, dass die Federeinrichtung einer fortschreitenden Querauslenkung zumindest abschnittsweise einen im Wesentlichen linear (ansteigend oder abfallend) verlaufenden Widerstand entgegensetzt. The course of the resistance to the transverse deflections can basically be set arbitrarily. In particular, at least sections of any desired curved (rising or falling) curves of the resistance curve can be adjusted via the design of the contact point curve. In certain variants of the invention, it may be of Be advantageous to realize a linear course of the resistance curve. Preferably, in these variants, therefore, the at least one contact point curve is designed such that the spring device, at least in sections, opposes a substantially linear (rising or falling) resistance running a progressive transverse deflection.
Die Abfolge der beiden Kontaktelemente und der Federeinheit in der kinematischen Kette zwischen dem Wagenkasten und der Fahrwerkseinheit kann grundsätzlich beliebig gewählt sein. Insbesondere können die verfügbaren Platzverhältnisse hierbei eine entscheidende Rolle spielen. Hierbei kann die Zuordnung der Federeinheit als auch der beiden The sequence of the two contact elements and the spring unit in the kinematic chain between the car body and the chassis unit can basically be chosen arbitrarily. In particular, the available space can play a crucial role here. Here, the assignment of the spring unit and the two
Kontaktelemente zum Wagenkasten bzw. zur Fahrwerkseinheit beliebig gewählt sein. Contact elements to the car body or to the suspension unit can be chosen arbitrarily.
Bei bestimmten Varianten des erfindungsgemäßen Fahrzeugs ist die wenigstens eine Federeinheit in einer kinematischen Kette seriell zwischen das erste Kontaktelement und den Wagenkasten oder zwischen das erste Kontaktelement und die Fahrwerkseinheit geschaltet, wobei das erste Kontaktelement dann bevorzugt entlang einer Hauptwirkungsrichtung der Federeinheit verschieblich gelagert ist. In Abhängigkeit von der Ausrichtung der Federeinheit kann das erste Kontaktelement hierbei in beliebiger Richtung im Raum verschieblich angeordnet sein. Besonders vorteilhafte, weil einfach zu realisierende Konfigurationen ergeben sich, wenn die Hauptwirkungsrichtung im Wesentlichen parallel zur In certain variants of the vehicle according to the invention, the at least one spring unit is serially connected in a kinematic chain between the first contact element and the car body or between the first contact element and the chassis unit, wherein the first contact element is then displaceably mounted along a main direction of action of the spring unit. Depending on the orientation of the spring unit, the first contact element can in this case be displaceably arranged in space in any direction. Particularly advantageous, because easy to implement configurations arise when the main direction of action substantially parallel to
Fahrzeughöhenrichtung verläuft. In diesen Fällen ist dann das erste Kontaktelement in der Fahrzeughöhenrichtung verschieblich gelagert. Vehicle height direction runs. In these cases, the first contact element is then mounted displaceably in the vehicle height direction.
Bei weiteren Varianten der Erfindung ist die wenigstens eine Federeinheit zusätzlich (d.h. wenn mehrere Federeinheiten vorgesehen sind) oder alternativ in einer kinematischen Kette seriell zwischen das zweite Kontaktelement und den Wagenkasten oder zwischen das zweite Kontaktelement und die Fahrwerkseinheit geschaltet. Auch hier kann das zweite In further variants of the invention, the at least one spring unit is additionally connected (i.e., when a plurality of spring units are provided) or, alternatively, in a kinematic chain, serially between the second contact element and the carbody or between the second contact element and the chassis unit. Again, the second one
Kontaktelement in Abhängigkeit von der Ausrichtung der Federeinheit in beliebiger Richtung im Raum verschieblich angeordnet sein. Besonders vorteilhafte, weil einfach zu realisierende Konfigurationen ergeben sich wiederum, wenn die Hauptwirkungsrichtung im Wesentlichen parallel zur Fahrzeughöhenrichtung verläuft. In diesen Fällen ist dann das zweite Contact element depending on the orientation of the spring unit in any direction in the space to be arranged displaceably. Particularly advantageous, because easy-to-implement configurations in turn arise when the main direction of action is substantially parallel to the vehicle height direction. In these cases, then the second
Kontaktelement in der Fahrzeughöhenrichtung verschieblich gelagert. Contact element mounted slidably in the vehicle height direction.
Es kann grundsätzlich ausreichen, eine einzige Federeinrichtung zwischen dem It may be sufficient in principle, a single spring device between the
Wagenkasten und der Fahrwerkseinheit vorzusehen. Bei bevorzugten Varianten der Erfindung sind jedoch mehrere Federeinrichtungen vorgesehen, welche dann gegebenenfalls noch weitere Funktionen übernehmen können. So können voneinander beanstandete Federeinrichtungen insbesondere Momente um bestimmte Drehachsen aufnehmen. Demgemäß ist bei bestimmten Varianten der Erfindung beispielsweise vorgesehen, dass der Wagenkasten über wenigstens eine weitere Federeinrichtung in der Fahrzeughöhenrichtung auf der Fahrwerkseinheit abgestützt ist, die insbesondere im Wesentlichen identisch zu der Federeinrichtung ausgebildet ist. Die beiden Federeinrichtungen sind in einer Car body and the suspension unit provided. In preferred variants of the invention, however, a plurality of spring devices are provided, which may optionally take on additional functions. Thus, spaced-apart spring devices can absorb particular moments about certain axes of rotation. Accordingly, it is provided in certain variants of the invention, for example, that the car body is supported by at least one further spring device in the vehicle height direction on the chassis unit, which is in particular formed substantially identical to the spring device. The two spring devices are in one
Fahrzeuglängsrichtung um einen Längsabstand zueinander versetzt angeordnet, sodass sie gegebenenfalls ein Nickmoment um eine in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Nickachse aufnehmen können. Zusätzlich oder alternativ können die beiden Federeinrichtungen, insbesondere im Wesentlichen äquidistant, zu beiden Seiten eines Drehpunktes des Vehicle longitudinal direction arranged offset by a longitudinal distance from each other, so that they can optionally accommodate a pitching moment about a running in the vehicle transverse direction pitch axis. Additionally or alternatively, the two spring devices, in particular substantially equidistant, on both sides of a fulcrum of the
Wagenkastens bezüglich des Fahrwerks um die Fahrzeughöhenrichtung, insbesondere zu beiden Seiten eines Drehzapfens, angeordnet sein, da sich hiermit natürlich eine besonders gleichmäßige Verteilung der Lasten erzielen lässt. Car body relative to the chassis to the vehicle height direction, in particular on both sides of a pivot, be arranged, since this can of course achieve a particularly uniform distribution of the loads.
Bei weiteren Varianten der Erfindung ist der Wagenkasten zusätzlich oder alternativ über wenigstens eine weitere Federeinrichtung in der Fahrzeughöhenrichtung auf der In further variants of the invention, the car body is additionally or alternatively via at least one further spring device in the vehicle height direction on the
Fahrwerkseinheit abgestützt, die insbesondere im Wesentlichen identisch zu der Chassis unit supported, in particular, substantially identical to the
Federeinrichtung ausgebildet ist. Die beiden Federeinrichtungen sind dabei in einer Spring device is formed. The two spring devices are in one
Fahrzeugquerrichtung um einen Querabstand zueinander versetzt angeordnet, wodurch sie ein Wankmoment um eine in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Wankachse aufnehmen können. Auch hier können die beiden Federeinrichtungen zusätzlich oder alternativ, insbesondere im Wesentlichen äquidistant. zu beiden Seiten eines Drehpunktes des Vehicle transverse direction offset by a transverse distance from each other, whereby they can absorb a rolling moment about a rolling axis extending in the vehicle longitudinal axis. Again, the two spring devices in addition or alternatively, in particular substantially equidistant. on both sides of a fulcrum of the
Wagenkastens bezüglich des Fahrwerks um die Fahrzeughöhenrichtung, insbesondere zu beiden Seiten eines Drehzapfens, angeordnet sein, um eine günstige Lastverteilung zu erzielen. Car body relative to the chassis to the vehicle height direction, in particular on both sides of a pivot, be arranged in order to achieve a favorable load distribution.
Die beiden Federeinrichtungen können bei bestimmten Varianten der Erfindung auch derart gestaltet sein, dass sie keine Nickmomente um eine solche Nickachse und/oder keine Wankmomente um eine solche Wankachse erzeugen bzw. aufnehmen können. Hierdurch kann vermieden werden, dass sich solche Nickmomente bzw. Wankmomente gegebenenfalls negativ auf die Entgleisungssicherheit des Fahrzeugs auswirken. Dies kann über eine rein passive Kopplung der beiden Federeinrichtungen realisiert werden, bei der beispielsweise eine entsprechend gegenläufige (insbesondere fluidisch kommunizierende) Kopplung der beiden Federeinrichtungen vorliegt. Ebenso ist natürlich auch eine aktive Ansteuerung der beiden Federeinrichtungen möglich, welche derart abgestimmt ist, dass keine solchen Nickmomente bzw. Wankmomente erzeugt bzw. aufgenommen werden. In certain variants of the invention, the two spring devices can also be designed such that they can not generate or absorb any pitching moments about such a pitch axis and / or no rolling moments about such a roll axis. In this way, it can be avoided that such pitching moments or rolling moments possibly have a negative effect on the derailment safety of the vehicle. This can be realized by a purely passive coupling of the two spring devices, in which, for example, there is a correspondingly opposite (in particular fluidly communicating) coupling of the two spring devices. Likewise, of course, an active control of the two spring devices is possible, which is tuned such that no such pitching moments or Wankmomente be generated or recorded.
Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch eine aktive Lösung gewählt sein kann, bei welcher die beiden Federeinrichtungen durch eine Steuereinrichtung aktiv angesteuert werden, um ein bestimmtes vorgebbares Nickmoment und/oder However, it is understood that in other variants of the invention, an active solution may be selected, in which the two spring means by a control device be actively controlled to a certain predetermined pitching moment and / or
Wankmoment zu erzeugen. Diese Gestaltung kann aktiv dazu genutzt werden, die Create rolling moment. This design can be actively used to
Entgleisungssicherheit der Fahrwerkseinheit zu erhöhen, indem durch das Nickmoment und/oder Wankmoment einer drohenden kritischen Radentlastung an der Fahrwerkseinheit gezielt aktiv entgegengewirkt wird. Derailment safety of the chassis unit to increase, by the pitching moment and / or roll moment of a threatening critical wheel relief on the chassis unit targeted active counteracted.
Hierzu kann beispielsweise wenigstens eine Größe am Fahrzeug erfasst werden, welche Rückschlüsse auf die aktuelle Entgleisungssicherheit der Fahrwerkseinheit zulässt. In Abhängigkeit vom aktuell erfassten Wert dieser wenigstens einen Größe kann dann die aktuelle Entgleisungssicherheit bewertet werden und gegebenenfalls eine entsprechende Gegenreaktion über die beiden Federeinrichtungen eingeleitet werden. Hierbei kann gegebenenfalls sowohl für die Bewertung der Entlassungssicherheit als auch für die For this purpose, for example, at least one size can be detected on the vehicle, which allows conclusions about the current derailment safety of the chassis unit. Depending on the currently detected value of this at least one size, the current derailment safety can then be evaluated and, if appropriate, a corresponding counter-reaction can be initiated via the two spring devices. Where appropriate, both for the assessment of dismissal security and for the
Ermittlung der Gegenreaktion wenigstens ein zuvor für das Fahrzeug ermitteltes Modell verwendet werden. Determining the backlash at least one previously determined for the vehicle model can be used.
Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass die aktive gezielte Aufbringung von Kräften und/oder Momenten auf die Fahrwerkseinheit durch wenigstens eine zwischen die Fahrwerkseinheit und den Wagenkasten geschaltete aktive Einheit zur zumindest teilweisen Kompensation von Radentlastungen an der Fahrwerkseinheit einen eigenständig schutzfähigen It should be mentioned at this point that the active targeted application of forces and / or moments on the chassis unit by at least one connected between the chassis unit and the car body active unit for at least partial compensation of Radentlastungen to the chassis unit independently protectable
Erfindungsgedanken darstellt, der insbesondere von der vorstehend bzw. nachstehend beschriebenen Gestaltung der Federeinrichtung unabhängig ist, jedoch besonders vorteilhaft in Kombination mit einer solchen Gestaltung realisiert werden kann. Invention idea is that is independent in particular of the above or below described design of the spring device, however, can be realized particularly advantageous in combination with such a design.
Die Federeinheiten können grundsätzlich als einfache passive Einheiten ausgebildet sein. Bei besonders vorteilhaften Varianten der Erfindung mit hohem Funktionsintegrationsgrad sind die Federeinheiten der beiden Federeinrichtungen als aktive, durch eine The spring units can in principle be designed as simple passive units. In particularly advantageous variants of the invention with a high degree of functional integration, the spring units of the two spring devices are active, by a
Steuereinrichtung angesteuerte Federeinheiten ausgebildet. Hierbei können in vorteilhafter Weise insbesondere die Federungseigenschaften (insbesondere die Steifigkeit) und/oder die Dämpfungseigenschaften der Federeinheit aktive eingestellt werden. Control device controlled spring units formed. In this case, in particular, the suspension properties (in particular the rigidity) and / or the damping properties of the spring unit can be set active in an advantageous manner.
Mit solchen aktiven Federeinheiten ist es insbesondere möglich, die Funktion von With such active spring units, it is possible in particular, the function of
Wankstützen oder Wankstabilisatoren in den Federeinrichtungen zu integrieren. Die Incline anti roll stabilizers or roll stabilizers in the spring devices. The
Steuereinrichtung kann dann dazu ausgebildet sein, die aktiven Federeinheiten zur aktiven Wankstabilisation des Wagenkastens anzusteuern. Control device can then be designed to control the active spring units for active roll stabilization of the car body.
Die Federeinheiten können grundsätzlich auf beliebige geeignete Weise gestaltet sein. So können einfache herkömmliche Stahlfedern, Gummifedern oder Luftfedern einzeln oder in beliebiger Kombination zum Einsatz kommen. Besonders vorteilhafte Konfigurationen ergeben sich, wenn die beiden Federeinrichtungen jeweils eine hydraulische Federeinheit (also beispielsweise eine hydropneumatische, eine hydromechanische oder The spring units can basically be designed in any suitable manner. So can simple conventional steel springs, rubber springs or air springs individually or in any combination are used. Particularly advantageous configurations result when the two spring devices each have a hydraulic spring unit (that is, for example, a hydropneumatic, a hydromechanical or
elektrohydraulische Federeinheit) umfassen, da hiermit besonders Platz sparende bzw. Electro-hydraulic spring unit), since this particularly space-saving or
hinsichtlich der Anordnung der Komponenten flexible Konfigurationen erzielt werden können. Insbesondere lassen sich so genannte luftlose Systeme realisieren, bei denen im Bereich der der Fahrwerkseinheit auf (typischerweise aufwändige bzw. groß und schwer bauende) pneumatische Komponenten verzichtet werden kann. Zudem lässt sich bei einer solchen hydraulischen Gestaltung die Funktion der Momentenabstützung besonders einfach in die Federeinrichtungen integrieren bzw. über entsprechend aktive Komponenten realisieren. flexible configurations can be achieved with regard to the arrangement of the components. In particular, it is possible to realize so-called airless systems in which pneumatic components can be dispensed with in the region of the chassis unit (typically complex or large and heavy construction). In addition, with such a hydraulic design, the function of the torque support can be integrated particularly easily into the spring devices or realized via correspondingly active components.
Ausdrehbewegungen zwischen dem Wagenkasten und der Fahrwerkseinheit (um eine in der Fahrzeughöhenrichtung verlaufende Drehachse) können durch die Federeinrichtung grundsätzlich auf beliebige geeignete Weise aufgenommen werden. So kann beispielsweise die Kontaktfläche wenigstens eines der beiden Kontaktelemente so gestaltet sein, dass auch bei einer solchen Ausdrehbewegung der Kontakt zwischen den Kontaktflächen der beiden Kontaktelemente erhalten bleibt. Ausdrehbewegungen between the car body and the chassis unit (about a running in the vehicle height direction axis of rotation) can be taken in principle by the spring device in any suitable manner. Thus, for example, the contact surface of at least one of the two contact elements can be designed so that even with such a boring movement, the contact between the contact surfaces of the two contact elements is maintained.
Hierbei können die beiden Kontaktelemente insbesondere so gestaltet sein, dass auch einer solchen Ausdrehbewegung zwischen dem Wagenkasten und der Fahrwerkseinheit über den Verlauf der Kontaktpunktkurve (analog zu dem oben beschriebenen Widerstand gegen eine Querauslenkung) ein Ausdrehwiderstand mit einem beliebigen Verlauf (über den Here, the two contact elements may in particular be designed so that even such a boring movement between the car body and the chassis unit on the course of the contact point curve (analogous to the resistance to a Querauslenkung described above) a Ausdrehwiderstand with any course (on the
Ausdrehwinkel) entgegengesetzt wird. Insbesondere können auch hier zumindest abschnittsweise progressive und/oder degressive und/oder lineare und/oder konstante Verläufe des Ausdrehwiderstands realisiert werden. Hiermit ist es in vorteilhafter Weise insbesondere über eine oder mehrere von der Drehachse der Ausdrehbewegung Turning angle) is opposed. In particular, progressive and / or degressive and / or linear and / or constant progressions of the counteracting resistance can also be realized here at least in sections. Hereby, it is advantageously in particular via one or more of the axis of rotation of the boring movement
beabstandete Federeinrichtungen möglich, die Funktion von herkömmlichen spaced spring means possible, the function of conventional
Schlingerdämpfern, Ausdrehendanschlägen oder dergleichen ebenfalls in der Schlingerdämpfern, Ausdrehendanschlägen or the like also in the
Federeinrichtung bzw. den Federeinrichtungen zu integrieren. To integrate spring device or the spring devices.
Bei besonders vorteilhaften Varianten der Erfindung kann im Übrigen vorgesehen sein, dass in Abhängigkeit von den fahrdynamischen Vorgaben für das jeweilige Fahrzeug über eine entsprechende Gestaltung der Kontaktpunktkurve der Widerstand gegen die Querauslenkung in Abhängigkeit von dem Ausdrehwinkel des Wagenkastens bezüglich der Fahrwerkseinheit einen beliebig vorgebbaren Verlauf aufweist. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Verlauf der Querauslenkungswiderstandskurve (also der Verlauf des In particularly advantageous variants of the invention can be provided, moreover, that depending on the driving dynamics specifications for the respective vehicle via a corresponding design of the contact point curve, the resistance to the transverse deflection in dependence on the Ausdrehwinkel the car body with respect to the chassis unit has an arbitrarily predetermined course. Thus, for example, it may be provided that the profile of the transverse deflection resistance curve (that is, the course of the
Querauslenkungswiderstands über der Querauslenkung) unabhängig von dem Ausdrehwinkel gleich bleibt, sich also beispielsweise bei Kurvenfahrt im Wesentlichen dieselbe Querfedercharakteristik ergibt wie bei Fahrt auf gerader Strecke. Ebenso kann mit der vorliegenden Erfindung natürlich auch in einfacher Weise eine Gestaltung realisiert werden, bei der bei Kurvenfahrt eine nach beliebigen Vorgaben von der Fahrt auf gerader Strecke abweichende Querfedercharakteristik erzielt wird. Transverse deflection resistance across the transverse deflection) regardless of the Turnout angle remains the same, so for example when cornering essentially the same cross spring characteristic results as when driving on a straight line. Likewise, with the present invention, of course, in a simple manner, a design can be realized in which when cornering a deviating to any specifications from driving on a straight track cross spring characteristic is achieved.
Dies ist insbesondere wiederum besonders einfach über eine oder mehrere von der This is in turn especially easy about one or more of the
Drehachse der Ausdrehbewegung beabstandete Federeinrichtungen realisierbar. Dabei ist es im Übrigen auch möglich, eine unterschiedliche Gestaltung der Kontakteinheiten bzw. der Kontaktpunktkurven der Federeinrichtungen vorzusehen. So kann beispielsweise die Rotary axis of Ausdrehbewegung spaced spring means feasible. Incidentally, it is also possible to provide a different design of the contact units or the contact point curves of the spring devices. For example, the
Querfedercharakteristik des Federsystems für eine bestimmte Fahrwerkseinheit überwiegend oder sogar ausschließlich von einem Teil der Federeinrichtungen, insbesondere einer einzigen Federeinrichtung, definiert sein, während ein anderer Teil der Federeinrichtungen für diese Fahrwerkseinheit hierzu einen geringeren Beitrag bzw. gegebenenfalls sogar keinen Beitrag liefert. Hiermit ist es insbesondere unter anderem möglich, eine gewünschte Cross spring characteristic of the spring system for a particular suspension unit mainly or even exclusively of a part of the spring means, in particular a single spring means defined, while another part of the spring means for this suspension unit for this purpose provides a lesser contribution or possibly even no contribution. This makes it possible, among other things, a desired
Einstellung des Wagenkastens bezüglich der Fahrwerkseinheit bei Kurvenfahrt zu erzielen. Setting the car body with respect to the chassis unit to achieve when cornering.
So ist es Insbesondere ist es bei einer konventionellen Abstützung des Wagenkastens auf zwei Fahrwerkseinheiten im Bereich seiner Enden möglich, den Querauslenkungswiderstand primär durch die (in der Fahrzeuglängsrichtung) näher an der Mitte des Wagenkastens liegende mittenseitige Federeinrichtung aufzubringen, während eine (jenseits der Drehachse der Ausdrehbewegung) näher am zugehörigen Ende des Wagenkastens angeordnete endseitige Federeinrichtung einen deutlich geringeren (gegebenenfalls sogar keinen nennenswerten) Beitrag zum Querauslenkungswiderstand liefert. Dies führt bei Bogenfahrt infolge der Ausdrehbewegung der Fahrwerkseinheit dann zu einer Verschiebung des In a conventional support of the car body to two suspension units in the region of its ends, it is possible to apply the transverse deflection resistance primarily through the center-side spring device (in the vehicle longitudinal direction) closer to the middle of the car body, while one (beyond the axis of rotation of the boring movement ) closer to the associated end of the car body arranged end-side spring device provides a significantly lower (possibly even no significant) contribution to Querauslenkungswiderstand. This leads at Bogenfahrt due to the Ausdrehbewegung the suspension unit then to a shift of
Wagenkastens nach bogenaußen. Car body after bow outside.
Dies liegt daran, dass die bezüglich der Drehachse der Ausdrehbewegung nach bogenaußen auswandernde mittenseitige Federeinrichtung eine erhebliche nach bogenaußen gerichtete Kraft in Fahrzeugquerrichtung auf den Wagenkasten ausübt, während die bezüglich der Drehachse der Ausdrehbewegung nach bogeninnen auswandernde endseitige This is due to the fact that with respect to the axis of rotation of Ausdrehbewegung outwardly migratory bow-side spring device exerts a considerable directed outward force in the vehicle transverse direction of the car body, while the respect to the axis of rotation of Ausdrehbewegung to bow inside emigrating end
Federeinrichtung eine deutlich geringere, nach bogeninnen gerichtete Kraft in Federeinrichtung a significantly lower, directed inward bow force in
Fahrzeugquerrichtung auf den Wagenkasten ausübt. Vehicle transverse direction exerts on the car body.
Ebenso wie steht es sich, dass durch eine umgekehrte Wahl des Just as it is, that by a reverse choice of the
Querauslenkungswiderstands gegebenenfalls auch eine Verschiebung des Wagenkastens nach bogeninnen realisiert werden kann. Mit anderen Worten ist über eine solche Gestaltung möglich, in vorteilhafter Weise eine Anpassung des Kurvenfahrtverhaltens des Fahrzeugs an ein bestimmtes vorgegebenes Begrenzungsprofil zu erzielen bzw. die Transportkapazität des Fahrzeugs durch breitere Wagenkästen zu erhöhen, welche dank der eingestellten Querverschiebung bei Bogenfahrt trotzdem noch ein vorgegebenes Begrenzungsprofil einhalten. Insbesondere bei der beschriebenen herkömmlichen endseitigen Abstützung vergleichweise langer Wagenkästen auf zwei Fahrwerken kann dies typischerweise durch die beschriebene Verschiebung nach bogenaußen realisiert werden. Querauslenkungswiderstands if necessary, a shift of the car body can be realized by bow inside. In other words, such a design makes it possible to advantageously achieve an adaptation of the cornering behavior of the vehicle to a certain predetermined limiting profile or to increase the transport capacity of the vehicle by wider car bodies, which still thanks to the set transverse displacement at Bogenfahrt still a predetermined limiting profile comply. In particular, in the described conventional end-side support comparatively long car bodies on two chassis, this can typically be realized by the described displacement to the outside of the arch.
Bei bevorzugten Varianten der Erfindung mit reduzierten reibungsbehafteten In preferred variants of the invention with reduced frictional
Relativbewegungen zwischen den beiden Kontaktelementen ist vorgesehen, dass das erste Kontaktelement zum zumindest teilweisen Ausgleich von Ausdrehbewegungen zwischen dem Wagenkasten und dem Fahrwerk um die Fahrzeughöhenrichtung schwenkbar gelagert ist. Zusätzlich oder alternativ kann das zweite Kontaktelement zum zumindest teilweisen Ausgleich von Ausdrehbewegungen zwischen dem Wagenkasten und dem Fahrwerk um die Fahrzeughöhenrichtung schwenkbar gelagert sein. Relative movements between the two contact elements is provided that the first contact element for at least partial compensation of Ausdrehbewegungen between the car body and the chassis is pivotally mounted about the vehicle height direction. Additionally or alternatively, the second contact element for at least partial compensation of Ausdrehbewegungen between the car body and the chassis to be mounted pivotably about the vehicle height direction.
Die Kontaktflächen zwischen dem ersten und zweiten Kontaktelement können grundsätzlich auf beliebige geeignete Weise gestaltet sein, um die wenigstens eine Kontaktpunktkurve zu realisieren. Dabei weist das erste Kontaktelement typischerweise eine erste Kontaktfläche auf, während das zweite Kontaktelement eine zweite Kontaktfläche aufweist, welche die erste Kontaktfläche in dem wenigstens einen Kontaktpunkt kontaktiert. Bei vorteilhaften Varianten der Erfindung sind die die erste Kontaktfläche und die zweite Kontaktfläche derart The contact surfaces between the first and second contact elements can in principle be designed in any suitable manner in order to realize the at least one contact point curve. In this case, the first contact element typically has a first contact surface, while the second contact element has a second contact surface which contacts the first contact surface in the at least one contact point. In advantageous variants of the invention, the first contact surface and the second contact surface are such
ausgebildet und miteinander in Eingriff, dass eine Änderung des wenigstens einen formed and engaged with each other that a change of at least one
Kontaktpunkts bei einer Schwenkbewegung des ersten Kontaktelements im Wesentlichen ohne Schlupf zwischen dem ersten Kontaktelement und dem zweiten Kontaktelement in einer Fahrzeugquerrichtung erfolgt. Durch diese Vermeidung von Schlupf in der Contact point occurs during a pivoting movement of the first contact element substantially without slippage between the first contact element and the second contact element in a vehicle transverse direction. By avoiding this slip in the
Fahrzeugquerrichtung kann in vorteilhafter Weise ein besonders präziser Verlauf der Vehicle transverse direction can advantageously a particularly precise course of
Querfedercharakteristik über der Querauslenkung realisiert werden. Cross spring characteristic can be realized on the Querauslenkung.
Die Vermeidung von Schlupf zwischen den beiden Kontaktflächen in der Avoiding slippage between the two contact surfaces in the
Fahrzeugquerrichtung kann auf beliebige geeignete Weise erzielt werden. Bei bevorzugten Varianten der Erfindung sind die erste Kontaktfläche und die zweite Kontaktfläche derart ausgebildet, dass sie über zwei in einer Fahrzeugquerrichtung im Wesentlichen Vehicle transverse direction can be achieved in any suitable manner. In preferred variants of the invention, the first contact surface and the second contact surface are formed so as to substantially over two in a vehicle transverse direction
formschlüssig ineinandergreifende, insbesondere nach Art einer Verzahnung ausgebildete, Oberflächen miteinander in Eingriff sind. Hierbei versteht es sich, dass gegebenenfalls nur ein Teil der beiden Kontaktflächen mit einer solchen Verzahnung ausgestattet sein kann, um den Schlupf in der Fahrzeugquerrichtung zu vermeiden, während andere Teile der beiden Kontaktflächen, welche primär die Übertragung der Stützkraft in der Fahrzeughöhenrichtung übernehmen, einander ohne eine solche Verzahnung kontaktieren. Hiermit ist in vorteilhafter Weise eine Anpassung dieser Bereiche an die jeweilige primäre Kraftübertragungsrichtung möglich. positively interlocking, in particular in the manner of a toothing formed surfaces are engaged with each other. It is understood that, where appropriate, only a part of the two contact surfaces may be equipped with such a toothing to avoid slippage in the vehicle transverse direction, while other parts of the two contact surfaces, which primarily take over the transfer of the supporting force in the vehicle height direction, each other without contact such a gearing. Hereby, an adaptation of these areas to the respective primary power transmission direction is possible in an advantageous manner.
Auch die Material wähl für die beiden Kontaktelemente kann im Bereich der Kontaktflächen an den jeweiligen Anwendungsfall angepasst sein. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die erste Kontaktfläche und/oder die zweite Kontaktfläche aus einem Material ausgebildet ist. das einen Kunststoff, vorzugsweise ein Elastomer, weiter vorzugsweise Polyurethan, umfasst. Hiermit lassen sich im Hinblick auf die Verschleißeigenschaften und insbesondere die Dämpfungseigenschaften (beispielsweise die Dämpfung von Körperschall) besonders günstige Konfigurationen erzielen. The choice of material for the two contact elements may be adapted to the respective application in the area of the contact surfaces. It is preferably provided that the first contact surface and / or the second contact surface is formed from a material. which comprises a plastic, preferably an elastomer, more preferably polyurethane. This can be in terms of wear characteristics and in particular the damping properties (for example, the attenuation of structure-borne noise) achieve particularly favorable configurations.
Die Verwendung eines Kunststoffmaterials hat zudem den Vorteil, dass Relativbewegungen der beiden Kontaktelemente parallel zur Fläche der aktuellen Kontaktzone (zwischen den beiden Kontaktflächen) durch eine elastische Schubverformung des Kunststoffmaterials in der Richtung der Relativbewegung aufgenommen werden können, sodass es zu keinem Schlupf zwischen den beiden Kontaktelementen kommt. The use of a plastic material also has the advantage that relative movements of the two contact elements parallel to the surface of the current contact zone (between the two contact surfaces) can be absorbed by an elastic shear deformation of the plastic material in the direction of relative movement, so there is no slippage between the two contact elements comes.
Es versteht sich jedoch, dass es bei bestimmten Varianten der Erfindung möglich ist, wenigstens eines der Kontaktelemente aus einem Metall, insbesondere Stahl, oder einem entsprechend harten Kunststoff auszuführen. However, it is understood that it is possible in certain variants of the invention to carry out at least one of the contact elements of a metal, in particular steel, or a correspondingly hard plastic.
Die Längsmitnahme des Wagenkastens (also die Übertragung von in der The longitudinal movement of the car body (ie the transmission of in the
Fahrzeuglängsrichtung wirkenden Längskräften zwischen dem Wagenkasten und der Fahrwerkseinheit) kann grundsätzlich auf beliebige geeignete Weise erfolgen. Beispielsweise kann hierzu eine herkömmliche Mitnahme über ein entsprechendes Drehgelenk zwischen dem Wagenkasten und der Fahrwerkseinheit, beispielsweise ein Drehzapfen, vorgesehen sein. Bei bevorzugten Varianten des erfindungsgemäßen Fahrzeugs ist auch diese Funktion der Längsmitnahme zumindest teilweise in der Federeinrichtung integriert. Hierzu können beispielsweise zur Übertragung von Kräften in einer Fahrzeuglängsrichtung zwischen dem ersten Kontaktelement und dem zweiten Kontaktelement zwei in einer Fahrzeuglängsrichtung zu beiden Seiten des ersten Kontaktelements und des zweiten Kontaktelements angeordnete Anschlagelemente vorgesehen sein. Zusätzlich oder alternativ kann die Federeinheit zur Übertragung von Kräften in einer Fahrzeuglängsrichtung wenigstens eine zur Mitnahme in der Fahrzeuglängsrichtung ausgebildete Führungseinrichtung umfassen. Hierbei kann es sich, insbesondere bei einer hydraulischen Ausführung der Federeinrichtung, um eine Kolbenführung dieser Federeinrichtung handeln. Vehicle longitudinal direction acting longitudinal forces between the car body and the chassis unit) can basically be done in any suitable manner. For example, for this purpose, a conventional entrainment via a corresponding hinge between the car body and the chassis unit, for example, a pivot may be provided. In preferred variants of the vehicle according to the invention, this function of longitudinal driving is also at least partially integrated in the spring device. For this purpose, for example, for the transmission of forces in a vehicle longitudinal direction between the first contact element and the second contact element may be provided two arranged in a vehicle longitudinal direction on both sides of the first contact element and the second contact element stop elements. Additionally or alternatively, the spring unit for transmitting forces in a vehicle longitudinal direction at least one to take in The guide means formed in the vehicle longitudinal direction comprise. In the case of a hydraulic design of the spring device, this may be a piston guide of this spring device.
Die Federeinheit kann, wie erwähnt, grundsätzlich beliebig gestaltet sein. Vorzugsweise umfasst die Federeinheit ein hydraulisches Federelement, insbesondere ein The spring unit can, as mentioned, basically be designed arbitrarily. Preferably, the spring unit comprises a hydraulic spring element, in particular a
hydropneumatisches oder ein elektrohydraulisches Federelement. Bei aktiven Varianten der Federeinheit kann dieses bevorzugt durch eine aktive Hydraulikeinheit versorgt werden. Die Hydraulikeinheit kann dabei grundsätzlich an beliebiger Stelle im Fahrzeug angeordnet sein. Bevorzugt wird sie an dem Fahrwerk angeordnet. Ebenso versteht es sich aber, dass die Hydraulikeinheit auch in der Federungseinrichtung integriert sein kann. hydropneumatic or electrohydraulic spring element. In active variants of the spring unit this can preferably be supplied by an active hydraulic unit. The hydraulic unit can basically be arranged at any point in the vehicle. Preferably, it is arranged on the chassis. However, it is also understood that the hydraulic unit can also be integrated in the suspension device.
Weiterhin kann die Federeinheit bei bestimmten Varianten der Erfindung ein passives Notfederelement umfassen. Auch dieses kann grundsätzlich an beliebiger geeigneter Stelle angeordnet sein. Vorzugsweise ist das Notfederelement kinematisch in Serie mit einem weiteren, insbesondere aktiven, Federelement der Federeinheit angeordnet, sodass eine besonders einfache und kompakte Gestaltung erzielt wird. Auch das Notfederelement kann grundsätzlich auf beliebige geeignete Weise gestaltet sein. Bei besonders einfachen und robusten Gestaltungen umfasst das Notfederelement wenigstens eine Gummifeder. Furthermore, the spring unit may comprise a passive emergency spring element in certain variants of the invention. This, too, can in principle be arranged at any suitable location. Preferably, the emergency spring element is kinematically arranged in series with another, in particular active, spring element of the spring unit, so that a particularly simple and compact design is achieved. Also, the emergency spring element can basically be designed in any suitable manner. In particularly simple and robust designs, the emergency spring element comprises at least one rubber spring.
Zusätzlich oder alternativ kann auch das erste Kontaktelement und/oder das zweite Additionally or alternatively, the first contact element and / or the second
Kontaktelement ein passives Notfederelement umfassen. Auch dieses Notfederelement kann wiederum wenigstens eine Gummifeder umfassen. Contact element comprise a passive emergency spring element. Again, this emergency spring element may in turn comprise at least one rubber spring.
Bei weiteren bevorzugten Varianten der Erfindung ist die Federeinheit als aktive, durch eine Steuereinrichtung angesteuerte Federeinheit ausgebildet, wobei die Steuereinrichtung dann insbesondere dazu ausgebildet ist, die Federeinheit zur Modifikation einer In further preferred variants of the invention, the spring unit is designed as an active, actuated by a control device spring unit, wherein the control device is then designed in particular to the spring unit for modifying a
Federcharakteristik der Federeinheit anzusteuern. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuereinrichtung auch dazu ausgebildet sein, die Federeinheit zur Niveauregulierung der Federeinheit und damit auch des Wagenkastens anzusteuern. To control spring characteristic of the spring unit. Additionally or alternatively, the control device may also be designed to control the spring unit for level control of the spring unit and thus also of the car body.
Bei weiteren bevorzugten Varianten der Erfindung kann die Federeinheit wenigstens eine passive Dämpfereinrichtung und/oder wenigstens eine aktive Dämpfereinrichtung umfassen, wodurch der Grad der Funktionsintegration und damit die Bauraumersparnis noch weiter vorangetrieben werden kann. Insbesondere bei hydraulischen Federeinheiten lässt sich eine solche Dämpfereinrichtung einfach über ein oder mehrere passive und/oder aktive In further preferred variants of the invention, the spring unit may comprise at least one passive damper device and / or at least one active damper device, whereby the degree of functional integration and thus the space savings can be further promoted. Especially with hydraulic spring units, such a damper device can be easily via one or more passive and / or active
Drosselventile oder dergleichen realisieren. Insbesondere kann die Steuereinrichtung dann dazu ausgebildet ist, die aktive Dämpfereinrichtung zur Modifikation einer Realize throttle valves or the like. In particular, the control device can then is adapted to the active damper device for modifying a
Dämpfungscharakteristik der Federeinheit anzusteuern. To control damping characteristics of the spring unit.
Bei weiteren bevorzugten Varianten des erfindungsgemäßen Fahrzeugs ist eine In further preferred variants of the vehicle according to the invention is a
Erfassungseinrichtung zur Erfassung wenigstens einer für den Zustand der Fahrwerkseinheit repräsentativen Erfassungsgröße vorgesehen. Hierzu kann die Federeinheit beispielsweise eine Messeinrichtung der Erfassungseinrichtung aufweisen, die insbesondere zur Detection device for detecting at least one representative of the state of the chassis unit detection size provided. For this purpose, the spring unit may for example comprise a measuring device of the detection device, in particular for
Höhenmessung (mithin also zur Messung des Höhenniveaus des Wagenkastens) und/oder Druckmessung an der Federeinheit dienen kann. Hierbei kann eine mit der Height measurement (thus, therefore, to measure the height level of the car body) and / or pressure measurement on the spring unit can serve. Here, one with the
Erfassungseinrichtung verbundene Steuereinrichtung vorgesehen sein, welche die Signale der Erfassungseinrichtung verarbeitet und die Federeinheit in Abhängigkeit von den Signalen der Erfassungseinrichtung. Hierüber kann eine Niveauregulierung und/oder eine Detection means connected control means may be provided which processes the signals of the detection means and the spring unit in response to the signals of the detection means. This can be a leveling and / or a
Wankkompensation, und/oder eine aktive Federung und/oder eine aktive Dämpfung ebenso realisiert werden wie eine aktive Erhöhung der Entgleisungssicherheit, insbesondere eine aktive Erhöhung der Entgleisungssicherheit durch Aufbringen eines Nickmomentes, das einer Radentlastung entgegenwirkt. Roll compensation, and / or an active suspension and / or active damping can be realized as well as an active increase in the derailment safety, in particular an active increase in derailment safety by applying a pitching moment, which counteracts a wheel relief.
Bei weiteren Varianten der Erfindung ist eine Wankstützeinrichtung vorgesehen, die In further variants of the invention, a rolling support device is provided which
Wankstützeinrichtung kinematisch parallel zu der Federeinheit angeordnet ist und in herkömmlicher und hinlänglich bekannter Weise Wankbewegungen des Wagenkastens um eine zur Fahrzeuglängsrichtung parallele Wankachse entgegenwirkt. Zusätzlich oder alternativ kann die die Wankstützeinrichtung zwei Pendelelemente umfassen, welche Wankstützeinrichtung is arranged kinematically parallel to the spring unit and counteracts in a conventional and well-known manner rolling movements of the car body to a vehicle longitudinal direction parallel to the roll axis. Additionally or alternatively, the anti-roll device may comprise two pendulum elements, which
(beispielsweise durch eine schräg gestellte Anordnung ihrer Längsachsen in deren (For example, by an oblique arrangement of their longitudinal axes in the
Schnittpunkt) einen Momentanpol einer Wankbewegung des Wagenkastens definieren. Die Querfedercharakteristik kann dann über die Gestaltung der Kontaktpunktkurve auf die Lage des Momentanpols abgestimmt sein, um ein bestimmtes Wankverhalten (insbesondere einen bestimmten Verlauf des Neige- bzw. Wankwinkels) des Wagenkastens bei einer Intersection) define a Momentanpol a rolling motion of the car body. The transverse spring characteristic can then be matched to the position of the instantaneous pole via the design of the contact point curve, in order to achieve a specific rolling behavior (in particular a specific course of the tilting or roll angle) of the carbody at one
Querauslenkung des Wagenkastens zu erzielen. Transverse deflection of the car body to achieve.
Bei weiteren bevorzugten Varianten des erfindungsgemäßen Fahrzeugs ist eine In further preferred variants of the vehicle according to the invention is a
Aktuatoreinrichtung vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, angesteuert durch eine Actuator provided, which is adapted to be driven by a
Steuereinrichtung eine Querauslenkung des Wagenkastens bezüglich des Fahrwerks in einer Fahrzeugquerrichtung zu erzeugen. Insbesondere bei solchen Gestaltungen kann die Querfedercharakteristik über die Gestaltung der Kontaktpunktkurve dann auf die Bauart und Leistungsfähigkeit der Aktuatoreinrichtung abgestimmt sein. Mithin kann der Widerstand gegen eine Querauslenkung des Wagenkastens so eingestellt werden, dass eine vergleichsweise kleine Aktuatoreinrichtung ausreicht, um eine gewünschte Querauslenkung Control device to generate a transverse deflection of the car body with respect to the chassis in a vehicle transverse direction. In particular, in such designs, the transverse spring characteristic can then be matched to the design and performance of the actuator via the design of the contact point curve. Thus, the resistance to a transverse deflection of the car body can be adjusted so that a comparatively small actuator device is sufficient to a desired transverse deflection
Die vorliegende Erfindung lässt sich in Verbindung mit beliebigen Fahrzeugen für beliebige Einsatzzwecke einsetzen. Vorzugsweise ist das Fahrzeug für einen The present invention can be used in conjunction with any vehicles for any purpose. Preferably, the vehicle is for one
Hochgeschwindigkeitsverkehr mit einer Nennbetriebsgeschwindigkeit oberhalb von 250 km/h, insbesondere oberhalb von 350 km/h, ausgebildet. High-speed traffic with a rated operating speed above 250 km / h, in particular above 350 km / h trained.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Federeinrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, welche die oben im Zusammenhang mit dem The present invention further relates to a spring device for a vehicle, in particular a rail vehicle, which the above in connection with the
erfindungsgemäßen Fahrzeug beschriebenen Merkmale und Eigenschaften aufweist. inventive vehicle features and features described.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen bzw. der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt. Es zeigen: eine schematische Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs in Neutralstellung mit einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Federeinrichtung; eine schematische Schnittansicht eines Teils des Fahrzeugs aus Figur 1 im Bereich der Federeinrichtung; eine weitere schematische Schnittansicht eines Teils des Fahrzeugs aus Figur 1 im Bereich der Federeinrichtung (in der Schnittebene aus Figur 2 bzw. entlang Linie III-III aus Figur 4); eine schematische Schnittansicht entlang Linie IV-IV aus Figur 3; eine schematische Darstellung des Verlaufs der Kontaktflächen, der Kontaktpunktkurve sowie des Querauslenkungswiderstands der Federeinrichtung aus Figur 1 ; Further preferred embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims and the following description of preferred embodiments, which refers to the accompanying drawings. 1 shows a schematic sectional view of a preferred embodiment of the vehicle according to the invention in neutral position with a preferred embodiment of the spring device according to the invention; a schematic sectional view of a part of the vehicle of Figure 1 in the region of the spring means; a further schematic sectional view of a part of the vehicle of Figure 1 in the region of the spring means (in the sectional plane of Figure 2 and along line III-III of Figure 4); a schematic sectional view taken along line IV-IV of Figure 3; a schematic representation of the course of the contact surfaces, the contact point curve and the Querauslenkungswiderstands the spring device of Figure 1;
Figur 6 eine schematische Schnittansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs in Neutralstellung mit einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Federeinrichtung; Figur 7 eine schematische Darstellung des Verlaufs der Kontaktflächen, der Figure 6 is a schematic sectional view of another preferred embodiment of the vehicle according to the invention in neutral position with a further preferred embodiment of the spring device according to the invention; Figure 7 is a schematic representation of the course of the contact surfaces, the
Kontaktpunktkurve sowie des Querauslenkungswiderstands der Federeinrichtung aus Figur 6; Contact point curve and the Querauslenkungswiderstands the spring device of Figure 6;
Figur 8 eine schematische Darstellung des Verlaufs der Kontaktflächen, der Figure 8 is a schematic representation of the course of the contact surfaces, the
Kontaktpunktkurve sowie des Querauslenkungswiderstands einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Federeinrichtung. Contact point curve and the Querauslenkungswiderstands another preferred embodiment of the spring device according to the invention.
Erstes Ausführunqsbeispiel First Ausführunqsbeispiel
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 5 ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrzeugs in Form eines Schienenfahrzeugs 101 beschrieben. Das Fahrzeug 101 ist für den Hochgeschwindigkeitsverkehr mit einer Nennbetriebsgeschwindigkeit oberhalb von 250 km/h, insbesondere oberhalb von 350 km/h, ausgelegt. A first preferred exemplary embodiment of the vehicle according to the invention in the form of a rail vehicle 101 will be described below with reference to FIGS. 1 to 5. The vehicle 101 is designed for high-speed traffic with a nominal operating speed above 250 km / h, in particular above 350 km / h.
Die Figur 1 zeigt eine schematische Schnittansicht des Fahrzeugs 101 in einer Schnittebene senkrecht zu dessen Fahrzeuglängsachse. Das Fahrzeug 101 umfasst einen Wagenkasten 102, der im Bereich seines ersten Endes auf einer Fahrwerkseinheit in Form eines FIG. 1 shows a schematic sectional view of the vehicle 101 in a sectional plane perpendicular to the vehicle's longitudinal axis. The vehicle 101 comprises a body 102, which in the region of its first end on a chassis unit in the form of a
Drehgestells 104 abgestützt ist und im Bereich seines zweiten Endes auf einem weiteren Fahrwerk in Form eines weiteren Drehgestells abgestützt ist. Das Drehgestell 104 und das weitere Drehgestell sind identisch gestaltet, sodass im Folgenden nur auf die Merkmale des Drehgestells 104 eingegangen wird. Es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Erfindung auch in Verbindung mit anderen Konfigurationen eingesetzt werden kann, bei denen andere Fahrwerksgestaltungen verwendet werden bzw. der Wagenkasten auf einer anderen Anzahl von Fahrwerken, beispielsweise auch nur einem Fahrwerk, abgestützt ist. Weiterhin können auch zwei Wagenkästen auf einer Fahrwerkseinheit abgestützt werden, wie dies Bogie 104 is supported and is supported in the region of its second end on another chassis in the form of another bogie. The bogie 104 and the further bogie are designed identically, so that only the features of the bogie 104 will be discussed below. It should be understood, however, that the present invention may be used in conjunction with other configurations that utilize other chassis designs, or that the body is supported on a different number of chassis, for example, a single chassis. Furthermore, two car bodies can be supported on a chassis unit, as this
beispielsweise bei so genannten Jakobsdrehgestellen der Fall ist. For example, in so-called Jacob bogies is the case.
Zum einfacheren Verständnis der nachfolgenden Erläuterungen ist in den Figuren ein (durch die Radaufstandsebene des Drehgestells 104 vorgegebenes) Koordinatensystem x.,y,z angegeben, in dem die x-Koordinate die Längsrichtung des Schienenfahrzeugs 101 , die y- Koordinate die Querrichtung des Schienenfahrzeugs 101 und die z-Koordinate die For easier understanding of the following explanations, a coordinate system x (predetermined by the wheel contact level of the bogie 104) is shown in the figures . , y, z, in which the x-coordinate is the longitudinal direction of the rail vehicle 101, the y-coordinate is the transverse direction of the rail vehicle 101 and the z-coordinate is the
Höhenrichtung des Schienenfahrzeugs 101 bezeichnen. Height direction of the rail vehicle 101 denote.
Das Drehgestell 104, umfasst in herkömmlicher Weise zwei Radeinheiten in Form von Radsätzen 04. , auf denen sich jeweils über eine Primärfederung 103.1 ein Drehgestellrahmen 104.2 abstützt. Der Wagenkasten 102 ist wiederum über die Sekundärfederung 103.2 auf dem Drehgestellrahmen 104.2 abgestützt. Die Primärfederung 103.1 ist in Figur 1 vereinfachend durch Schraubenfedern dargestellt. Es versteht sich jedoch, dass es sich bei der Primärfederung 103.1 um eine beliebige geeignete The bogie 104, conventionally comprises two wheel units in the form of wheelsets 04, on each of which a primary suspension 103.1 Bogie frame 104.2 is supported. The car body 102 is in turn supported by the secondary suspension 103.2 on the bogie frame 104.2. The primary suspension 103. 1 is simplified in FIG. 1 by coil springs. It will be understood, however, that primary spring 103.1 may be any suitable one
Federeinrichtung handeln kann. Spring device can act.
Das Fahrzeug 101 umfasst weiterhin im Bereich des Drehgestells 104 eine The vehicle 101 further comprises in the region of the bogie 104 a
Wankkompensationseinrichtung 105. Die Wankkompensationseinrichtung 105 wirkt kinematisch parallel zu der Sekundärfederung 103.2 zwischen dem Drehgesteilrahmen 104.2 und dem Wagenkasten 102 in der nachfolgend noch näher beschriebenen Weise. Roll compensation device 105. The roll compensation device 105 acts kinematically parallel to the secondary suspension 103.2 between the swivel frame 104.2 and the car body 102 in the manner described in more detail below.
Wie insbesondere Figur 1 zu entnehmen ist umfasst die Wankkompensationseinrichtung 105 eine hinlänglich bekannte Wankstütze 106, die einerseits mit dem Drehgestellrahmen 104.2 und andererseits mit dem Wagenkasten 102 verbunden ist. Die Wankstütze 106 umfasst einen Torsionsarm in Form eines ersten Hebels 106.1 und einen zweiten Torsionsarm in Form eines zweiten Hebels 106.2. Die beiden Hebel 106.1 und 106.2 sitzen zu beiden Seiten der Längsmittenebene (xz-Ebene) des Fahrzeugs 101 jeweils drehfest auf den Enden einer Torsionswelle 106.3 der Wankstütze 106. Die Torsionswelle 106.3 erstreckt sich in As can be seen in particular from FIG. 1, the roll compensation device 105 comprises a sufficiently well-known roll support 106, which is connected on the one hand to the bogie frame 104.2 and on the other hand to the wagon body 102. The roll support 106 comprises a torsion arm in the form of a first lever 106.1 and a second torsion arm in the form of a second lever 106.2. The two levers 106.1 and 106.2 sit on both sides of the longitudinal center plane (xz-plane) of the vehicle 101 in each case rotationally fixed on the ends of a torsion shaft 106.3 of the roll support 106. The torsion 106.3 extends into
Querrichtung (y-Richtung) des Fahrzeugs und ist drehbar in Lagerblöcken 106.4 gelagert, die ihrerseits fest mit dem Drehgestellrahmen 104.2 verbunden sind. An dem freien Ende des ersten Hebels 106.1 ist ein erster Lenker 106.5 angelenkt, während an dem freien Ende des zweiten Hebels 106.2 ein zweiter Lenker 106.6 angelenkt ist. Über die beiden Lenker 106.5, 106.6 ist die Wankstütze 106 gelenkig mit dem Wagenkasten 102 verbunden. Transverse direction (y-direction) of the vehicle and is rotatably mounted in bearing blocks 106.4, which in turn are fixedly connected to the bogie frame 104.2. At the free end of the first lever 106.1, a first link 106.5 is articulated, while at the free end of the second lever 106.2, a second link 106.6 is articulated. About the two links 106.5, 106.6 the roll support 106 is pivotally connected to the car body 102.
In Figur 1 ist der Zustand in der Neutralstellung des Fahrzeugs 101 dargestellt, welche sich bei einer Fahrt in einem geraden und nicht verwundenen Gleis 108 ergibt. In dieser In Figure 1, the state in the neutral position of the vehicle 101 is shown, resulting in a ride in a straight and not twisted track 108. In this
Neutralstellung verlaufen die beiden Lenker 106.5, 106.6 in der Zeichnungsebene der Figur 1 (yz-Ebene) im vorliegenden Beispiel derart zur Hochachse (z-Achse) des Fahrzeugs 101 geneigt, dass ihre oberen (am Wagenkasten 102 angelenkten) Enden zur Fahrzeugmitte hin versetzt sind und sich ihre Längsachsen in einem Punkt MP schneiden, der in der Neutral position, the two arms 106.5, 106.6 extend in the drawing plane of Figure 1 (yz plane) in the present example so inclined to the vertical axis (z-axis) of the vehicle 101 that their upper (articulated to the car body 102) ends are offset towards the vehicle center and their longitudinal axes intersect at a point MP in the
Längsmittenebene (xz-Ebene) des Fahrzeugs liegt. Durch die Lenker 106.5, 106.6 ist in hinlänglich bekannter Weise eine (in der Neutralstellung) zur Fahrzeuglängsachse 101.1 parallel verlaufende Wankachse definiert, welche durch den Punkt MP verläuft. Der Longitudinal center plane (xz plane) of the vehicle is located. By the handlebars 106.5, 106.6 is defined in a well-known manner (in the neutral position) to the vehicle longitudinal axis 101.1 parallel Wankachse, which runs through the point MP. Of the
Schnittpunkt MP der Längsachsen der Lenker 106.5. 106.6 bildet mit anderen Worten den Momentanpol einer Wankbewegung des Wagenkastens 102 um diese Wankachse. Die Wankstütze 106 erlaubt in hinlänglich bekannter Weise ein auf beiden Seiten des Fahrzeugs synchrones Einfedern der Sekundärfederung 103.2, während sie eine reine Wankbewegung um die Wankachse bzw. den Momentanpol MP verhindert. Weiterhin ist aufgrund der Schrägstellung der Lenker 106.5, 106.6 durch die Wankstütze 106 eine Intersection MP of the longitudinal axes of the handlebars 106.5. In other words, 106.6 forms the instantaneous pole of a roll movement of the car body 102 about this roll axis. The roll support 106 allows a well-known on both sides of the vehicle synchronous compression of the secondary suspension 103.2, while preventing a pure rolling motion about the roll axis or the instantaneous pole MP. Furthermore, due to the inclination of the handlebars 106.5, 106.6 by the roll support 106 a
Kinematik mit einer kombinierten Bewegung aus einer Wankbewegung um die Wankachse bzw. den Momentanpol MP und einer Querbewegung in Richtung der Fahrzeugquerachse (y-Achse) vorgegeben. Hierbei versteht es sich, dass der Schnittpunkt MP und damit die Wankachse aufgrund der durch die Lenker 106.5, 106.6 vorgegebenen Kinematik bei einer Auslenkung des Wagenkastens 102 aus der Neutralstellung in der Regel ebenfalls seitlich auswandert. Kinematics with a combined movement of a rolling motion about the roll axis or the instantaneous pole MP and a transverse movement in the direction of the vehicle transverse axis (y-axis) predetermined. It is understood that the intersection MP and thus the roll axis due to the predetermined by the handlebars 106.5, 106.6 kinematics at a deflection of the car body 102 from the neutral position usually also sideways emigrated.
Bei Bogenfahrt bewirkt die im Schwerpunkt SP des Wagenkastens 102 (aufgrund der vorherrschenden Beschleunigung in Fahrzeugquerrichtung) angreifende Zentrifugalkraft F am Drehgestellrahmen 104.2 eine Wankbewegung nach bogenaußen, die aus einem stärkeren Einfedern der Primärfederung 103.1 auf der Bogenaußenseite resultiert. Die beschriebene Gestaltung der Wankstütze 106 bewirkt bei einer Bogenfahrt des Fahrzeugs 101 im Bereich der Sekundärfederung 103.2 eine Kompensationsbewegung, welche der Wankbewegung des Wagenkastens 102 nach bogenaußen entgegenwirkt, wie dies in Figur 1 durch die gestrichelte Kontur 102.1 angedeutet ist. In the case of curved travel, the centrifugal force F acting on the bogie frame 104.2 in the center of gravity SP of the vehicle body 102 (due to the prevailing acceleration in the vehicle transverse direction) causes a bowing movement that results from a greater compression of the primary suspension 103.1 on the outside of the bow. The described design of the roll support 106 causes at a curved travel of the vehicle 101 in the region of the secondary suspension 103.2 a compensation movement, which counteracts the rolling movement of the car body 102 to the outside, as indicated in Figure 1 by the dashed contour 102.1.
Je nach dem Abstand zwischen dem Schwerpunkt SP und dem Momentanpol MP des Wagenkastens 102 (senkrecht zur Wirkebene der Zentrifugalkraft F) wird diese Depending on the distance between the center of gravity SP and the instantaneous center MP of the car body 102 (perpendicular to the plane of action of the centrifugal force F), this becomes
Kompensationsbewegung zum Teil durch die Zentrifugalkraft F bewirkt bzw. unterstützt. Je nach Gestaltung des Fahrzeugs, insbesondere der Wankstütze 106, kann aber auch vorgesehen sein, dass der Momentanpol MP nahe an den Schwerpunkt SP gelegt wird, gegebenenfalls sogar mit diesem zusammenfällt. In diesem Fall liefert die Zentrifugalkraft F nur einen geringen Beitrag bzw. sogar keinen Beitrag mehr zur Auslenkung des Compensation movement in part by the centrifugal force F causes or supports. Depending on the design of the vehicle, in particular the roll support 106, but can also be provided that the instantaneous pole MP is placed close to the center of gravity SP, possibly even coincides with this. In this case, the centrifugal force F provides only a small contribution or even no contribution to the deflection of the
Wagenkastens 102. In diesem Fall muss die Kraft für die Kompensationsbewegung teilweise oder gegebenenfalls sogar vollständig durch einen Aktuator 107 der Carcass 102. In this case, the force for the compensation movement must partially or possibly even completely by an actuator 107 of the
Wankkompensationseinrichtung 105 aufgebracht werden, der zwischen dem Roll compensation device 105 are applied, between the
Drehgestellsrahmen 104.2 und dem Wagenkasten 102 wirkt. Bogie frame 104.2 and the car body 102 acts.
Dank der durch die Kinematik der Wankstütze 106 vorgegebenen Kompensationsbewegung wird unter anderem der Neigungskomfort für die Passagiere des Fahrzeugs 101 erhöht, da die Passagiere (in ihrem durch den Wagenkasten 102 vorgegebenen Bezugssystem) einen Teil der im erdfesten Bezugssystem (x, y, z) tatsächlich wirkenden Querbeschleunigung ap bzw. Zentrifugalkraft Fp lediglich als erhöhte Beschleunigungskomponente azp bzw. Kraftwirkung Fzp in Richtung des Bodens des Wagenkastens 102 wahrnehmen, die in der Regel als weniger störend bzw. unangenehm empfunden wird. Die von den Passagieren in ihrem Bezugssystem (xp, yp, zp) als störend empfundene, in Querrichtung wirkende Thanks to the compensatory motion provided by the kinematics of the roll support 106, among other things, the pitch comfort for the passengers of the vehicle 101 is increased because the passengers (in their frame system set by the car body 102) actually form part of the ground reference frame (x, y, z) acting lateral acceleration a p or centrifugal force F p only as an increased acceleration component a zp or Force effect F zp perceive in the direction of the bottom of the car body 102, which is generally perceived as less disturbing or unpleasant. The transversely perceived by the passengers in their reference system (x p , y p , z p ) as disturbing
Querbeschleunigungskomponente ayp bzw. Zentrifugalkraftkomponente Fyp wird somit in vorteilhafter Weise reduziert. Transverse acceleration component a yp or centrifugal force component F yp is thus reduced in an advantageous manner.
Die maximal zulässigen Werte für die im Bezugssystem (xp, yp, zp) der Passagiere wirkende Querbeschleunigung ayp max werden in der Regel von den Betreibern des Fahrzeugs 101 vorgegeben. Anhaltspunkte hierfür liefern auch nationale und internationale Normen (wie beispielsweise die EN 12299). The maximum permissible values for the lateral acceleration a yp max acting in the reference system (x p , y p , z p ) of the passengers are generally specified by the operators of the vehicle 101. Evidence of this is provided by national and international standards (such as EN 12299).
Querfedercharakteristik der Sekundärfederung, also der Verlauf des Widerstands der Sekundärfederung 103.2 gegen die bei der Kompensationsbewegung auftretende Cross spring characteristic of the secondary suspension, so the course of the resistance of the secondary suspension 103.2 against occurring during the compensation movement
Auslenkung in der Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung), stellt einen wichtigen Faktor für das Wankverhalten des Wagenkastens dar. So muss der Aktuator 107 für eine gewünschte Einstellung des Wankwinkels des Wagenkastens um den Momentanpol MP umso höhere Kräfte aufbringen je größer der Widerstand gegen diese Querauslenkung ist. Deflection in the vehicle transverse direction (y-direction), represents an important factor for the roll behavior of the car body. Thus, the actuator 107 for a desired adjustment of the roll angle of the car body around the instantaneous pole MP must apply the higher the higher the resistance to this transverse deflection ,
Bei herkömmlichen Fahrzeugen gibt die Sekundärfederung in der Regel eine In conventional vehicles, the secondary suspension is usually one
Querfedercharakteristik vor, die kaum bzw. nur mit vergleichsweise großem Aufwand an ein gewünschtes Wankverhalten anpassbar ist. Die vorliegende Erfindung ermöglicht jedoch durch die nachfolgend beschriebene Gestaltung der Sekundärfederung 103.2 auf einfache und Platz sparende Weise eine Anpassung der Querfedercharakteristik an einen Cross spring characteristic ago, which is hardly or only with comparatively great effort to a desired roll behavior adaptable. However, the present invention allows by the below-described design of the secondary suspension 103.2 in a simple and space-saving manner an adaptation of the transverse spring characteristic to a
gewünschten Verlauf und damit letztlich auch an ein gewünschtes Wankverhalten des Wagenkastens 102. desired course and thus ultimately to a desired roll behavior of the car body 102nd
Zu diesem Zweck umfasst die Sekundärfederung 103.2 zwei identisch gestaltete For this purpose, the secondary suspension 103.2 comprises two identically designed
Federeinrichtungen 108, die in Fahrzeuglängsrichtung fluchtend und in Fahrzeugquerrichtung mittig zu beiden Seiten eines (in Figur 1 nicht dargestellten) Drehgelenks (typischerweise einem Drehzapfen) angeordnet sind, welches Ausdrehbewegungen zwischen dem Spring devices 108 which are aligned in the vehicle longitudinal direction and in the vehicle transverse direction centered on both sides of a (not shown in Figure 1) pivot (typically a pivot), which Ausdrehbewegungen between the
Wagenkasten 102 und dem Drehgestell 104 um die Fahrzeughochachse definiert. Car body 102 and the bogie 104 defined about the vehicle vertical axis.
Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung (bevorzugt in It is understood, however, that in other variants of the invention (preferably in
Fahrzeugquerrichtung und/oder Fahrzeuglängsrichtung mittig) auch lediglich eine einzige Federeinrichtung 108 vorgesehen ist, welche dann gegebenenfalls auch die Funktion des Drehgelenks integriert, wie nachfolgend noch näher ausgeführt werden wird. Wie insbesondere der Figur 2 zu entnehmen ist, umfasst jede Federeinrichtung 108 ein erstes Kontaktelement 109 mit einer ersten Kontaktfläche 109.1 , ein zweites Kontaktelement 1 10 mit einer zweiten Kontaktfläche 1 10.1 und eine Federeinheit 1 1 1 , die kinematisch in Serie zwischen dem Wagenkasten 102 und der Fahrwerkseinheit 104 angeordnet sind. Die Figur 2 zeigt dabei einen Schnitt durch eine Symmetrieebene der Federeinrichtung 108. Vehicle transverse direction and / or vehicle longitudinal direction centered), only a single spring device 108 is provided, which then optionally also integrates the function of the rotary joint, as will be explained in more detail below. As can be seen in particular from FIG. 2, each spring device 108 comprises a first contact element 109 with a first contact surface 109.1, a second contact element 110 with a second contact surface 110.1 and a spring unit 11, which is kinematically connected in series between the vehicle body 102 and the chassis unit 104 are arranged. FIG. 2 shows a section through a plane of symmetry of the spring device 108.
Die Federeinheit 1 1 1 sitzt mit einem Ende auf dem Drehgestellrahmen 104.2, während ihr anderes Ende einen im Wesentlichen U-förmigen Träger 1 12 abstützt. Der Träger 1 12 sitzt umgedreht auf der Federeinheit 1 1 1 , sodass sich eine verschachtelte Anordnung ergibt, bei der sich ein Teil der Federeinheit 1 1 1 zwischen den beiden Schenkeln 1 2.1 des Trägers 1 12 erstreckt und mit seiner Basis 1 12.2 verbunden ist. An den freien Enden der Schenkel 1 12.1 ist das erste Kontaktelement 109 über jeweils ein Schwenkgelenk 1 13 angelenkt. Die gemeinsame Schwenkachse 1 13.1 der beiden Schwenkgelenke 1 13 verläuft in der The spring unit 1 1 1 sits with one end on the bogie frame 104.2, while the other end supports a substantially U-shaped support 1 12. The carrier 1 12 sits reversed on the spring unit 1 1 1, so that there is a nested arrangement in which a part of the spring unit 1 1 1 between the two legs 1 2.1 of the carrier 1 12 extends and is connected to its base 1 12.2. At the free ends of the legs 1 12.1, the first contact element 109 is articulated via a respective pivot joint 1 13. The common pivot axis 1 13.1 of the two pivot joints 1 13 extends in the
Neutralstellung des Wagenkastens 102 (im geraden ebenen Gleis) im Wesentlichen parallel zur Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung). Neutral position of the car body 102 (in the straight flat track) substantially parallel to the vehicle longitudinal direction (x-direction).
Das erste Kontaktelement 109 ist ebenfalls im Wesentlichen U-förmig gestaltet, wobei jeweils ein Schwenkgelenk 1 13 an dem freien Ende des jeweiligen Schenkels 109.2 des ersten Kontaktelements 109 angreift. Das erste Kontaktelement 109 und der Träger 1 12 sind ebenfalls verschachtelt angeordnet, wobei das erste Kontaktelement 09 den Träger 108.4 in seinem Inneren (über den im Normalbetrieb vorgesehenen Schwenkbereich) frei um die Schwenkachse 1 13.1 schwenkbar aufnimmt, sodass sich insgesamt eine besonders kompakte Gestaltung ergibt. The first contact element 109 is also designed substantially U-shaped, wherein in each case a pivot joint 1 13 engages the free end of the respective leg 109.2 of the first contact element 109. The first contact element 109 and the carrier 1 12 are also arranged nested, wherein the first contact element 09, the carrier 108.4 in its interior (via the pivot area provided in normal operation) freely about the pivot axis 1 13.1 pivotally receives, so that overall results in a particularly compact design ,
Im Bereich seiner Basis 109.3 weist das erste Kontaktelement 109 (auf der dem Träger 1 12 abgewandten Seite) die erste Kontaktfläche 109.1 auf, über welche das erste Kontaktelement 109 eine zweite Kontaktfläche 1 10.1 des zweiten Kontaktelements 1 10 in wenigstens einem Kontaktpunkt 1 14.1 einer Kontaktpunktkurve 1 14 kontaktiert. In the region of its base 109.3, the first contact element 109 (on the side facing away from the carrier 1 12), the first contact surface 109.1, via which the first contact element 109, a second contact surface 1 10.1 of the second contact element 1 10 in at least one contact point 1 14.1 a contact point curve 1 14 contacted.
Im vorliegenden Beispiel sind sowohl die erste Kontaktfläche 109.1 als auch die zweite Kontaktfläche 1 10.1 als höchstens einfach gekrümmte Flächen mit parallelen In the present example, both the first contact surface 109.1 and the second contact surface 1 are 10.1 as at most simply curved surfaces with parallel
Hauptkrümmungsachsen ausgebildet. Insbesondere die erste Kontaktfläche ist als im Main curvature axes formed. In particular, the first contact surface is as in
Wesentlichen zylindrische Fläche ausgebildet. Demgemäß ergibt sich theoretisch (bei unendlich steifen Kontaktelementen) ein Linienkontakt entlang einer (in Figur 2 senkrecht zur Schnittebene verlaufenen) Kontaktlinie, auf welcher der Kontaktpunkt 14.1 liegt. Es versteht sich jedoch, dass sich in der Realität, je nach Steifigkeit bzw. Deformation der Substantially cylindrical surface formed. Accordingly, there is theoretically (for infinitely stiff contact elements) a line contact along a (in Figure 2 perpendicular to the cutting plane) contact line on which the contact point is 14.1. It is understood, however, that in reality, depending on the stiffness or deformation of the
Kontaktelemente, ein gewisser flächiger Kontakt ergibt. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung zumindest eine der beiden Kontaktflächen als mehrfach gekrümmte Fläche ausgebildet sein kann. Hierdurch kann beispielsweise eine Nickbeweglichkeit in die Sekundärfederung 103.2 eingeführt werden, welche Nickbewegungen (um eine zur Fahrzeugquerrichtung parallele Nickachse) Contact elements, a certain surface contact results. It is understood, however, that in other variants of the invention, at least one of the two contact surfaces may be formed as a multi-curved surface. In this way, for example, a pitching mobility can be introduced into the secondary suspension 103.2, which pitching movements (about a pitch axis parallel to the vehicle transverse direction)
ermöglichen. Allerdings versteht es sich, dass eine solche Nickbeweglichkeit gegebenenfalls auch an anderer Stelle in der Sekundärfederung 103.2 (beispielsweise im Bereich der Lager 1 13 und/oder der Anbindung des zweiten Kontaktelements 1 10 am Wagenkasten 102 und/oder der Anbindung der Federeinheit 1 1 1 am Drehgestellrahmen 104.2) realisiert sein kann. Ebenso kann die Nickbeweglichkeit auch über eine entsprechende Elastizität wenigstens eines der Kontaktelemente (beispielsweise im Bereich der Kontaktfläche) realisiert sein. enable. However, it is understood that such a pitch mobility optionally also elsewhere in the secondary suspension 103.2 (for example in the area of the bearing 1 13 and / or the connection of the second contact element 1 10 on the car body 102 and / or the connection of the spring unit 1 1 1 am Bogie frame 104.2) can be realized. Likewise, the pitch mobility can also be realized via a corresponding elasticity of at least one of the contact elements (for example in the area of the contact surface).
Das zweite Kontaktelement 1 10 ist an der Unterseite des Wagenkastens 102 befestigt, sodass die kinematische Kette bzw. der Kraftfluss beim Abstützen des Wagenkastens 102 von dem Wagenkasten 102 über das zweite Kontaktelement 1 10, anschließend das erste Kontaktelement, anschließend den Träger 112 und schließlich die Federeinheit 1 1 1 in den Drehgestellrahmen 104.2 verläuft. The second contact element 1 10 is attached to the underside of the car body 102, so that the kinematic chain or the power flow in supporting the car body 102 of the car body 102 via the second contact element 1 10, then the first contact element, then the carrier 112 and finally the Spring unit 1 1 1 runs in the bogie frame 104.2.
Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung eine anderweitige Abfolge der Komponenten vorgesehen sein kann. So kann beispielsweise eine umgekehrte It is understood, however, that in other variants of the invention, an otherwise sequence of components may be provided. For example, a reverse
Reihenfolge der Komponenten zwischen dem Wagenkasten 102 und dem Drehgestell 104 vorgesehen sein. Ebenso kann bei weiteren Varianten die Federeinheit 1 1 1 zwischen dem Wagenkasten 102 und den zweiten Kontaktelement 1 10 angeordnet sein, wobei dann der Träger 1 12 beispielsweise auf der Notfeder 1 1 1 .1 sitzt. Order of components between the car body 102 and the bogie 104 may be provided. Likewise, in other variants, the spring unit 1 1 1 between the car body 102 and the second contact element 1 10 may be arranged, in which case the carrier 1 12, for example, on the emergency spring 1 1 1 .1 sits.
Im vorliegenden Beispiel sind die erste Kontaktfläche 109.1 und die zweite Kontaktfläche 1 10.1 mit einer (in Figur 2 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellten) Verzahnung 1 16 versehen, um Schlupf in der Fahrzeugquerrichtung zwischen dem ersten Kontaktelement 109 und dem zweiten Kontaktelement 1 10 zu vermeiden. In the present example, the first contact surface 109.1 and the second contact surface 1 10.1 are provided with a toothing 16 (not shown in FIG. 2 for reasons of clarity) in order to avoid slipping in the vehicle transverse direction between the first contact element 109 and the second contact element 110 ,
Hierbei kann, wie schematisiert in den Figuren 3 und 4 gezeigt ist, nur ein Teil der beiden Kontaktflächen 109.1 und 1 10.1 mit einer solchen Verzahnung 1 16 ausgestattet sein, um den Schlupf in der Fahrzeugquerrichtung zu vermeiden, während andere Teile der beiden Kontaktflächen 109.1 und 1 10.1 , welche primär die Übertragung der Stützkraft in der Here, as shown schematically in Figures 3 and 4, only a part of the two contact surfaces 109.1 and 1 10.1 be equipped with such a toothing 1 16 to avoid slippage in the vehicle transverse direction, while other parts of the two contact surfaces 109.1 and 1 10.1, which primarily the transmission of the support force in the
Fahrzeughöhenrichtung übernehmen, einander ohne eine solche Verzahnung kontaktieren. Hiermit ist in vorteilhafter Weise eine Anpassung dieser Teilbereiche der beiden Take vehicle height direction, contact each other without such teeth. This is an adaptation of these subregions of the two in an advantageous manner
Kontaktflächen 109.1 und 1 10.1 an die jeweilige primäre Kraftübertragungsrichtung bzw. Funktion (Vermeidung von Schlupf in Fahrzeugquerrichtung bzw. Stützkraftübertragung in Fahrzeughöhenrichtung) möglich. Contact surfaces 109.1 and 1 10.1 to the respective primary power transmission direction or Function (avoidance of slip in vehicle transverse direction or support force transmission in vehicle height direction) possible.
Wie den Figuren 3 und 4 zu entnehmen ist, umfasst die Verzahnung eine parallel zu der Schwenkebene des ersten Kontaktelements 109 verlaufende erste Nut 1 16.1 , in welche ein erster Vorsprung 1 16.2 des zweiten Kontaktelements 109 eingreift. Der erste VorsprungAs can be seen in FIGS. 3 and 4, the toothing comprises a first groove 16.1 extending parallel to the pivoting plane of the first contact element 109 and into which a first projection 16.2 of the second contact element 109 engages. The first advantage
1 16.2 greift mit (axialem) Spiel in Richtung der Schwenkachse 1 13.1 in die erste Nut 1 6.1 ein, sodass die erste Kontaktfläche 109 1 und die zweite Kontaktfläche 1 0.1 insoweit ungehindert aufeinander abrollen können. 1 16.2 engages with (axial) play in the direction of the pivot axis 1 13.1 in the first groove 1 6.1, so that the first contact surface 109 1 and the second contact surface 1 0.1 so far unrestricted roll on each other.
In der ersten Nut 1 16.1 ist (in der Fahrzeugquerrichtung) mittig ein radialer zweiter VorsprungIn the first groove 1 16.1 is centrally (in the vehicle transverse direction), a radial second projection
1 16.3 des ersten Kontaktelements 109 ausgebildet. Der zweite Vorsprung 1 16.3 greift seinerseits in eine (in der Fahrzeugquerrichtung verlaufende) axiale zweite Nut 16.4 in dem ersten Vorsprung 1 16.2 ein, wobei im vorliegenden Beispiel ein leichtes Spiel (in der 1 16.3 of the first contact element 109 is formed. The second projection 1 16.3 in turn engages in an axial (in the vehicle transverse direction) axial second groove 16.4 in the first projection 1 16.2, wherein in the present example a slight play (in the
Fahrzeugquerrichtung vorliegt, sodass der zweite Vorsprung 1 16.3 den ersten Vorsprung 116.2 in einem Zustand mit im geraden ebenen Gleis stehenden Fahrzeug 101 idealer Weise zunächst nicht berührt. Demgemäß können die erste Kontaktfläche 109.1 und die zweite Kontaktfläche 1 10.1 auch insoweit ungehindert aufeinander abrollen. Vehicle transverse direction is present, so that the second projection 1 16.3, the first projection 116.2 in a state with standing in a straight flat track vehicle 101 ideally initially does not touch. Accordingly, the first contact surface 109.1 and the second contact surface 1 10.1 can also roll unimpeded to one another in this respect.
Ergeben sich im Betrieb des Fahrzeugs 101 Querkräfte (also Kräfte in In the operation of the vehicle 101, transverse forces (ie forces in
Fahrzeugquerrichtung), bei denen es zu einem Schlupf in der Fahrzeugquerrichtung zwischen der ersten Kontaktfläche 109.1 und der zweiten Kontaktfläche 1 10.1 kommt bzw. kommen könnte, gelangt der zweite Vorsprung 16.3 mit der zugeordneten Vehicle transverse direction), in which there is a slip in the vehicle transverse direction between the first contact surface 109.1 and the second contact surface 1 10.1 or could come, the second projection 16.3 comes with the associated
Begrenzungswand der zweiten Nut 1 16.4 in Eingriff und verhindert durch den so in der Fahrzeugquerrichtung entstehenden Formschluss derartigen Schlupf. Boundary wall of the second groove 1 16.4 engaged and prevented by the resulting in the vehicle transverse direction positive locking such slip.
Die Gestaltung des zweiten Vorsprungs 1 16.3 und der zugeordneten Begrenzungswände der zweiten Nut 1 16.4 sind derart aufeinander abgestimmt, dass die erste Kontaktfläche 109.1 und die zweite Kontaktfläche 1 10.1 ungehindert aufeinander abrollen können, wie dies in Figur 3 durch die gestrichelte Kontur 1 16.5 angedeutet ist. The design of the second projection 1 16.3 and the associated boundary walls of the second groove 1 16.4 are matched to one another such that the first contact surface 109.1 and the second contact surface 1 10.1 can roll unimpeded on each other, as indicated in Figure 3 by the dashed contour 1 16.5 ,
Im vorliegenden Beispiel ist der zweite Vorsprung 1 16.3 in der Schwenkebene hierzu mit einer entsprechend gekrümmten Oberflächenkontur versehen, während die In the present example, the second projection 1 16.3 is provided in the pivoting plane for this purpose with a correspondingly curved surface contour, while the
Begrenzungswände der zweiten Nut 1 16.4 als einfache ebene Wände gestaltet sind. Die Schnittkonturen des zweiten Vorsprungs 1 16.3 und der Begrenzungswände der zweiten NutBoundary walls of the second groove 1 16.4 designed as a simple flat walls. The sectional contours of the second projection 1 16.3 and the boundary walls of the second groove
1 16.4 sind bevorzugt so aufeinander abgestimmt, dass in jeder Schwenkposition der zur Schlupfverhinderung dienende Formschluss in der Fahrzeugquerrichtung erreicht wird, während in der Fahrzeughöhenrichtung bevorzugt kein derartiger Formschluss entsteht, sodass der erste Vorsprung 1 16.2 und der zweite Vorsprung 1 16.3 im Wesentlichen nicht an der Übertragung der Stützkraft in der Fahrzeughöhenrichtung beteiligt sind. 1 16.4 are preferably matched to one another in such a way that the positive locking in the vehicle transverse direction serving for preventing slippage is achieved in each swivel position, while in the vehicle height direction preferably no such positive connection is formed, so that the first projection 1 16.2 and the second projection 1 16.3 are not substantially involved in the transmission of the supporting force in the vehicle height direction.
Im vorliegenden Beispiel ist die Gestaltung des zweiten Vorsprungs 1 16.3 und der zugeordneten Begrenzungswände der zweiten Nut 1 16.4 weiterhin derart, dass der zweite Vorsprung 1 16.3 über den gesamten im Betrieb des Fahrzeugs zu erwartenden In the present example, the design of the second projection 1 16.3 and the associated boundary walls of the second groove 1 16.4 continue such that the second projection 1 16.3 to be expected over the entire during operation of the vehicle
Schwenkbereich des ersten Kontaktelements 109 nie so weit aus der zweiten Nut 1 16.4 heraustritt, dass die Funktion der Schlupfverhinderung nicht mehr erfüllt werden könnte, mithin also die Funktion der Schlupfverhinderung jederzeit gewährleistet ist. Pivoting range of the first contact element 109 never so far emerges from the second groove 1 16.4, that the function of the slip prevention could not be met, thus therefore the function of slip prevention is guaranteed at all times.
Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch mehrere, in It is understood, however, that in other variants of the invention also several, in
Fahrzeugquerrichtung beabstandete Schlupfverhinderungspaarungen aus jeweils einem zweiten Vorsprung 1 16.3 und einer zugeordneten zweiten Nut 1 16.4 vorgesehen sein können. Diese Schlupfverhinderungspaarungen sind zumindest so angeordnet, dass zu jedem Zeitpunkt bzw. in jedem Betriebszustand des Fahrzeugs wenigstens eine der Vehicle transverse direction spaced slip prevention pairings from a respective second projection 1 16.3 and an associated second groove 1 16.4 can be provided. These slip prevention pairings are at least arranged so that at any time or in any operating condition of the vehicle at least one of
Schlupfverhinderungspaarungen die Funktion der Schlupfverhinderung übernimmt. Slip prevention pairings takes over the function of slip prevention.
Vorzugsweise liegt eine gewisse Überdeckung vor, in deren Bereich wenigstens zwei Schlupfverhinderungspaarungen wirksam sind bzw. wirksam sein können. Preferably, there is a certain overlap in whose area at least two slip prevention pairings are effective or can be effective.
Es versteht sich jedoch zum einen, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch eine anderweitige Gestaltung der beiden Kontaktflächen vorgesehen sein kann, bei weicher über einen anderweitigen Formschluss in der Fahrzeugquerrichtung ein derartiger Schlupf verhindert werden kann. Insbesondere können die beiden Kontaktflächen im Wesentlichen vollständig mit einer entsprechenden Verzahnung versehen sein. Zum anderen versteht es sich, dass bei anderen Varianten der Erfindung ein solcher Formschluss in der However, it is understood, on the one hand, that in other variants of the invention, an alternative design of the two contact surfaces can also be provided, in the case of which a slip of this kind can be prevented in the transverse direction of the vehicle by means of an otherwise positive fit. In particular, the two contact surfaces can be substantially completely provided with a corresponding toothing. On the other hand, it is understood that in other variants of the invention, such a positive connection in the
Fahrzeugquerrichtung zwischen den beiden Kontaktflächen auch fehlen kann, mithin also in der Fahrzeugquerrichtung reiner Reibschluss zwischen den beiden Kontaktflächen gegeben sein kann. Vehicle transverse direction between the two contact surfaces may also be missing, so therefore can be given in the vehicle transverse direction pure frictional engagement between the two contact surfaces.
Die Federeinheit 1 1 1 umfasst einen hydraulischen Teil und einen mechanischen Teil. Der hydraulische Teil umfasst eine hydropneumatische Feder 1 15, während der mechanische Teil eine Notfeder 1 1 1.1 umfasst. Die Notfeder 1 1 1.1 ist im Kraftfluss zwischen dem The spring unit 1 1 1 comprises a hydraulic part and a mechanical part. The hydraulic part comprises a hydropneumatic spring 1 15, while the mechanical part comprises an emergency spring 1 1 1.1. The emergency spring 1 1 1.1 is in the power flow between the
Wagenkasten 102 und dem Drehgestell 104 kinematisch seriell zur Feder 1 15 angeordnet und stellt auch bei Ausfall der Feder 1 15 gewisse Federungseigenschaften im Notbetrieb des Fahrzeugs 101 sicher. Die Notfeder 1 1 1 .1 ist im vorliegenden Beispiel in herkömmlicher Weise als Car body 102 and the bogie 104 kinematically arranged serially to the spring 1 15 and ensures certain spring characteristics in emergency operation of the vehicle 101 even in case of failure of the spring 1 15. The emergency spring 1 1 1 .1 is in the present example in a conventional manner as
Gummischichtfeder ausgebildet. Dies hat besondere Vorteile hinsichtlich der Dämpfung von Körperschall. Es versteht jedoch, dass für die Notfeder grundsätzlich auch beliebige andere Arten von Federn verwendet werden können. Rubber layer spring formed. This has particular advantages in terms of damping of structure-borne noise. However, it is understood that in principle any other types of springs can be used for the emergency spring.
Die hydropneumatische Feder 1 15 umfasst einen in den Kraftfluss zwischen die Notfeder 1 1 1 .1 und den Drehgestellrahmen 104.2 geschalteten hydraulischen Kraftvermittlungsteil 1 15.1 und einen hydraulisch damit gekoppelten hydropneumatischen Federteil 1 15.2, der die eigentliche Federwirkung der hydropneumatischen Feder 115 zur Verfügung stellt. The hydropneumatic spring 15 comprises a hydraulic power transmission part 1 15.1 connected in the power flow between the emergency spring 1 1 1 .1 and the bogie frame 104. 2 and a hydraulically coupled hydropneumatic spring part 1 15. 2 which provides the actual spring action of the hydropneumatic spring 115.
Der Kraftvermittlungsteil 1 15.1 umfasst eine Kolben-Zylinder-Anordnung mit einem Zylinder 1 15.3, der mit der Basis 1 12.2 des Trägers 1 12 verbunden ist. In dem Zylinder 1 15.3 läuft dichtend ein auf der Notfeder 1 1 1 .1 abgestützter Kolben 115.4, sodass der Zylinder 1 15.3 und der Kolben 1 15.4 einen ersten Arbeitsraum 1 15.5 definieren. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch eine umgekehrte Anordnung vorgesehen sein kann, bei welcher der Kolben mit der Basis des Trägers 1 12 verbunden ist und der Zylinder auf der Notfeder 1 1 1 .1 abgestützt ist. The power transmission part 1 15.1 comprises a piston-cylinder arrangement with a cylinder 1 15.3, which is connected to the base 1 12.2 of the carrier 1 12. In the cylinder 1 15.3 is sealingly on the emergency spring 1 1 1 .1 supported piston 115.4, so that the cylinder 1 15.3 and the piston 1 15.4 define a first working space 1 15.5. It is understood, however, that in other variants of the invention, a reverse arrangement may be provided, in which the piston is connected to the base of the carrier 1 12 and the cylinder is supported on the emergency spring 1 1 1 .1.
Im vorliegenden Beispiel ist die räumliche Anordnung von Zylinder 1 15.3 und Kolben 1 15.4 so gewählt, dass die Kraftvermittlung und damit die Hauptwirkungsrichtung der Federeinheit 108 parallel zu der Fahrzeughöhenrichtung verläuft. Es versteht jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch eine anderweitige Ausrichtung der Hauptwirkungsrichtung der Federeinheit vorgesehen sein kann. In the present example, the spatial arrangement of cylinder 1 15.3 and piston 1 15.4 is selected so that the power transmission and thus the main direction of action of the spring unit 108 is parallel to the vehicle height direction. It is understood, however, that in other variants of the invention, a different orientation of the main direction of action of the spring unit can be provided.
Der Arbeitsraum 1 15.5 ist mit einem Hydraulikmedium gefüllt und über eine Hydraulikleitung 1 15.6 mit dem hydropneumatischen Federteil 1 15.2 verbunden, der im vorliegenden Beispiel am Drehgestellrahmen 104 angeordnet ist. Es versteht sich hierbei jedoch, dass der hydropneumatische Federteil 1 15.2 dank der einfachen Kopplung über die Hydraulikleitung 1 15.6 grundsätzlich auch an beliebiger anderer Stelle im Fahrzeug 101 angeordnet werden kann. The working space 1 15.5 is filled with a hydraulic medium and connected via a hydraulic line 1 15.6 with the hydropneumatic spring part 1 15.2, which is arranged on the bogie frame 104 in the present example. It goes without saying, however, that the hydropneumatic spring part 1 15.2 can in principle also be arranged at any other point in the vehicle 101 thanks to the simple coupling via the hydraulic line 1 15.6.
Weiterhin versteht es sich, dass in die Hydraulikleitung 1 15.6 ein gegebenenfalls steuerbares Drosselelement oder dergleichen geschaltet sein kann, um die Dämpfung des Furthermore, it is understood that in the hydraulic line 1 15.6 an optionally controllable throttle element or the like may be connected to the attenuation of the
hydropneumatischen Federteils 1 15.2 und damit letztlich der Federeinheit 1 1 1 hydropneumatic spring part 1 15.2 and thus ultimately the spring unit 1 1 1
(gegebenenfalls aktiv) einstellen zu können. Der hydropneumatische Federteil 1 15.2 umfasst in herkömmlicher Weise einen hydraulischen zweiten Arbeitsraum, in den die Hydraulikleitung 1 15.6 mündet. Der zweite Arbeitsraum steht über wenigstens ein abgedichtetes bewegliches Kraftvermittlungselement mit einem pneumatischen dritten Arbeitsraum in Wirkverbindung, der ein abgeschlossenes als Gasfeder wirkendes Gasvolumen aufnimmt. Die Kompressibilität des Gases stellt im vorliegenden Beispiel somit die eigentliche Federwirkung zur Verfügung. Es versteht sich jedoch, dass (einzeln oder in beliebiger Kombination) zusätzlich oder alternativ zur Gasfeder auch beliebige andere Federn zum Einsatz kommen können, insbesondere können rein mechanische Federn, aktive oder passive elektromechanische Federn, magnetische Federn oder dergleichen zum Einsatz kommen. (active if necessary). The hydropneumatic spring part 1 15.2 comprises in a conventional manner a hydraulic second working space into which the hydraulic line 1 15.6 opens. The second working space is connected via at least one sealed movable force-transmitting element with a pneumatic third working space in operative connection, which receives a closed acting as a gas spring gas volume. The compressibility of the gas thus provides the actual spring action in the present example. However, it is understood that (individually or in any combination) in addition to or as an alternative to the gas spring, any other springs can be used, in particular purely mechanical springs, active or passive electromechanical springs, magnetic springs or the like can be used.
Die Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung des sich in der Schnittebene der Figur 2 ergebenden Verlaufs der Kontaktflächen 109.1 und 1 10.1. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die Kontaktflächen 109.1 und 1 10.1 in Figur 5 aus Gründen der FIG. 5 shows a schematic representation of the profile of the contact surfaces 109.1 and 110.1 resulting in the sectional plane of FIG. It should be noted at this point that the contact surfaces 109.1 and 10.1 in Figure 5 for the sake of
Übersichtlichkeit mit einer stärkeren Krümmung als in der Realität dargestellt sind. Clarity with a greater curvature than shown in reality.
Wie der Figur 5 zu entnehmen ist, weist die erste Kontaktfläche 109.1 eine zylindrische Gestalt auf, während die zweite Kontaktfläche 1 10.1 eine (in der Fahrzeuglängsrichtung prismatische) Gestalt mit abschnittsweise wechselnder Krümmung in der gezeigten As can be seen from FIG. 5, the first contact surface 109.1 has a cylindrical shape, while the second contact surface 110.1 has a shape (prismatic in the vehicle longitudinal direction) with curvatures which vary in sections in FIG
Schnittebene aufweist. So weist die zweite Kontaktfläche 1 10.1 in einem an die Mittenebene des Wagenkastens (y = 0) angrenzenden Quermittenbereich 1 17.1 eine konkave Gestaltung auf. An einem Wendepunkt 1 17.2 erfolgt ein Übergang in eine konvexe Gestaltung, welche dann in einem äußeren Bereich 1 17.3 vorherrscht. Cutting plane has. Thus, the second contact surface 1 10.1 has a concave configuration in a transverse center region 17.1 adjoining the center plane of the car body (y = 0). At a turning point 1 17.2 a transition into a convex configuration takes place, which then prevails in an outer area 1 17.3.
Führt der Wagenkasten 102 (beispielsweise bei Bogenfahrt) die durch die Does the car body 102 (for example, at Bogenfahrt) by the
Wankstützeinrichtung 105 vorgegebene Kompensationsbewegung um den Momentanpol MP aus, so wird der Wagenkasten 102 unter anderem in der Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) bezüglich des Drehgestells 104 ausgelenkt. Rolling device 105 predetermined compensating movement about the instantaneous pole MP, so the car body 102 is deflected, inter alia, in the vehicle transverse direction (y-direction) with respect to the bogie 104.
Hierbei kommt es zu einer Verschiebung der zweiten Kontaktfläche 1 10.1 bezüglich der ersten Kontaktfläche 109.1 in der Fahrzeugquerrichtung. Wegen der Verzahnung der beiden Kontaktflächen 109.1 . 1 10.1 kommt es hierbei zu einer Schwenkbewegung des ersten Kontaktelements 109 um die Schwenkachse 1 13.1. This results in a displacement of the second contact surface 1 10.1 with respect to the first contact surface 109.1 in the vehicle transverse direction. Because of the toothing of the two contact surfaces 109.1. 1 10.1, this results in a pivoting movement of the first contact element 109 about the pivot axis 1 13.1.
Die Gestaltung der beiden Kontaktflächen 109.1 , 1 10.1 bedingt dabei, dass der Schwerpunkt SP des Wagenkastens 102 über das zweite Kontaktelement 1 10 um einen Betrag dz verschoben wird, genauer gesagt nach oben angehoben wird (mithin also der Kontaktpunkt 1 14.1 auf der Kontaktpunktkurve 1 14 wandert). The design of the two contact surfaces 109.1, 1 10.1 requires that the center of gravity SP of the car body 102 via the second contact element 1 10 by an amount dz is moved, more precisely, is lifted upwards (thus therefore the contact point 1 14.1 on the contact point curve 1 14 wanders).
Bei dieser Bewegung wandert zudem der Kontaktpunkt 1 14.1 zwischen den beiden In this movement also moves the contact point 1 14.1 between the two
Kontaktflächen 109.1 , 10.1 in Fahrzeugquerrichtung aus. sodass sich die in Figur 5 dargestellte Zerlegung der Kontaktkraft K zwischen den beiden Kontaktelementen 109 und 1 10 in eine vertikale Stützkraft S und einen Querauslenkungswiderstand Wy (also einen Widerstand gegen die Querauslenkung des Wagenkastens 102) ergibt. Contact surfaces 109.1, 10.1 in the vehicle transverse direction off. so that the decomposition of the contact force K between the two contact elements 109 and 110 shown in FIG. 5 results in a vertical support force S and a transverse deflection resistance Wy (ie a resistance to the transverse deflection of the car body 102).
Über die Kontaktelemente 109, 1 10 ist somit eine Kopplungseinrichtung in der kinematischen Kette zwischen dem Wagenkasten 102, der Federeinrichtung 108 und dem Drehgestell 104 realisiert, welche eine Querbewegung des Wagenkastens 102 relativ zum Drehgestell 104 in eine Auslenkung des Wagenkastens 102 in der Fahrzeughöhenrichtung umsetzt. Via the contact elements 109, 1 10 thus a coupling device in the kinematic chain between the car body 102, the spring means 108 and the bogie 104 is realized, which converts a transverse movement of the car body 102 relative to the bogie 104 in a deflection of the car body 102 in the vehicle height direction.
Die Figur 5 zeigt weiterhin eine schematische Darstellung des sich in der Schnittebene der Figur 2 ergebenden Verlaufs der Auslenkung des Schwerpunkts SP des Wagenkastens 102 in der Fahrzeughöhenrichtung, d. h. der Funktion dz (y), in Abhängigkeit von der FIG. 5 furthermore shows a schematic representation of the profile of the deflection of the center of gravity SP of the car body 102 in the vehicle height direction, which results in the sectional plane of FIG. H. the function dz (y), depending on the
Querauslenkung y (ausgehend von der Neutralstellung mit dz = 0, y = 0). Dieser entspricht im Wesentlichen dem Verlauf der Kontaktpunktkurve 1 14 in der Fahrzeughöhenrichtung. Transverse deflection y (starting from the neutral position with dz = 0, y = 0). This corresponds essentially to the course of the contact point curve 1 14 in the vehicle height direction.
Schließlich zeigt die Figur 5 den Verlauf des Querauslenkungswiderstands Wy der Finally, FIG. 5 shows the profile of the transverse deflection resistance Wy
Federeinrichtung 08 in Abhängigkeit von der Querauslenkung y. Spring device 08 as a function of the transverse deflection y.
Wie der Figur 5 zu entnehmen ist, ergibt sich bis zu einem Punkt mit einer maximalen Auslenkung dz1 des Wagenkastens 102 (wie durch die gestrichelte Kontur 1 18 angedeutet ist) in dem Querauslenkungsmittenbereich 1 17.1 ein zunächst progressiver, dann linearer und schließlich degressiver Anstieg des Querauslenkungswiderstands Wy. As can be seen from FIG. 5, up to a point with a maximum deflection dz1 of the car body 102 (as indicated by the dashed contour 11) in the transverse deflection center region 17.1, an initially progressive, then linear and finally degressive increase in the transverse deflection resistance results Wy.
Bei einer weiteren Querauslenkung des Wagenkastens 102 (wie in Figur 5 durch die strich- zweipunktierte Kontur 120 angedeutet ist) nimmt hierbei die Auslenkung dz des In a further transverse deflection of the car body 102 (as indicated in FIG. 5 by the dash-dotted contour 120), the deflection dz of the movement hereby decreases
Wagenkastens 102 weiter leicht zu. sodass sich ein abschnittsweise degressiver, dann nahezu linearer aber lediglich leichter Anstieg des Querauslenkungswiderstands Wy ergibt. Car body 102 continues to be easy. so that a section-wise degressive, then almost linear but only slight increase of the transverse deflection resistance Wy results.
Durch einen solchen stetigen Anstieg des Querauslenkungswiderstands Wy mit der Querauslenkung kann eine Selbstzentrierung des Wagenkastens 102 bei Ausfall der Querauslenkungsaktuatorik realisiert werden. Hierbei versteht es sich, dass der Querauslenkungswiderstand Wy von der Auslenkung dz des Wagenkastens 102 sowie der Neigung der Kontaktkraft K zur Fahrzeughöhenrichtung abhängt. Je größer diese jeweils ausfällt, desto größer ist der Querauslenkungswiderstand Wy. Mithin ist es also über die Gestaltung der beiden Kontaktflächen 109.1 und 1 10.1 in einfacher Weise möglich, den Querauslenkungswiderstand Wy und damit die By such a steady increase of the transverse deflection resistance Wy with the transverse deflection, a self-centering of the car body 102 can be realized if the transverse deflection actuator fails. Here, it is understood that the transverse deflection resistance Wy depends on the deflection dz of the car body 102 and the inclination of the contact force K to the vehicle height direction. The larger these are, the greater is the transverse deflection resistance Wy. Thus, it is therefore possible on the design of the two contact surfaces 109.1 and 1 10.1 in a simple manner, the Querauslenkungswiderstand Wy and thus the
Querfedercharakteristik der Federeinrichtung 108 nahezu beliebig einzustellen. Cross spring characteristic of the spring device 108 to set almost arbitrary.
Mit anderen Worten kann über die Gestaltung der beiden Kontaktflächen 109.1 , 1 10.1 (und damit die Gestaltung der Kontaktpunktkurve 1 14) grundsätzlich ein beliebiger Verlauf der Querfederungscharakteristik der Federeinrichtung 108 realisiert werden, der an den speziellen Anwendungsfall, beispielsweise den Fahrzeugtyp und/oder die In other words, can be realized on the design of the two contact surfaces 109.1, 1 10.1 (and thus the design of the contact point curve 1 14) basically any curve of the transverse spring characteristic of the spring device 108 to the specific application, such as the vehicle type and / or the
Nennbetriebsgeschwindigkeit des Fahrzeugs 101 angepasst ist. Nominal operating speed of the vehicle 101 is adjusted.
Die Anpassung der Querfedercharakteristik an einen gewünschten Verlauf kann bei einer (beliebig) vorgegebenen Federcharakteristik der Federeinrichtung 108 in der The adaptation of the transverse spring characteristic to a desired course can be achieved with an (arbitrarily) predetermined spring characteristic of the spring device 108 in FIG
Fahrzeughöhenrichtung bzw. einer (beliebig) vorgegebenen Federcharakteristik der Vehicle height direction or (any) predetermined spring characteristic of
Federeinheit 1 1 1 in ihrer Hauptwirkungsrichtung einfach über die durch den Verlauf der Kontaktpunktkurve definierte Bewegungsübersetzung zwischen der Querbewegung des Wagenkastens 102 und der Auslenkung des Wagenkastens 102 in der Spring unit 1 1 1 in their main direction of action simply on the defined by the course of the contact point curve movement ratio between the transverse movement of the car body 102 and the deflection of the car body 102 in the
Fahrzeughöhenrichtung erfolgen. Mit anderen Worten ist es über die Anpassung der Kontaktpunktkurve 1 14 in einfacher Weise möglich, die Querfedercharakteristik einzustellen, ohne Abstriche bei der Optimierung der Federcharakteristik der Federeinrichtung 108 in der Fahrzeughöhenrichtung bzw. der Optimierung der Federcharakteristik der Federeinheit 1 1 1 in ihrer Hauptwirkungsrichtung hinnehmen zu müssen. Vehicle height direction take place. In other words, it is possible via the adjustment of the contact point curve 1 14 in a simple manner to adjust the transverse spring characteristic without sacrificing the optimization of the spring characteristic of the spring means 108 in the vehicle height direction or the optimization of the spring characteristic of the spring unit 1 1 1 in their main direction of action have to.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel eines Fahrzeugs 101 für den In the present embodiment of a vehicle 101 for the
Hochgeschwindigkeitsverkehr ist die Kontaktpunktkurve 1 14 zum einen in dem an die Neutralstellung angrenzenden Querauslenkungsmittenbereich 1 17.1 so ausgebildet, dass sich eine progressive Charakteristik des Querauslenkungswiderstands Wy ergibt. Diese ist so gewählt, dass die Federeinheit 108 allein durch die auf den Wagenkasten 102 wirkende Gewichtskraft einen Querauslenkungswiderstand Wy und damit eine in der High-speed traffic is the contact point curve 1 14 formed on the one hand in the adjacent to the neutral position transverse deflection center region 1 17.1 so that there is a progressive characteristic of the Querlenkungswiderstands Wy. This is chosen so that the spring unit 108 alone by acting on the car body weight force 102 a Querauslenkungswiderstand Wy and thus one in the
Fahrzeugquerrichtung wirkende Rückstellkraft auf den Wagenkasten 102 ausübt. Die Rückstellkraft auf den Wagenkasten 102 ist so groß bemessen, dass sie auch noch bei einer im Betrieb des Fahrzeug maximal zu erwartenden Gleisüberhöhung ausreicht, um den Wagenkasten zumindest in die Nähe der Neutralstellung, vorzugsweise im Wesentlichen in die Neutralstellung, zurückzustellen. Die hiermit erzielte Selbstzentrierungswirkung der Sekundärfederung 103.2 ist insoweit von Vorteil, als hiermit auch bei Ausfall des Aktuators 107 für den Fall, dass das Fahrzeug an einem Punkt der befahrenen Strecke mit einer solchen maximalen Gleisüberhöhung zum Stehen kommt, sichergestellt ist, dass das Begrenzungsprofil der Strecke nicht verletzt wird. Vehicle transverse direction acting restoring force on the car body 102 exerts. The restoring force on the car body 102 is dimensioned so large that it is sufficient even at a maximum during operation of the vehicle track cant to reset the car body at least in the vicinity of the neutral position, preferably substantially in the neutral position. The hereby achieved self-centering effect of the secondary suspension 103.2 is advantageous insofar as hereby in case of failure of the actuator 107 in the event that the vehicle comes to a point of the traveled route with such a maximum track overshoot stops, ensures that the limiting profile of the route not hurt.
Durch den bei der weiteren Querauslenkung außerhalb des Querauslenkungsmittenbereichs 1 17.1 erzielten nur noch leichten Anstieg des Querauslenkungswiderstands Wy, also die zumindest zunächst degressive Charakteristik des Querauslenkungswiderstands Wy, wird erreicht, dass der Aktuator 107 immer weniger zusätzliche Kraft aufbringen muss, um einen gewünschten Wankwinkel des Wagenkastens 102 einzustellen. Der verwendete Aktuator 07 kann dann kleiner und leichter ausgelegt sein. Dies ist gerade für solche Fälle von Vorteil, bei denen der Momentanpol MP nahe an dem Schwerpunkt SP liegt, sodass die Zentrifugalkraft keinen nennenswerten Beitrag zur Einstellung des Wankwinkels liefern kann. By only a slight increase in the transverse deflection resistance Wy, ie the at least initially degressive characteristic of the transverse deflection resistance Wy, achieved in the case of the further transverse deflection outside of the transverse deflection center region 17.1, it is achieved that the actuator 107 must apply ever less additional force in order to achieve a desired roll angle of the vehicle body 102 to adjust. The actuator 07 used can then be made smaller and lighter. This is particularly advantageous for cases in which the instantaneous pole MP is close to the center of gravity SP, so that the centrifugal force can not make a significant contribution to the setting of the roll angle.
Solche Konfigurationen mit niedrig und damit nahe an dem Schwerpunkt SP liegenden Momentanpol MP können besonders dann gewünscht sein, wenn vergleichsweise große Wankwinkel (beispielsweise von bis zu 8° bis 10°) eingestellt werden sollen, ohne das Begrenzungsprofil der Strecke durch große Querauslenkungen zu verletzen. Such configurations with low and thus close to the center of gravity SP instantaneous pole MP may be particularly desirable when comparatively large roll angle (for example, up to 8 ° to 10 °) to be set without violating the boundary profile of the track by large transverse deflections.
Die Federeinheit 1 1 1 kann grundsätzlich als einfache passive Einheit ausgebildet sein. Bei besonders vorteilhaften Varianten der Erfindung mit hohem Funktionsintegrationsgrad ist die Federeinheit 1 1 1 insoweit aktiv ausgebildet, als eine Steuereinrichtung 122 vorgesehen ist, welche, gegebenenfalls in Abhängigkeit von den Signalen einer entsprechenden SensorikThe spring unit 1 1 1 can basically be designed as a simple passive unit. In particularly advantageous variants of the invention with a high degree of functional integration, the spring unit 1 1 1 is actively designed insofar as a control device 122 is provided which, optionally in response to the signals of a corresponding sensor
123 oder einer übergeordneten Fahrzeugsteuerung, die oben bereits erwähnte 123 or a higher-level vehicle control, already mentioned above
Drosseleinrichtung (zur Einstellung der Dämpfung) und/oder eine VersorgungseinrichtungThrottle device (for adjusting the damping) and / or a supply device
124 ansteuert, die ihrerseits den hydropneumatischen Federteil 1 15.2 versorgt. 124, which in turn supplies the hydropneumatic spring part 1 15.2.
Dabei kann die Versorgungseinrichtung 124 zum einen so gestaltet sein, dass sie den Druck in der Gasfeder und damit deren Charakteristik modifiziert. Dies kann beispielsweise über eine unmittelbare Einstellung des Drucks in der Gasfeder erfolgen. Zusätzlich oder alternativ kann die Versorgungseinrichtung 124 die Befüllung des hydraulischen Teils des In this case, the supply device 124 on the one hand be designed so that it modifies the pressure in the gas spring and thus their characteristics. This can be done for example via an immediate adjustment of the pressure in the gas spring. Additionally or alternatively, the supply device 124, the filling of the hydraulic part of the
hydropneumatischen Federteils 1 15.2 mit dem Hydraulikmedium variieren. Hierdurch ist es unter anderem möglich, den Wagenkasten 102 anzuheben bzw. abzusenken oder diesen beladungsunabhängig auf einem bestimmten Niveau zu halten. hydropneumatic spring part 1 15.2 vary with the hydraulic medium. This makes it possible, inter alia, to raise or lower the car body 102 or to keep it independent of loading at a certain level.
Es versteht sich, dass bei bestimmten Varianten der Erfindung in die hydropneumatische Feder 1 15 entsprechende, mit der Steuereinrichtung 123 verbundene Sensoren für eine Höhenmessung und/oder Druckmessung oder dergleichen integriert sind. Hierdurch ist zum einen eine unmittelbare Selbstdiagnose des Systems (insbesondere hinsichtlich der It is understood that in certain variants of the invention in the hydropneumatic spring 1 15 corresponding, connected to the control device 123 sensors for a Altimeter and / or pressure measurement or the like are integrated. On the one hand, this results in an immediate self-diagnosis of the system (in particular with regard to the
Dichtigkeit, der internen Reibung, der Leistung und Funktion etc.) möglich. Ebenso kann hiermit natürlich eine Ermittlung der Beladung des Fahrzeugs 101 und gegebenenfalls die oben beschriebene Niveauregulierung erfolgen. Tightness, internal friction, performance and function etc.). Of course, this can of course be done a determination of the load of the vehicle 101 and optionally the level control described above.
Dank der um die Fahrzeughochachse drehbaren Verbindung zwischen dem Zylinder 1 15.3 und den Kolben 1 15.4 ist der Kraftvermittlungsteil 1 15.1 und damit die Federeinrichtung 108 in der Lage, Ausdrehbewegungen zwischen dem Wagenkasten 102 und dem Drehgestell 104 (um eine in der Fahrzeughöhenrichtung verlaufende Drehachse) aufzunehmen bzw. auszugleichen. Thanks to the rotatable about the vehicle vertical axis connection between the cylinder 1 15.3 and the piston 1 15.4 of the power transmission part 1 15.1 and thus the spring means 108 is able to take Ausdrehbewegungen between the car body 102 and the bogie 104 (to a running in the vehicle height direction axis of rotation) or compensate.
Je nachdem, wie weit die Federeinrichtung 108 von der Drehachse der Ausdrehbewegung entfernt ist, muss hierbei weiterhin eine gleitende Bewegung zwischen dem ersten Depending on how far the spring device 108 is removed from the rotational axis of the Ausdrehbewegung, this must continue to be a sliding movement between the first
Kontaktelement 109 und dem zweiten Kontaktelement 1 10 entlang der Zähne der Contact element 109 and the second contact element 1 10 along the teeth of
Verzahnung erfolgen. Alternativ könnte beispielsweise das zweite Kontaktelement 1 10 in Längsrichtung des Wagenkastens entsprechend verschieblich gelagert sein. Auch dies ist problemlos möglich. Zusätzlich oder alternativ kann dieser Ausgleich in Längsrichtung des Wagenkastens aber gegebenenfalls auch über eine elastische Schubverformung wenigstens eines der Kontaktelemente 109, 1 0 erfolgen. Gearing done. Alternatively, for example, the second contact element 1 10 could be mounted correspondingly displaceable in the longitudinal direction of the car body. This is also possible without any problems. Additionally or alternatively, this compensation in the longitudinal direction of the car body but possibly also via an elastic shear deformation of at least one of the contact elements 109, 1 0 done.
Ist jedoch, wie oben beschrieben, nur eine einzige Federeinrichtung 108 vorgesehen, deren Zylinder 1 15.3 und Kolben 1 15.4 die Drehachse der Ausdrehbewegung definieren, erübrigt sich eine solche gleitende Bewegung entlang der Verzahnung. In diesem Fall können am Wagenkasten 102 befestigte Längsanschläge 125 das erste Kontaktelement 109 in However, as described above, only a single spring device 108 is provided, whose cylinder 1 15.3 and piston 1 15.4 define the axis of rotation of the Ausdrehbewegung, such a sliding movement along the toothing is unnecessary. In this case, attached to the car body 102 longitudinal stops 125, the first contact element 109 in
Fahrzeuglängsrichtung zu beiden Seiten unmittelbar über Gleitelemente 126 kontaktieren und so die Längsmitnahme des Wagenkastens 102 realisieren. Der Grad der Vehicle longitudinal direction on both sides contact directly via sliding elements 126 and so realize the longitudinal entrainment of the car body 102. The degree of
Funktionsintegration kann hierdurch noch weiter erhöht werden. Gleiches gilt allerdings für Varianten mit zwei beabstandeten Federeinrichtungen 108, bei denen der Ausgleich in Längsrichtung des Wagenkastens über eine elastische Schubverformung wenigstens eines der Kontaktelemente 109, 1 10 erfolgt. Function integration can be increased even further. However, the same applies to variants with two spaced-apart spring devices 108, in which the compensation in the longitudinal direction of the car body via an elastic shear deformation of at least one of the contact elements 109, 1 10 takes place.
Aufgrund der oben beschriebenen Gestaltung der Federeinrichtung 108 ergibt sich bei einer solchen Ausdrehbewegung und der damit im Bereich der Federeinrichtung 108 Due to the above-described design of the spring device 108 results in such a boring movement and thus in the region of the spring device 108th
einhergehenden Querauslenkung des Wagenkastens 102 bezüglich des Drehgestells 104 wiederum ein Widerstand Wy gegen die Querauslenkung und damit die Ausdrehbewegung. Es versteht sich, dass die beiden Kontaktelemente 109, 1 10 für Varianten mit zwei beabstandeten Federeinrichtungen 108 gegebenenfalls so gestaltet sein können, dass einer solchen Ausdrehbewegung zwischen dem Wagenkasten 102 und dem Drehgestell 104 ein Ausdrehwiderstand mit einem beliebigen gewünschten Verlauf (über den Ausdrehwinkel) entgegengesetzt wird. Hiermit ist es in vorteilhafter Weise möglich, die Funktion von herkömmlichen Schlingerdämpfern, Ausdrehendanschlägen oder dergleichen ebenfalls in der Federeinrichtung 108 zu integrieren. accompanying transverse deflection of the car body 102 with respect to the bogie 104 in turn, a resistance Wy against the transverse deflection and thus the Ausdrehbewegung. It is understood that the two contact elements 109, 1 10 for variants with two spaced spring means 108 may optionally be designed so that such Ausdrehbewegung between the car body 102 and the bogie 104 a Ausdrehwiderstand with any desired course (on the Ausdrehwinkel) opposite becomes. Hereby, it is advantageously possible to integrate the function of conventional rolling dampers, Ausdrehendanschlägen or the like also in the spring means 108.
Auch die Materialwahl für die beiden Kontaktelemente 109, 1 10 kann im Bereich der The choice of material for the two contact elements 109, 1 10 can in the field of
Kontaktflächen 109.1 , 1 10.1 an den jeweiligen Anwendungsfall angepasst sein. Im Contact surfaces 109.1, 1 10.1 must be adapted to the respective application. in the
vorliegenden Beispiel sind die erste Kontaktfläche 109.1 und die zweite Kontaktfläche 1 10.1 aus einem Kunststoff hergestellt. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um ein Elastomer, wie beispielsweise Polyurethan. Hiermit wird eine im Hinblick auf den Verschleiß und die In this example, the first contact surface 109.1 and the second contact surface 110.1 are made of a plastic. This is preferably an elastomer, such as polyurethane. This is one with regard to wear and the
Dämpfung von Körperschall in der Federeinrichtung 108 besonders günstige Gestaltung erzielt. Damping of structure-borne noise in the spring device 108 achieved particularly favorable design.
Im vorliegenden Beispiel ist eine separate Notfeder 1 1.1 vorgesehen, auf welcher der Kraftvermittlungsteil 1 5.1 der Federeinheit 1 1 1 sitzt. Es versteht sich jedoch, dass eine solche Notfeder bei anderen Varianten der Erfindung auch an anderer Stelle angeordnet sein kann. So kann die Notfeder beispielsweise zwischen dem zweiten Kontaktelement 1 10 und dem Wagenkasten 102 angeordnet sein. Ebenso ist es aber auch möglich, die Notfeder in der Federeinheit 1 1 1 zu integrieren. Beispielsweise kann ein entsprechend elastischer Teil des Trägers 1 12 und/oder der Lager 1 13 und/oder des ersten Kontaktelements 109 zumindest ein Teil einer solchen Notfeder ausbilden. In the present example, a separate emergency spring 1 1.1 is provided, on which the power transmission part 1 5.1 of the spring unit 1 1 1 sits. However, it is understood that such an emergency spring can be arranged in other variants of the invention also elsewhere. Thus, the emergency spring, for example, between the second contact element 1 10 and the car body 102 may be arranged. Likewise, it is also possible to integrate the emergency spring in the spring unit 1 1 1. For example, a correspondingly elastic part of the carrier 1 12 and / or the bearing 1 13 and / or the first contact element 109 form at least a part of such emergency spring.
Zweites und drittes Ausführunqsbeispiel Second and third embodiments
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren 6 und 7 eine weitere vorteilhafte Ausführung des erfindungsgemäßen Fahrzeugs 201 beschrieben. Das Fahrzeug 201 entspricht in seiner grundsätzlichen Gestaltung und Funktionsweise dem Fahrzeug 101 aus Figur 1 bis 5, sodass hier lediglich auf die Unterschiede eingegangen werden soll. In the following, a further advantageous embodiment of the vehicle 201 according to the invention will be described with reference to FIGS. 6 and 7. The vehicle 201 corresponds in its basic design and operation of the vehicle 101 of Figure 1 to 5, so that only the differences should be discussed here.
Insbesondere sind identische Komponenten mit den identischen Bezugszeichen versehen, während gleichartige Komponenten mit um den Wert 100 erhöhten Bezugszeichen versehen sind. Sofern nachfolgend nichts Anderweitiges ausgeführt wird, wird hinsichtlich der In particular, identical components are provided with the same reference numerals, while similar components are provided with reference numerals increased by 100. Unless otherwise stated below, with regard to
Merkmale. Funktionen und Vorteile dieser Komponenten auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel verwiesen. Der wesentliche Unterschied zur Ausführung aus Figur 1 bis 5 besteht darin, dass es sich bei dem Fahrzeug 201 um ein Regionalfahrzeug oder U-Bahnfahrzeug handelt, welches eine Nennbetriebsgeschwindigkeit im unteren bzw. mittleren Geschwindigkeitsbereich zwischen 60 km/h und 160 km/h handelt. Dies schlägt sich in der Gestaltung der Wankstütze 206 und der Gestaltung des zweiten Kontaktelements 210 nieder. Characteristics. Functions and advantages of these components referred to the above statements in connection with the first embodiment. The essential difference from the embodiment of FIGS. 1 to 5 is that the vehicle 201 is a regional vehicle or subway vehicle, which is a nominal operating speed in the low or medium speed range between 60 km / h and 160 km / h. This is reflected in the design of the roll support 206 and the design of the second contact element 210.
So sind die Lenker 206.5 und 206.6 der Wankstütze 206 im vorliegenden Beispiel im Thus, the handlebar 206.5 and 206.6 of the roll support 206 in the present example in
Wesentlichen parallel zur Fahrzeughöhenrichtung oder bestenfalls nur leicht zu dieser geneigt ausgerichtet, sodass der Momentanpol MP im Unendlichen bzw. weit oberhalb des Wagenkastens liegt. Aligned substantially parallel to the vehicle height direction or at best only slightly inclined to this, so that the instantaneous MP is at infinity or far above the car body.
Wie der Figur 7 zu entnehmen ist, ist bei dieser Gestaltung eine Querfedercharakteristik realisiert, wie sie typischerweise mittels so genannter Querpuffer erreicht wird. Die Figur 7 zeigt hierbei ähnlich wie Figur 5 eine schematische Darstellung des sich in der Schnittebene der Figur 6 ergebenden Verlaufs der Kontaktflächen 209.1 und 210.1 . Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die Kontaktflächen 209.1 und 210.1 in Figur 7 wiederum aus Gründen der Übersichtlichkeit mit einer stärkeren Krümmung als in der Realität dargestellt sind. As can be seen from FIG. 7, in this embodiment a transverse spring characteristic is realized, as is typically achieved by means of so-called transverse buffers. Similar to FIG. 5, FIG. 7 shows a schematic representation of the profile of the contact surfaces 209.1 and 210.1 resulting in the sectional plane of FIG. It should be noted at this point that the contact surfaces 209.1 and 210.1 in Figure 7 are again shown for reasons of clarity with a greater curvature than in reality.
Wie der Figur 7 weiterhin zu entnehmen ist, weist die erste Kontaktfläche 209.1 eine zylindrische Gestalt auf, während die zweite Kontaktfläche 210.1 eine (in der As can also be seen from FIG. 7, the first contact surface 209.1 has a cylindrical shape, while the second contact surface 210.1 has a (in FIG
Fahrzeuglängsrichtung prismatische) Gestalt mit abschnittsweise wechselnder Krümmung in der gezeigten Schnittebene aufweist. So weist die zweite Kontaktfläche 210.1 in einem an die Mittenebene des Wagenkastens (y = 0) angrenzenden Quermittenbereich 217.1 eine geradlinige oder nur leicht konkave Gestaltung auf. An einem Punkt 217.2 erfolgt ein Vehicle longitudinal direction prismatic) has shape with sections of alternating curvature in the sectional plane shown. Thus, the second contact surface 210.1 has a rectilinear or only slightly concave configuration in a transverse center region 217.1 adjoining the center plane of the carbody (y = 0). At a point 217.2 is a
Übergang in eine konkave Gestaltung, welche dann in einem äußeren Bereich 217 3 vorherrscht. Transition into a concave configuration, which then prevails in an outer region 217 3.
Wie der Figur 7 zu entnehmen ist. ergibt sich entlang der Kontaktpunktkurve 214 in dem Querauslenkungsmittenbereich 217.1 kein bzw. nur ein leicht ansteigender As can be seen from FIG. there is no or only a slight increase along the contact point curve 214 in the transverse deflection center region 217.1
Querauslenkungswiderstand Wy. Bei einer weiteren Querauslenkung des Wagenkastens 202 nimmt die Auslenkung dz des Wagenkastens 102 kontinuierlich zu, wobei sich ein abschnittsweise progressiver, dann linearer oder weiterhin progressiver Anstieg des Transverse deflection resistance Wy. In a further transverse deflection of the car body 202, the deflection dz of the car body 102 increases continuously, with a sectionwise progressive, then linear or further progressive increase in the
Querauslenkungswiderstands Wy ergibt, wie er auch bei einem herkömmlichen Querpuffer erzielt würde. Wie in der Figur 6 durch die strich-zweipunktierten Konturen 227 angedeutet ist, kann bei anderen Varianten der Erfindung vorgesehen sein, dass die beiden Federeinrichtungen in der Fahrzeugquerrichtung, insbesondere im Wesentlichen äquidistant, zu beiden Seiten eines Drehpunktes des Wagenkastens 102 bezüglich des Fahrwerks 104 um die Transverse deflection resistance Wy results, as it would be achieved in a conventional transverse buffer. As indicated in FIG. 6 by the dash-dotted lines 227, in other variants of the invention it can be provided that the two spring devices in the vehicle transverse direction, in particular substantially equidistant, on both sides of a pivot point of the car body 102 with respect to the chassis 104 the
Fahrzeughöhenrichtung, insbesondere zu beiden Seiten eines (nicht dargestellten) Vehicle height direction, in particular on both sides of a (not shown)
Drehzapfens, angeordnet sind. Hierdurch können die beiden Federeinrichtungen 227 ein Wankmoment um eine in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Wankachse aufnehmen. Pivot, are arranged. As a result, the two spring devices 227 can absorb a rolling moment about a rolling axis running in the vehicle longitudinal direction.
In einem solchen Fall ist es insbesondere möglich, auf eine Wankstütze 206 zu verzichten. Zudem ist eine aktive Regelung der Wankbewegungen über die Federeinrichtungen 227 möglich. In such a case, it is particularly possible to dispense with a roll support 206. In addition, an active control of the rolling movements via the spring means 227 is possible.
Im Fall von zwei zu unterschiedlichen Seiten eines Drehpunktes des Wagenkastens 102 angeordneten Federeinrichtungen sind die Federeinrichtungen dann bevorzugt nicht unmittelbar an der Unterseite des Wagenkastens 102 abgestützt, sondern an einer Traverse 228, auf welcher sich über Gleitelemente 229 der Wagenkasten 102 abstützt. Hierdurch kann in einfacher Weise sichergestellt werden, dass eine Ausdrehbewegung zwischen In the case of two arranged on different sides of a pivot point of the car body 102 spring devices, the spring devices are then preferably not directly supported on the underside of the car body 102, but on a crossbar 228, on which is supported by sliding elements 229 of the car body 102. This can be ensured in a simple manner that a boring movement between
Wagenkasten 102 und Fahrwerk 104 einfach über eine Gleitbewegung im Bereich der Gleitelemente 229 aufgenommen werden kann, sodass die Federeinrichtungen hierzu keinen nennenswerten Beitrag liefern müssen und sich ihre Gestaltung insoweit vereinfacht. Car body 102 and chassis 104 can be easily taken over a sliding movement in the area of the sliding elements 229, so that the spring devices for this purpose do not have to provide any significant contribution and simplifies their design so far.
Weiterhin versteht es sich, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch eine Anordnung von mehr als zwei Federeinrichtungen, insbesondere drei Federeinrichtungen, vorgesehen sein kann, welche insbesondere (beispielsweise durch eine nicht auf einer Linie liegende Anordnung der Federeinrichtungen) sowohl Nickmomente als auch Wankmomente aufnehmen kann. Furthermore, it is understood that in other variants of the invention, an arrangement of more than two spring means, in particular three spring means may be provided, which can accommodate in particular (for example by not lying on a line arrangement of the spring devices) both pitching moments and rolling moments ,
Die Figur 8 zeigt schließlich ähnlich wie Figur 5 und 7 für ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrzeugs 301 eine schematische Darstellung des sich in einer Schnittebene ähnlich der Figur 2 ergebenden Verlaufs der Kontaktflächen 109.1 und 310.1. Das Fahrzeug 301 entspricht in seiner grundsätzlichen Gestaltung und Funktionsweise dem Fahrzeug 101 aus Figur 1 bis 5, sodass hier lediglich auf die Unterschiede eingegangen werden soll. Insbesondere sind identische Komponenten mit den identischen Bezugszeichen versehen, während gleichartige Komponenten mit um den Wert 200 erhöhten Bezugszeichen versehen sind. Sofern nachfolgend nichts Anderweitiges ausgeführt wird, wird hinsichtlich der Merkmale, Funktionen und Vorteile dieser Komponenten auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel verwiesen. Das Fahrzeug 301 unterscheidet sich von dem Fahrzeug 101 lediglich in der Gestaltung der zweiten Kontaktfläche 310.1. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die Finally, similar to FIGS. 5 and 7, FIG. 8 shows, for a further exemplary embodiment of the vehicle 301 according to the invention, a schematic representation of the profile of the contact surfaces 109.1 and 310.1 which results in a sectional plane similar to FIG. The vehicle 301 corresponds in its basic design and operation of the vehicle 101 of Figure 1 to 5, so that only the differences should be discussed here. In particular, identical components are provided with the identical reference numerals, while similar components are provided with reference numerals increased by the value 200. Unless otherwise stated below, with regard to the features, functions and advantages of these components, reference is made to the above statements in connection with the first exemplary embodiment. The vehicle 301 differs from the vehicle 101 only in the design of the second contact surface 310.1. It should be noted at this point that the
Kontaktflächen 309.1 und 310.1 in Figur 8 wiederum aus Gründen der Übersichtlichkeit mit einer stärkeren Krümmung als in der Realität dargestellt sind. Contact surfaces 309.1 and 310.1 in Figure 8 are again shown for reasons of clarity with a greater curvature than in reality.
Wie der Figur 8 zu entnehmen ist, weist die zweite Kontaktfläche 310.1 eine (in der As can be seen from FIG. 8, the second contact surface 310. 1 has a (in FIG
Fahrzeuglängsrichtung prismatische) Gestalt mit abschnittsweise wechselnder Krümmung in der gezeigten Schnittebene auf. So weist die zweite Kontaktfläche 310.1 in einem an die Mittenebene des Wagenkastens (y = 0) angrenzenden Quermittenbereich 317.1 eine konkave Gestaltung auf. An einem Wendepunkt 317.2 erfolgt ein Übergang in eine konvexe Gestaltung, welche dann in einem äußeren Bereich 317.3 wieder in eine konkave Gestaltung übergeht. Vehicle longitudinal direction prismatic) shape with sections of alternating curvature in the sectional plane shown. Thus, the second contact surface 310.1 has a concave configuration in a transverse center region 317.1 adjoining the center plane of the car body (y = 0). At a point of inflection 317.2 there is a transition to a convex configuration, which then merges again into a concave configuration in an outer region 317.3.
Wie der Figur 8 weiterhin zu entnehmen ist, ergibt sich entlang der Kontaktpunktkurve 314 in dem Querauslenkungsmittenbereich 317.1 ein zunächst progressiver, dann linearer und schließlich degressiver Anstieg des Querauslenkungswiderstands Wy. As can also be seen from FIG. 8, along the contact point curve 314 in the transverse deflection center region 317.1 there results an initially progressive, then linear and finally degressive increase of the transverse deflection resistance Wy.
Bei einer weiteren Querauslenkung des Wagenkastens 102 bleibt die Auslenkung dz des Wagenkastens 102 konstant, sodass sich ein abschnittsweise konstanter In a further transverse deflection of the car body 102, the deflection dz of the car body 102 remains constant, so that a sectionally constant
Querauslenkungswiderstand Wy ergibt. Transverse deflection resistance Wy results.
Bei einer weiteren Querauslenkung des Wagenkastens 102 nimmt die Auslenkung dz des Wagenkastens 102 wieder zu, wobei sich wiederum ein zunächst progressiver, dann linearer oder weiterhin progressiver Anstieg des Querauslenkungswiderstands Wy ergibt. In a further transverse deflection of the car body 102, the deflection dz of the car body 102 increases again, again resulting in an initially progressive, then linear or further progressive increase in the transverse deflection resistance Wy.
Hiermit kann die im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebene Querfedercharakteristik mit der Selbstzentrierung im Quermittenbereich um eine äußere Bewegungsbegrenzung ergänzt werden, wie sie bei herkömmlichen Fahrzeugen Hereby, the transverse spring characteristic described in connection with the first embodiment can be supplemented with the self-centering in the transverse center region to an outer movement limit, as in conventional vehicles
typischerweise von seitlichen Anschlägen oder Puffern zur Verfügung gestellt wird. Solche zusätzlichen Anschläge oder Puffern können dann vollständig fehlen, wodurch sich die Gestaltung des Fahrzeugs weiter vereinfacht. typically provided by side stops or buffers. Such additional stops or buffers may then be completely absent, further simplifying the design of the vehicle.
Bei anderen Gestaltungen kann aber auch vorgesehen sein, dass sich entlang der In other designs but can also be provided that along the
Kontaktpunktkurve bis zu einem Punkt mit einer maximalen Auslenkung dz1 des ersten Kontaktelements in dem Querauslenkungsmittenbereich ein zunächst progressiver, dann linearer und schließlich degressiver Anstieg des Querauslenkungswiderstands Wy ergibt. Bei einer weiteren Querauslenkung des Wagenkastens nimmt die Auslenkung dz des Wagenkastens bis zu einem weiteren Punkt mit einem Wert dz2 wieder ab, wobei sich ein abschnittsweise progressiver, dann linearer und schließlich degressiver Abfall des Contact point curve to a point with a maximum deflection dz1 of the first contact element in the transverse deflection center region results in an initially progressive, then linear and finally degressive increase of the Querlenkungswiderstands Wy. In a further Querauslenkung the car body takes the deflection dz of Carcass up to another point with a value dz2 again, with a sectionwise progressive, then linear and finally degressive drop in the
Querauslenkungswiderstands Wy ergibt, wie dies in Figur 8 durch die strichzweipunktierte Kontur 319 angedeutet ist. Mit anderen Worten ist es also gegebenenfalls sogar möglich, abschnittsweise einen Abfall des Querauslenkungswiderstands Wy zu erzielen. Transverse deflection resistance Wy results, as indicated in Figure 8 by the dash-dotted contour 319. In other words, it may even be possible to achieve a drop in the transverse deflection resistance Wy in sections.
Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend ausschließlich anhand von Beispielen beschrieben, bei denen eine hydropneumatische Federeinrichtung zum Einsatz kommt. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch eine beliebige andere Federeinrichtung zum Einsatz kommen kann. Insbesondere können rein aktive Systeme zum Einsatz kommen, bei denen die Federwirkung über ein oder mehrere aktive The present invention has been described above solely by way of example in which a hydropneumatic spring device is used. It is understood, however, that in other variants of the invention, any other spring device can be used. In particular, purely active systems can be used, in which the spring action over one or more active
Federeinrichtungen, beispielsweise elektromechanische, elektromagnetische oder elektrohydraulische Elemente mit entsprechend hoher Regelbandbreite, zur Verfügung gestellt wird. Spring devices, such as electromechanical, electromagnetic or electro-hydraulic elements with a correspondingly high control bandwidth, is provided.
Weiterhin wurde die vorliegende Erfindung vorstehend ausschließlich anhand von Beispielen beschrieben, bei denen die hydropneumatischen Federeinrichtungen voneinander isoliert zum Einsatz kommen. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch eine gegebenenfalls aktiv steuerbare Kopplung zwischen den Federeinrichtungen vorgesehen sein kann, um beispielsweise Wank- und/oder Nicksteifigkeiten zu vermeiden bzw. an bestimmte Vorgaben oder Fahrsituationen anzupassen. Furthermore, the present invention has been described above by way of example only, in which the hydropneumatic spring means are used in isolation from each other. It is understood, however, that in other variants of the invention, an optionally actively controllable coupling between the spring devices may be provided to avoid, for example, roll and / or pitch stiffness or adapt to certain requirements or driving situations.
Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend ausschließlich anhand von Beispielen für Schienenfahrzeuge beschrieben. Es versteht sich weiterhin, dass die Erfindung auch in Verbindung mit beliebigen anderen Fahrzeugen zum Einsatz kommen kann. The present invention has been described above solely by means of examples of rail vehicles. It goes without saying that the invention can also be used in conjunction with any other vehicles.
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