SCHNEIDER, Richard (Biberichweg 20, Löhningen, CH-8224, CH)
| Patentansprüche 1 Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, mit - einem Wagenkasten (102), der über eine Federeinrichtung (103) in Richtung einer Fahrzeughochachse auf einem Fahrwerk (104) abgestutzt ist, und - einer Wankkompensationseinπchtung (105, 205, 305), die mit dem Wagenkasten (102) und dem Fahrwerk (104) gekoppelt ist, wobei - die Wankkompensationseinπchtung (105, 205, 305) insbesondere kinematisch parallel zu der Federeinrichtung (103) angeordnet ist, - die Wankkompensationseinπchtung (105, 205, 305) bei Bogenfahrt Wankbewegungen des Wagenkastens (102) nach bogenaußen um eine zu einer Fahrzeuglangsachse parallele Wankachse entgegenwirkt, - die Wankkompensationseinπchtung (105, 205, 305) zur Erhöhung des Neigungskomforts dazu ausgebildet ist, dem Wagenkasten (102) in einem ersten Frequenzbereich unter einer ersten Querauslenkung des Wagenkastens (102) in Richtung emer Fahrzeugquerachse einen ersten Wankwinkel um die Wankachse aufzuprägen, der einer aktuellen Krümmung eines aktuell durchfahrenen Gleisabschnitts entspricht, und dadurch gekennzeichnet, dass - die Wankkompensationseinπchtung (105, 205, 305) zur Erhöhung des Schwingungskomforts dazu ausgebildet ist, dem Wagenkasten (102) in einem zweiten Frequenzbereich eine der ersten Querauslenkung überlagerte zweite Querausienkung aufzuprägen, wobei - der zweite Frequenzbereich zumindest teilweise, insbesondere vollständig, oberhalb des ersten Frequenzbereichs liegt 2 Fahrzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass - die Wankkompensationseinπchtung (105, 205, 305) eine Aktuatoreinnchtung (107, 207, 307) mit wenigstens einer durch eine Steuereinrichtung (107 2, 207 2, 307 2) angesteuerten Aktuatoreinheit (107 1 , 207 1 , 307 1) aufweist, wobei - die Aktuatoreinnchtung (107, 207, 307) insbesondere dazu ausgebildet ist, zur Erzeugung des ersten Wankwinkels in dem ersten Frequenzbereich zumindest überwiegend beizutragen, insbesondere den ersten Wankwinke! im Wesentlichen zu erzeugen Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass - sich der erste Frequenzbereich von 0 Hz bis 2 Hz, vorzugsweise von 0,5 Hz bis 1 ,0 Hz, erstreckt, und/oder - sich der zweite Frequenzbereich von 0,5 Hz bis 15 Hz, vorzugsweise von 1 ,0 Hz bis 6,0 Hz, erstreckt und/oder - die Wankkompensationseinπchtung (105, 205, 305) auch bei Geradeausfahrt aktiv ist Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - der Wagenkasten (102) eine Neutralstellung aufweist, die er bei stehendem Fahrzeug im geraden ebenen Gleis einnimmt, und - die Wankkompensationseinrichtung (105, 205, 305), insbesondere eine Aktuatoreinnchtung (107, 207, 307) der Wankkompensationseinrichtung (105, 205, 305), derart ausgebildet ist, dass - eine in einer Fahrzeugquerrichtung bei Bogenfahrt nach bogenaußen erfolgende erste maximale Querauslenkung des Wagenkastens (102) aus der Neutralstellung auf 80 mm bis 150 mm begrenzt ist, vorzugsweise auf 100 mm bis 120 mm begrenzt ist, und/oder - eine in einer Fahrzeugquerπchtung bei Bogenfahrt nach bogeninnen erfolgende zweite maximale Querauslenkung des Wagenkastens (102) aus der Neutralstellung auf 0 mm bis 40 mm begrenzt ist, vorzugsweise auf 20 mm begrenzt ist, Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - eine Aktuatoreinπchtung (107, 207, 307) der Wankkompensationseinπchtung (105, 205, 305) dazu ausgebildet ist, als eine Endanschlagseinπchtung zur Definition wenigstens eines Endanschlags für die Wankbewegung des Wagenkastens (102) zu wirken, wobei - die Aktuatoreinπchtung dazu ausgebildet ist, die Position des wenigstens einen Endanschlags für die Wankbewegung des Wagenkastens (102) variabel zu definieren Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aktuatoreinπchtung (107, 207, 307) der Wankkompensationsemrichtung (105, 205, 305) im Falle ihrer Inaktivitat einer Wankbewegung des Wagenkastens (102) höchstens einen geringen Widerstand, insbesondere im Wesentlichen keinen Widerstand entgegensetzt Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - der Wagenkasten (102) eine Neutralstellung aufweist, die er bei stehendem Fahrzeug im geraden ebenen Gleis einnimmt, - die Federeinrichtung (103) bei Inaktivitat einer Aktuatoreinπchtung (107, 207, 307) der Wankkompensationsemrichtung (105, 205, 305) auf den Wagenkasten (102) ein Ruckstellmoment um die Wankachse ausübt, wobei - das Ruckstellmoment bei inaktiver Aktuatoreinπchtung (107, 207, 307) derart bemessen ist, dass - eine Querauslenkung des Wagenkastens (102) aus der Neutralstellung bei einer Nennbeladung des Wagenkastens (102) und bei in einer maximal zulassigen Gleisuberhohung stehendem Fahrzeug weniger als10 mm bis 40 mm betragt, vorzugsweise weniger als weniger als 20 mm betragt, und/oder - eine Querauslenkung des Wagenkastens (102) aus der Neutralstellung bei einer Nennbeladung des Wagenkastens (102) und bei in einer maximal zulassigen in Richtung einer Fahrzeugquerachse wirkenden Querbeschleunigung des Fahrzeugs weniger als 40 mm bis 80 mm betragt, vorzugsweise weniger als weniger als 60 mm betragt, Fahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass - die Federeinπchtung (103) eine Ruckstellkennlinie definiert, wobei - die Ruckstellkennlinie die Abhängigkeit des Ruckstellmoments von der Wankwinkelauslenkung wiedergibt und - die Ruckstellkennlinie einen degressiven Verlauf aufweist, wobei - die Ruckstellkennlinie insbesondere in einem ersten Querauslenkungsbereich eine erste Steigung und in einem oberhalb des ersten Querauslenkungsbereich liegenden zweiten Querauslenkungsbereich eine zweite Steigung aufweist, die geringer ist als die erste Steigung, wobei - das Verhältnis der zweiten Steigung zu der ersten Steigung insbesondere im Bereich von 0 bis 1 liegt, vorzugsweise im Bereich von 0 bis 0,5 liegt, weiter vorzugsweise im Bereich von 0 bis 0,1 liegt, und/oder - sich der erste Querauslenkungsbereich insbesondere von 0 mm bis 60 mm erstreckt, vorzugsweise von 0 mm bis 40 mm erstreckt, und sich der zweite Querauslenkungsbereich insbesondere von 20 mm bis 120 mm erstreckt, vorzugsweise von 40 mm bis 100 mm erstreckt Fahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass - der Wagenkasten (102) eine Neutralstellung aufweist, die er bei stehendem Fahrzeug im geraden ebenen Gleis einnimmt, und - die Federeinπchtung (103) eine Quersteifigkeit in Richtung einer Fahrzeugquerachse aufweist, die von einer Querauslenkung des Wagenkastens (102) in Richtung der Fahrzeugquerachse aus der Neutralstellung abhangig ist, wobei - die Federeinπchtung (103) insbesondere in einem ersten Querauslenkungsbereich eine erste Quersteifigkeit aufweist und in einem oberhalb des ersten Querauslenkungsbereichs liegenden zweiten Querauslenkungsbereich eine zweite Quersteifigkeit aufweist, die geringer ist als die erste Quersteifigkeit, wobei - die erste Quersteifigkeit insbesondere im Bereich von 100 N/mm bis 800 N/mm liegt, vorzugsweise im Bereich von 300 N/mm bis 500 N/mm liegt, und die zweite Quersteifigkeit insbesondere im Bereich von 0 N/mm bis 300 N/mm liegt, vorzugsweise im Bereich von 0 N/mm bis 100 N/mm liegt, und/oder - sich der erste Querauslenkungsbereich insbesondere von 0 mm bis 60 mm erstreckt, vorzugsweise von 0 mm bis 40 mm erstreckt, und sich der zweite Querauslenkungsbereich insbesondere von 20 mm bis 120 mm erstreckt, vorzugsweise von 40 mm bis 100 mm erstreckt Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - der Wagenkasten (102) eine Nennbeladung und eine Neutralstellung aufweist, die er bei stehendem Fahrzeug im geraden ebenen Gleis einnimmt, und - die Federeinrichtung (103) in Richtung einer Fahrzeugquerachse eine Quersteifigkeit aufweist, wobei - die Quersteifigkeit der Federeinrichtung (103) derart bemessen ist, dass bei Inaktivitat einer Aktuatoreinnchtung (107, 207, 307) der Wankkompensationseinπchtung (105, 205, 305) bei Bogenfahrt mit einer maximal zulassigen in Richtung einer Fahrzeugquerachse wirkenden Querbeschleunigung des Fahrzeugs - eine in einer Fahrzeugquerπchtung nach bogenaußen erfolgende erste maximale Querauslenkung des Wagenkastens (102) aus der Neutralstellung auf 40 mm bis 120 mm begrenzt ist, vorzugsweise auf 60 mm bis 80 mm begrenzt ist, und/oder - eine in einer Fahrzeugquerπchtung nach bogeninnen erfolgende zweite maximale Querauslenkung des Wagenkastens (102) aus der Neutraistellung auf 0 mm bis 60 mm begrenzt ist, vorzugsweise auf 20 mm bis 40 mm begrenzt ist Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - der Wagenkasten (102) eine Neutralstellung aufweist, die er bei stehendem Fahrzeug im geraden ebenen Gleis einnimmt, und - die Wankkompensationseinπchtung (105, 205, 305) derart ausgebildet ist, dass eine Aktuatoreinnchtung (107, 207, 307) der Wankkompensationseinπchtung (105, 205, 305) - in dem ersten Frequenzbereich aus der Neutraisteilung eine maximale Auslenkung von 60 mm bis 110 mm aufweist, vorzugsweise von 70 mm bis 85 mm aufweist, und/oder - in dem zweiten Frequenzbereich aus einer Ausgangsstellung eine maximale Auslenkung von 10 mm bis 30 mm aufweist, vorzugsweise von 15 mm bis 25 mm aufweist, und/oder - in dem ersten Frequenzbereich eine maximale Aktuatorkraft von 10 kN bis 40 kN ausübt, vorzugsweise von 15 kN bis 30 kN ausübt, und/oder - in dem zweiten Frequenzbereich eine maximale Aktuatorkraft von 5 kN bis 35 kN ausübt, vorzugsweise von 5 kN bis 20 kN ausübt Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - der Wagenkasten (102) eine Neutralstellung aufweist, die er bei stehendem Fahrzeug im geraden ebenen Gleis einnimmt, - der Wagenkasten (102) einen Schwerpunkt aufweist, der in der Neutralstellung in Richtung der Fahrzeughochachse eine erste Hohe über dem Gleis aufweist - die Wankkompensationseinπchtung (105, 205, 305) derart ausgebildet ist, dass die Wankachse in der Neutralstellung in Richtung der Fahrzeughochachse eine zweite Hohe über dem Gleis aufweist, wobei - das Verhältnis der Differenz aus der zweiten Hohe und der ersten Hohe zu der ersten Hohe höchstens 2,2 betragt, vorzugsweise höchstens 1 ,3 betragt, weiter vorzugsweise 0,8 bis 1 ,3 betragt Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die Wankkompensationseinπchtung (105) eine Wankstutzeinrichtung (106) umfasst, die kinematisch parallel zu der Federeinπchtung (103) angeordnet und dazu ausgebildet ist, Wankbewegungen des Wagenkastens (102) um die Wankachse bei Geradeausfahrt entgegenzuwirken, wobei - die Wankstutzeinπchtung (106) insbesondere zwei Lenker (106 5, 106 6) umfasst, die an einem ihrer Enden jeweils gelenkig an dem Wagenkasten (102) und an ihrem anderen Ende jeweils gelenkig an entgegengesetzten Enden eines Torsionseiements (106 3) angelenkt sind, das an dem Fahrwerk (104) gelagert ist und/oder - die Wankkompensationseinπchtung (205, 305) eine Fuhrungseinπchtung (211 , 311) umfasst, - die Fuhrungseinπchtung (211 , 31 1) kinematisch seriell zu der Federeinrichtung (103) angeordnet ist, - die Fuhrungseinπchtung (211 , 31 1 ) ein Fuhrungselement (211 1 , 311 1 ) umfasst, das zwischen dem Fahrwerk (104) und dem Wagenkasten (102) angeordnet ist, und - die Fuhrungseinπchtung (211 , 31 1) dazu ausgebildet ist, bei Wankbewegungen des Wagenkastens (102) eine Bewegung des Fuhrungselements (211 1 , 31 1 1 ) bezuglich des Wagenkastens (102) oder des Fahrwerks (104) zu definieren, wobei - die Fuhrungseinπchtung (211 , 31 1) insbesondere wenigstens eine Schichtfedereinrichtung (211 3, 311 3) umfasst Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - das Fahrwerk (104) einen Fahrwerksrahmen (104 2) und wenigstens eine Radeinheit (104 1) aufweist und - die Federeinrichtung (103) eine Pπmarfederung (103 1) und eine Sekundarfederung (103 2) aufweist, wobei - der Fahrwerksrahmen (104 2) über die Pπmarfederung (103 1) auf der Radeinheit (104 1) abgestutzt ist und der Wagenkasten (102) über die, insbesondere als Luftfederung ausgeführte, Sekundarfederung (103 2) auf dem Fahrwerksrahmen (104 2) abgestutzt ist und - die Wankkompensationseinπchtung (105) kinematisch parallel zu der Sekundarfederung (103 2) zwischen dem Fahrwerksrahmen (104 2) und dem Wagenkasten (102) angeordnet ist Fahrzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass - die Federeinπchtung (103) eine Querfedereinrichtung (110) umfasst, wobei - die Querfedereinrichtung (1 10) - einerseits mit dem Fahrwerksrahmen (104 2) und andererseits mit dem Wagenkasten (102) verbunden ist und/oder - einerseits mit dem Fahrwerksrahmen (104 2) oder mit dem Wagenkasten (102) verbunden ist und andererseits mit der Wankkompensationseinπchtung (105) verbunden ist und - die Querfedereinrichtung (1 10) insbesondere zur Erhöhung der Steifigkeit der Federeinπchtung (103) in Richtung einer Fahrzeugquerachse ausgebildet ist, wobei die Querfedereinrichtung (1 10) insbesondere eine degressive Steifigkeitscharakteπstik aufweist Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die Federeinrichtung (103) eine Notfedereinrichtung (103 3) aufweist, die in Fahrzeugquerrichtung mittig am Fahrwerk (104) angeordnet ist, wobei - die Notfedereinrichtung (103 3) insbesondere derart ausgebildet ist, dass sie die Kompensationswirkung der Wankkompensationseinπchtung (105) unterstutzt Verfahren zum Einstellen eines Wankwinkels eines über eine Federeinπchtung in Richtung einer Fahrzeughochachse auf einem Fahrwerk (104) abgestutzten Wagenkastens (102) eines Fahrzeugs, insbesondere eines Schienenfahrzeugs, um eine zu einer Fahrzeuglangsachse des Fahrzeugs parallele Wankachse, bei dem - der Wankwinkel aktiv eingestellt wird, wobei - bei Bogenfahrt Wankbewegungen des Wagenkastens (102) nach bogenaußen um eine zu einer Fahrzeuglangsachse parallele Wankachse entgegenwirkt wird und - dem Wagenkasten (102) zur Erhöhung des Neigungskomforts in einem ersten Frequenzbereich unter einer ersten Querauslenkung des Wagenkastens (102) in Richtung einer Fahrzeugquerachse ein erster Wankwinkel um die Wankachse aufgeprägt wird, der einer aktuellen Krümmung eines aktuell durchfahrenen Gleisabschnitts entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass - dem Wagenkasten (102) zur Erhöhung des Schwingungskomforts in einem zweiten Frequenzbereich eine der ersten Querauslenkung überlagerte zweite Querauslenkung aufgeprägt wird, wobei - der zweite Frequenzbereich zumindest teilweise, insbesondere vollständig, oberhalb des ersten Frequenzbereichs liegt Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wankwinkel in dem ersten Frequenzbereich zumindest überwiegend, insbesondere im Wesentlichen vollständig, aktiv erzeugt wird Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass - sich der erste Frequenzbereich von 0 Hz bis 2 Hz, vorzugsweise von 0,5 Hz bis 1 ,0 Hz, erstreckt, und/oder - sich der zweite Frequenzbereich von 0,5 Hz bis 15 Hz, vorzugsweise von 1 ,0 Hz bis 6,0 Hz, erstreckt, Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung der zweiten Querauslenkung in dem zweiten Frequenzbereich zur Erhöhung des Schwingungskomforts auch bei Geradeausfahrt erfolgt * * * * * |
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, mit einem Wagenkasten, der über eine Federeinrichtung in Richtung einer Fahrzeughochachse auf einem Fahrwerk abgestützt ist, und einer Wankkompensationseinrichtung, die mit dem Wagenkasten und dem Fahrwerk gekoppelt ist, wobei die Wankkompensationseinrichtung insbesondere kinematisch parallel zu der Federeinrichtung angeordnet ist. Die Wankkompensationseinrichtung wirkt bei Bogenfahrt Wankbewegungen des Wagenkastens nach bogenaußen um eine zu einer Fahrzeuglängsachse parallele Wankachse entgegen, wobei die Wankkompensationseinrichtung zur Erhöhung des Neigungskomforts dazu ausgebildet ist, dem Wagenkasten in einem ersten Frequenzbereich unter einer ersten Querauslenkung des Wagenkastens in Richtung einer Fahrzeugquerachse einen ersten Wankwinke! um die Wankachse aufzuprägen, der einer aktuellen Krümmung eines aktuell durchfahrenen Gleisabschnitts entspricht. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein entsprechendes Verfahren zur Einstellung eines Wankwinkels eines Wagenkastens eines Fahrzeugs.
Bei Schienenfahrzeugen - aber auch bei anderen Fahrzeugen - ist der Wagenkasten in der Regel gegenüber den Radeinheiten, beispielsweise Radpaaren oder Radsätzen, über eine oder mehrere Federstufen federnd gelagert. Die bei Bogenfahrt auftretende, quer zur Fahrbewegung und damit quer zur Fahrzeuglängsachse wirkende Zentrifugalbeschleunigung bedingt wegen des vergleichsweise hoch liegenden
Schwerpunkts des Wagenkastens die Tendenz des Wagenkastens, sich gegenüber den Radeinheiten nach bogenaußen zu neigen, mithin also eine Wankbewegung um eine zur Fahrzeuglängsachse parallele Wankachse auszuführen.
Solche Wankbewegungen sind oberhalb bestimmter Grenzwerte zum einen dem Fahrkomfort abträglich. Zum anderen bringen sie die Gefahr einer Verletzung des zulässigen Lichtraumprofils sowie im Hinblick auf die Kippsicherheit und damit auch die Entgleisungssicherheit die Gefahr unzulässiger einseitiger Radentlastungen mit sich. Um dies zu verhindern, werden in der Regel Wankstützeinrichtungen in Form so genannter Wankstabilisatoren eingesetzt. Deren Aufgabe ist es, der Wankbewegung des Wagenkastens einen Widerstand entgegenzusetzen, um sie zu mindern, während die Hub- und Tauchbewegungen des Wagenkastens gegenüber den Radeinheiten nicht behindert werden sollen. Solche Wankstabilisatoren sind in verschiedenen hydraulisch oder rein mechanisch wirkenden Ausfuhrungen bekannt Häufig kommt eine sich quer zur Fahrzeuglangsπchtung erstreckende Torsionswelle zum Einsatz, wie sie beispielsweise aus der EP 1 075 407 B1 bekannt ist Auf dieser Torsionswelle sitzen zu beiden Seiten der Fahrzeuglangsachse drehfest angebrachte Hebel, die sich in Fahrzeuglangsrichtung erstrecken Diese Hebel sind wiederum mit Lenkern oder dergleichen verbunden, welche kinematisch parallel zu den Federeinrichtungen des Fahrzeugs angeordnet sind Beim Einfedern der Federeinrichtungen des Fahrzeugs werden die auf der Torsionswelle sitzenden Hebel über die mit ihnen verbundenen Lenker in eine Drehbewegung versetzt
Kommt es bei der Bogenfahrt zu einer Wankbewegung mit unterschiedlichen Federwegen der Federeinπchtungen auf den beiden Seiten des Fahrzeugs, ergeben sich hieraus unterschiedliche Drehwinke! der auf der Torsionswelle sitzenden Hebel Die Torsionswelle wird demgemäß mit einem Torsionsmoment beaufschlagt, welches sie - je nach ihrer Torsionssteifigkeit - bei einem bestimmten Torsionswinkel durch ein aus ihrer elastischen Verformung resultierendes Gegenmoment ausgleicht und so eine weitere Wankbewegung verhindert Dabei kann bei mit Drehgestellen ausgestatteten Schienenfahrzeugen die Wankstutzeinrichtung sowohl für die Sekundarfederstufe vorgesehen sein, d h zwischen einem Fahrwerksrahmen und dem Wagenkasten wirken Ebenso kann die Wankstutzeinrichtung auch in der Pπmarstufe eingesetzt werden, d h zwischen den Radeinheiten und einem Fahrwerksrahmen oder - bei fehlender Sekundarfederung - einem Wagenkasten wirken
Solche Wankstabilisatoren werden auch bei gattungsgemaßen Schienenfahrzeugen eingesetzt, wie sie beispielsweise aus der EP 1 190 925 A1 bekannt sind Bei dem aus diesem Dokument bekannten Schienenfahrzeug sind die oberen Enden der beiden Lenker des Wankstabilisators (in einer senkrecht zur Fahrzeuglangsachse verlaufenden Ebene) zur Fahrzeugmitte hin versetzt Hierdurch wird der Wagenkasten bei einer Auslenkung in Fahrzeugquerrichtung (wie sie beispielsweise durch die Zentπfugalbeschleunigung bei Bogenfahrt verursacht wird) derart gefuhrt, dass einer Wankbewegung des Wagenkastens nach bogenaußen entgegengewirkt und ihm eine nach bogeninnen gerichtete Wankbewegung aufgeprägt wird
Diese gegenläufige Wankbewegung nach bogeninnen dient unter anderem dazu, den so genannten Neigungskomfort für die Passagiere des Fahrzeugs zu erhohen Unter einem hohen Neigungskomfort wird dabei üblicherweise die Tatsache verstanden, dass die Passagiere bei Bogenfahrt eine möglichst geringe Querbeschleunigung in Querrichtung ihres Bezugssystems erfahren, welches in der Regel durch die Einbauten des Wagenkastens (Boden, Wände, Sitze etc ) definiert ist Durch die aus der Wankbewegung resultierende Neigung des Wagenkastens nach bogeninnen nehmen die Passagiere Qe nach Grad der Neigung) zumindest einen Teil der im erdfesten Bezugssystem tatsächlich wirkenden Querbeschleunigung lediglich als erhöhte Beschleunigung in Richtung des
Fahrzeugbodens wahr, die in der Regel als weniger störend bzw unangenehm empfunden wird
Die maximal zulassigen Werte für die im Bezugssystem der Passagiere wirkende Querbeschleunigung (und die daraus letztlich resultierenden Sollwerte für die Neigungswinkel des Wagenkastens) werden in der Regel von den Betreibern eines Schienenfahrzeugs vorgegeben Anhaltspunkte hierfür liefern auch nationale und internationale Normen (wie beispielsweise die EN 12299)
Hierbei ist es bei dem Fahrzeug aus der EP 1 190 925 A1 möglich, ein rein passives System zu realisieren, bei dem die Komponenten der Federung und der Wankstabilisatoren so aufeinander abgestimmt sind, dass die gewünschte Neigung des Wagenkastens alleine durch die bei Bogenfahrt wirkende Querbeschleunigung erzielt wird
Für eine solche passive Losung muss zum einen die Wankachse bzw der Momentanpol der Wankbewegung vergleichsweise weit oberhalb des Schwerpunktes des Wagenkastens liegen Zum anderen muss die Federung in Querrichtung vergleichsweise weich ausgeführt werden, um aüeine mit der wirkenden Zentrifugalkraft die gewünschten Auslenkungen zu erzielen Eine solche querweiche Federung wirkt sich auch positiv auf den so genannten Schwingungskomfort in Querrichtung aus, da Stoße in Querrichtung durch die weiche Federung aufgenommen und gedampft werden können
Diese passiven Losungen haben jedoch den Nachteil, dass aufgrund der querweichen Federung und des hoch liegenden Momentanpols im Normalbetrieb aber auch in nicht planmäßigen Situationen (z B einem unvorhergesehenen Halt des Fahrzeugs in einem Gleisbogen mit starker Gleisuberhohung) vergleichsweise große Querausienkungen in Querrichtung resultieren, durch die entweder das typischerweise vorgegebene Begrenzungsprofil verletzt wird oder (um dies zu verhindern) nur vergleichsweise schmale Wagenkasten mit einer reduzierten Transportkapazität realisiert werden können
Zwar kann das Problem der großen Auslenkungen für die Erzielung eines bestimmten Wankwinkels durch eine Verlagerung der Wankachse bzw des Momentanpols reduziert werden Hierdurch können aber passiv nur noch geringere Wankwinkel erzielt werden Mithin versteift das System hierdurch in Querrichtung, sodass nicht nur Abstriche im Neigungskomfort, sondern auch Abstriche im Schwingungskomfort hingenommen werden müssen
Die auf die Krümmung des aktuell durchfahrenen Gleisbogens und die aktuelle
Fahrgeschwindigkeit (mithin also auf die aktuell hieraus resultierende Querbeschleunigung) abgestimmte Wankbewegung kann bei dem Fahrzeug aus der EP 1 190 925 A1 auch aktiv durch einen zwischen den Wagenkasten und den Fahrwerksrahmen geschalteten Aktuator beeinflusst bzw eingestellt werden Hierbei wird aus der aktuellen Gleiskrummung und der aktuellen Fahrgeschwindigkeit ein Sollwert für den Wankwinkel des Wagenkastens ermittelt, der dann für die Einstellung des Wankwinkels über den Aktuator genutzt wird
Diese Variante eröffnet zwar die Möglichkeit quersteifere Systeme mit geringerer Querauslenkung zu realisieren Sie hat jedoch den Nachteil, dass der Schwingungskomfort durch die über den Aktuator eingebrachte Quersteifigkeit leidet, sodass beispielsweise Querstoße am Fahrwerk (beispielsweise beim Überfahren von Weichen oder Storstellen im Gleis) weniger gedampft in der Wagenkasten eingeleitet werden
Um zumindest die Nachteile hinsichtlich des Schwingungskomforts durch eine quersteife Federung zu kompensieren, wird in der WO 90/03906 A1 für ein passives System vorgeschlagen, kinematisch in Serie zu der Wankkompensationseinπchtung eine vergleichsweise kurze querweiche zusätzliche Federstufe einzubringen Diese Losung hat jedoch den Nachteil, dass sie zum einen durch die zusätzlichen Komponenten den erforderlichen Bauraum erhöht Zum anderen bestehen auch hier dann wieder die oben geschilderten Probleme hinsichtlich der großen Querauslenkungen bzw der reduzierten Transportkapazität
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Fahrzeug bzw ein Verfahren der eingangs genannten Art zur Verfugung zu stellen, weiches die oben genannten Nachteile nicht oder zumindest in geringerem Maße aufweist und insbesondere auf einfache und zuverlässige Weise einen hohen Reisekomfort für die Passagiere bei hoher Transportkapazität des Fahrzeugs ermöglicht
Die vorliegende Erfindung lost diese Aufgabe ausgehend von einem Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale Sie lost diese Aufgabe weiterhin ausgehend von einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 17 durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 17 angegebenen Merkmale
Der vorliegenden Erfindung liegt die technische Lehre zu Grunde, dass man auf einfache und zuverlässige Weise einen hohen Reisekomfort für die Passagiere bei hoher Transportkapazität des Fahrzeugs ermöglicht, wenn man eine aktive Losung mit einer aktiven Wankkompensationseinπchtung wählt, die dem Wagenkasten in einem zweiten Frequenzbereich, der zumindest teilweise oberhalb des ersten Frequenzbereichs liegt, eine zweite Querauslenkung (gegebenenfalls also auch einen zweiten Wankwinkel um die Wankachse) aufprägt Hierdurch kann der aus dem ersten Wankwmke! resultierenden Querauslenkung, deren Einstellung letztlich eine quasi-statische Anpassung des Wankwinkels und damit der Querauslenkung an die aktuelle Gleiskrummung und die aktuelle Fahrgeschwindigkeit darstellt, ein eine zweite Querauslenkung (gegebenenfalls also auch ein zweiter Wankwinkel) überlagert werden, deren Einstellung letztlich eine dynamische Anpassung an aktuelle, in den Wagenkasten eingeleitete Störungen repräsentiert
Wahrend also über den ersten Wankwinkel und damit die erste Querauslenkung in dem ersten Frequenzbereich eine Erhöhung des Neigungskomforts realisiert wird, wird über die zweite Querauslenkung (und gegebenenfalls den zweiten Wankwinkel) in dem (zumindest teilweise oberhalb des ersten Frequenzbereichs liegenden) zweiten Frequenzbereich in vorteilhafter Weise eine Erhöhung des Schwingungskomforts erzielt Durch die Gestaltung der Wankkompensationseinπchtung als zumindest in dem zweiten Frequenzbereich aktives System ist es in vorteilhafter Weise möglich die Abstutzung des Wagenkastens auf dem Fahrwerk in der Querπchtung des Fahrzeugs vergleichsweise steif zu gestalten, insbesondere die Wankachse bzw den Momentanpol des Wagenkastens vergleichsweise nahe an den Schwerpunkt des Wagenkastens zu legen, sodass zum einen die gewünschten Wankwinkel mit vergleichsweise geringen Querauslenkungen einhergehen und zum anderen bei Ausfall der aktiven Komponenten eine möglichst weit gehende passive Ruckstellung des Wagenkastens in eine Neutralstellung möglich ist Diese geringen Querauslenkungen im Normalbetrieb sowie die passive Ruckstellung im Falle einer Störung ermöglichen es in vorteilhafter Weise, besonders breite Wagenkasten mit einer hohen Transportkapazität zu realisieren
In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass die zweiten Querauslenkungen je nach der Gestaltung und Anbindung der Wankkompensationseinπchtung gegebenenfalls nicht zwingend mit einem der (statischen) Kinematik der Wankkompensationseinπchtung entsprechenden zweiten Wankwinkei einhergehen, der dem ersten Wankwinkel in dem zweiten Frequenzbereich überlagert ist Dies rührt daher, dass beispielsweise bei einer vergleichsweise weichen, elastischen Anbindung der Wankkompensationseinπchtung an dem Fahrwerk und/oder dem Wagenkasten aufgrund der Tragheitskrafte in dem zweiten Frequenzbereich in gewissen Grenzen eine kinematische Entkopplung der Querbewegungen des Wagenkastens von der (bei langsamen, quasi statischen Bewegungen) durch die Kinematik der Wankkompensationseinπchtung vorgegebenen Wankbewegung erfolgt Je starrer also die Anbindung der Wankkompensationseinπchtung an dem Fahrwerk und dem Wagenkasten ausgeführt ist und je starrer die Wankkompensationseinnchtung in sich gestaltet ist, desto geringer fallt diese Entkopplung aus Mithin wird dem ersten Wankwinkel also bei einer Gestaltung mit einer starren Ankopplung einer in sich starren Wankkompensationseinnchtung in dem zweiten Frequenzbereich letztlich ein zweiter Wankwinkel überlagert
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung daher ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, mit einem Wagenkasten, der über eine
Federemπchtung in Richtung einer Fahrzeughochachse auf einem Fahrwerk abgestutzt ist, und einer Wankkompensationseinnchtung, die mit dem Wagenkasten und dem Fahrwerk gekoppelt ist Die Wankkompensationseinnchtung kann dabei insbesondere kinematisch parallel zu der Federeinπchtung angeordnet sein Bei Bogenfahrt wirkt die Wankkompensationseinnchtung Wankbewegungen des Wagenkastens nach bogenaußen um eine zu einer Fahrzeuglangsachse parallele Wankachse entgegen Zur Erhöhung des Neigungskomforts ist die Wankkompensationseinnchtung dazu ausgebildet, dem Wagenkasten in einem ersten Frequenzbereich unter einer ersten Querauslenkung des Wagenkastens in Richtung einer Fahrzeugquerachse einen ersten Wankwinkel um die Wankachse aufzuprägen, der einer aktuellen Krümmung eines aktuell durchfahrenen
Gleisabschnitts entspricht Weiterhin ist die Wankkompensationseinnchtung zur Erhöhung des Schwingungskomforts dazu ausgebildet, dem Wagenkasten in einem zweiten Frequenzbereich eine der ersten Querauslenkung überlagerte zweite Querauslenkung aufzuprägen, wobei der zweite Frequenzbereich zumindest teilweise, insbesondere vollständig, oberhalb des ersten Frequenzbereichs liegt
Die Wankkompensationseinπchtung kann so ausgebildet sein, dass sie lediglich in dem zweiten Frequenzbereich aktiv ist, mithin also nur die zweite Querauslenkung bzw gegebenenfalls den zweiten Wankwinkel aktiv einstellt, wahrend die Einstellung des ersten Wankwinkels rein passiv durch die bei Kurvenfahrt auf den Wagenkasten wirkende Querbeschleunigung bzw die daraus resultierende Zentrifugalkraft bewirkt wird Ebenso ist es aber auch möglich, in beiden Frequenzbereichen eine zumindest teilweise aktive Einstellung des Wankwinkels bzw. der Querauslenkung über die
Wankkompensationseinrichtung zu realisieren, die gegebenenfalls durch die Zentrifugalkraft unterstützt wird. Schließlich kann auch vorgesehen sein, die Einstellung des Wankwinkels bzw. der Querauslenkung über die Wankkompensationseinrichtung ausschließlich aktiv zu realisieren. Dies ist dann der Fall, wenn die Wankachse bzw. der Momentanpol des Wagenkastens auf oder nahe an dem Schwerpunkt des Wagenkastens liegt, sodass die Zentrifugalkraft keinen (oder zumindest keinen nennenswerten) Beitrag zur Erzeugung der Wankbewegung bzw. der Querauslenkung liefern kann.
Die Wankkompensationseinrichtung kann grundsätzlich auf beliebige geeignete Weise gestaltet sein. Bevorzugt umfasst die Wankkompensationseinrichtung eine Aktuatoreinrichtung mit wenigstens einer durch eine Steuereinrichtung angesteuerten Aktuatoreinheit, deren Aktuatorkraft zumindest einen Anteil zu der Kraft zur Einstellung des Wankwinkels bzw. der Querauslenkung am Wagenkasten liefert. Bei einer zumindest teilweisen aktiven Einsteilung des Wankwinkels bzw. der Querauslenkung im ersten
Frequenzbereich ist die Aktuatoreinrichtung dazu ausgebildet, zur Erzeugung des ersten Wankwinkels in dem ersten Frequenzbereich zumindest überwiegend beizutragen, insbesondere den ersten Wankwinkel bzw. die erste Querausienkung im Wesentlichen zu erzeugen.
Bei dem ersten Frequenzbereich handelt es sich vorzugsweise um den Frequenzbereich, in dem quasi statische, der aktuellen Krümmung des durchfahrenen Gleisbogens und der aktuellen Fahrgeschwindigkeit entsprechende Wankbewegungen erfolgen. Dieser Frequenzbereich kann je nach den Vorgaben des Streckennetzes und/oder des Betreibers des Fahrzeugs (beispielsweise aufgrund des Einsatzes des Fahrzeugs im Nahverkehr, im Fernverkehr, insbesondere im Hochgeschwindigkeitsverkehr, etc.) variieren. Bevorzugt erstreckt sich der erste Frequenzbereich von 0 Hz bis 2 Hz, vorzugsweise von 0,5 Hz bis 1 ,0 Hz. Ähnliches gilt für Bandbreite des zweiten Frequenzbereichs, wobei dieser natürlich auf die im Betrieb des Fahrzeugs zu erwartenden (gegebenenfalls periodischen, typischerweise aber eher singulären bzw. statistisch gestreuten) dynamischen Störungen abgestimmt ist, die von den Passagieren wahrgenommen und als störend empfunden werden. Bevorzugt erstreckt sich der zweite Frequenzbereich daher von 0,5 Hz bis 15 Hz, vorzugsweise von 1 ,0 Hz bis 6,0 Hz.
Grundsätzlich kann vorgesehen sein, dass die (zumindest in dem zweiten Frequenzbereich erfolgende) aktive Einstellung des Wankwinkels bzw. der Querauslenkung über die Wankkompensationseinπchtung ausschließlich bei Bogenfahrt im gekrümmten Gleis erfolgt, mithin also die Wankkompensationseinπchtung nur in einer solchen Fahrsituation aktiv ist Vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, dass die Wankkompensationseinπchtung auch bei Geradeausfahrt aktiv ist, sodass der Schwingungskomfort in vorteilhafter Weise auch in diesen Fahrsituationen gewahrleistet ist
Bei bevorzugten Varianten des erfindungsgemaßen Fahrzeuges wird über die Wankkompensationseinπchtung eine Begrenzung der Querauslenkungen des Wagenkastens (also der Auslenkungen in der Fahrzeugquerπchtung) bezuglich einer Neutralstellung des Wagenkastens realisiert Die Neutralsteliung ist durch die Stellung des Wagenkastens definiert, die er bei stehendem Fahrzeug im geraden ebenen Gleis einnimmt Hierdurch ist es in vorteilhafter weise möglich, besonders breite Wagenkasten mit einer hohen Transportkapazität zu realisieren, weiche auf das seitens des Betreibers des Schienenfahrzeugs vorgegebene Begrenzungsprofii abgestimmt sind Die Begrenzung der Querauslenkungen kann durch beliebige geeignete Komponenten der Wankkompensationseinπchtung realisiert sein Vorzugsweise stellt eine Aktuatoremπchtung der Wankkompensationseinπchtung die Begrenzung der Querauslenkungen zur Verfugung, da hiermit eine besonders kompakte, Platz sparende Gestaltung realisiert werden kann
Wie erwähnt, kann die Begrenzung der Querauslenkungen auf das seitens des Betreibers des Fahrzeugs vorgegebenen Begrenzungsprofil abgestimmt werden Besonders vorteilhafte Gestaltungen ergeben sich, wenn die Wankkompensationseinπchtung, insbesondere eine Aktuatoreinπchtung der Wankkompensationseinπchtung, derart ausgebildet ist, dass eine in der Fahrzeugquerrichtung bei Bogenfahrt nach bogenaußen erfolgende erste maximale Querauslenkung des Wagenkastens aus der Neutralstellung auf 80 mm bis 150 mm begrenzt ist, vorzugsweise auf 100 mm bis 120 mm begrenzt ist Wahrend im Hinblick auf die Einhaltung des vorgegebenen Begrenzungsprofiis die
Begrenzung der Querauslenkungen bei Fahrzeugen mit (in Längsrichtung des Fahrzeugs) mittig unter den Wagenkasten angeordneten Fahrwerken von besonderer Bedeutung ist, ist es bei Fahrzeugen mit im Endbereich der Wagenkasten angeordneten Fahrwerken von besonderen Interesse, die Querauslenkungen nach bogenmnen entsprechend zu begrenzen Vorzugsweise ist daher zusatzlich oder alternativ eine in der
Fahrzeugquerrichtung bei Bogenfahrt nach bogenmnen erfolgende zweite maximale Querauslenkung des Wagenkastens aus der Neutralstellung auf 0 mm bis 40 mm begrenzt, vorzugsweise auf 20 mm begrenzt Es versteht sich, dass bei gewissen Varianten der Erfindung auch vorgesehen sein kann, dass eine bei Bogenfahrt nach bogenmnen erfolgende zweite maximale Querauslenkung des Wagenkastens aus der Neutralstellung auch einen negativen Wert aufweist, beispielsweise -20 mm In diesem Fall wird der Wagenkasten also auch auf der Bogeninnenseite nach bogenaußen ausgelenkt, um beispielsweise eine Einhaltung eines vorgegebenen Lichtraumprofiis mit besonders breiten Wagenkasten realisieren zu können
Wie bereits erwähnt, kann die Begrenzung der Querauslenkungen bevorzugt durch eine Aktuatoreinπchtung der Wankkompensationseinπchtung realisiert sein Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass die Aktuatoreinπchtung dazu ausgebildet, als eine Endanschlagseinπchtung zur Definition wenigstens eines Endanschlags für die Wankbewegung des Wagenkastens zu wirken Hierzu kann ein durch die Konstruktion der Aktuatoreinπchtung definierter Anschlag (beispielsweise eine einfacher mechanischer Anschlag) vorgesehen sein Vorzugsweise ist die Aktuatoreinnchtung dazu ausgebildet ist, die Position des wenigstens einen Endanschlags für die Wankbewegung des Wagenkastens variabel zu definieren Mit anderen Worten kann vorgesehen sein, dass dieser Anschlag durch eine aktive Hemmung der Aktuatoreinnchtung (beispielsweise durch entsprechende Energiezufuhr zur Aktuatoreinnchtung) und/oder durch eine passive
Hemmung der Aktuatoreinnchtung (beispielsweise eine Deaktivierung einer selbsthemmend gestalteten Aktuatoreinnchtung) an einer beliebigen Stelle im Stellweg der Aktuatoreinnchtung frei definierbar ist
Die Aktuatoreinnchtung der Wankkompensationseinπchtung kann grundsätzlich in beliebiger geeigneter Weise gestaltet sein Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Aktuatoreinnchtung im Falle ihrer Inaktivitat einer Wankbewegung des Wagenkastens höchstens einen geringen Widerstand, insbesondere im Wesentlichen keinen Widerstand entgegensetzt Mithin ist die Aktuatoreinnchtung also vorzugsweise nicht selbsthemmend gestaltet, sodass im Falle eines Ausfalls der Aktuatoreinnchtung unter anderem eine Ruckstellung des Wagenkastens hin zu seiner Neutralstellung gewährleistet ist
Bei bevorzugten Varianten des erfindungsgemaßen Fahrzeugs ist die Wankkompensationseinπchtung so gestaltet, dass auch bei Ausfall der aktiven Komponenten der Wankkompensationseinπchtung noch ein Notbetπeb des Fahrzeugs mit gegebenenfalls verschlechterten Komforteigenschaften (insbesondere hinsichtlich des Neigungskomforts und/oder des Schwingungskomforts) aber unter Einhaltung des vorgegebenen Begrenzungsprofiis möglich ist
Vorzugsweise ist daher vorgesehen, dass die Federeinrichtung bei Inaktivitat einer Aktuatoreinπchtung der Wankkompensationseinπchtung auf den Wagenkasten ein Ruckstellmoment um die Wankachse ausübt, wobei das Ruckstellmoment bei inaktiver Aktuatoreinπchtung derart bemessen ist, dass eine Querauslenkung des Wagenkastens aus der Neutralstellung bei einer Nennbeladung des Wagenkastens und bei in einer maximal zulassigen Gleisuberhohung stehendem Fahrzeug weniger als 10 mm bis 40 mm betragt, vorzugsweise weniger als 20 mm betragt Mit anderen Worten ist die
Federeinrichtung (insbesondere deren Steifigkeit in Fahrzeugquerrichtung) bevorzugt so gestaltet, dass ein Fahrzeug, welches aus beliebigen Gründen (beispielsweise aufgrund eines Schadens am Fahrzeug oder Fahrweg) an einer derart ungunstigen Stelle zum Stehen kommt, nach wie vor das vorgegebene Begrenzungsprofii einhält
Zusatzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass das Ruckstellmoment bei inaktiver Aktuatoreinπchtung derart bemessen ist, dass eine Querauslenkung des Wagenkastens aus der Neutralstellung bei einer Nennbeladung des Wagenkastens und bei in einer maximal zulassigen in Richtung einer Fahrzeugquerachse wirkenden Querbeschleunigung des Fahrzeugs weniger als 40 mm bis 80 mm betragt, vorzugsweise weniger als weniger als 60 mm betragt Mit anderen Worten ist die Federeinπchtung (insbesondere deren Steifigkeit in Fahrzeugquerπchtung) bevorzugt so gestaltet, dass ein Fahrzeug in einem Notbetrieb bei Ausfall der Aktuatoreinπchtung bei Fahrt mit normaler Fahrgeschwindigkeit nach wie vor das vorgegebene Begrenzungsprofii einhält
Die Steifigkeit, insbesondere die Quersteifigkeit in Fahrzeugquerπchtung, der Abstutzung des Wagenkastens auf dem Fahrwerk kann eine beliebige geeignete Charakteristik in
Abhängigkeit von der Querauslenkung aufweisen So kann beispielsweise ein linearer oder sogar progressiver Verlauf der Quersteifigkeit in Abhängigkeit von der Querauslenkung vorgesehen sein Vorzugsweise ist jedoch ein degressiver Verlauf vorgesehen, sodass einer anfanglichen Querauslenkung des Wagenkastens aus der Neutraisteilung ein vergleichsweise hoher Widerstand entgegengesetzt wird, der Widerstand jedoch mit zunehmender Auslenkung abnimmt Dies ist im Hinblick auf die dynamische Einstellung des zweiten Wankwinkels in dem zweiten Frequenzbereich bei Bogenfahrt von Vorteil, da die Wankkompensationseinπchtung für diese dynamischen Ausienkungen in dem zweiten Frequenzbereich geringere Kräfte zur Verfugung stellen muss
Bevorzugt ist daher vorgesehen, dass die Federeinrichtung eine Ruckstellkennlinie definiert, wobei die Ruckstellkennlinie die Abhängigkeit des Ruckstellmoments von der Wankwinkelauslenkung wiedergibt und die Ruckstellkennlinie einen degressiven Verlauf aufweist Der Verlauf der Ruckstellkennlinie kann dabei grundsätzlich in beliebiger geeigneter Weise auf den vorliegenden Anwendungsfall angepasst sein Vorzugsweise weist die Ruckstellkennlinie in einem ersten Wankwinkelbereich bzw ersten Querausienkungsbereich eine erste Steigung und in einem oberhalb des ersten Wankwinkelbereichs bzw des ersten Querauslenkungsbereichs liegenden zweiten Wankwinkelbereich bzw zweiten Querausienkungsbereich eine zweite Steigung aufweist, die geringer ist als die erste Steigung wobei das Verhältnis der zweiten Steigung zu der ersten Steigung insbesondere im Bereich von 0 bis 1 liegt, vorzugsweise im Bereich von 0 bis 0,5 liegt Die beiden Wankwinkelbereiche bzw Querauslenkungsbereiche können auf beliebige geeignete Weise gewählt sein Bevorzugt erstreckt sich der erste Querausienkungsbereich von 0mm bis 60 mm erstreckt, vorzugsweise von 0 mm bis 40 mm erstreckt, und sich der zweite Querausienkungsbereich insbesondere von 20 mm bis
120 mm erstreckt, vorzugsweise von 40 mm bis 100 mm erstreckt Die Wankwinkelbereiche entsprechen dann je nach der vorgegebenen Kinematik den Querauslenkungsbereichen
Hierbei versteht es sich, dass sich die Bestimmung der Charakteristik der Federeinπchtung vorwiegend nach den Querauslenkungen richtet, welche im Fall eines Ausfalls aktiver Komponenten noch erreicht werden dürfen Die erste Steigung definiert dabei in der Regel den Restquerweg beim Ausfall einer aktiven Komponente, wahrend die zweite Steigung die Aktuatorkrafte bei größeren Auslenkungen bestimmt und möglichst so gewählt ist, dass diese Aktuatorkrafte bei größeren Auslenkungen geπng gehalten werden können Die zweite Steigung ist daher bevorzugt möglichst nahe dem Wert Null gehalten Es können gegebenenfalls sogar negative Werte der zweiten Steigung zulassig bzw vorgesehen sein
Um die beschriebene Ruckstellung des Wagenkastens in seine Neutralstellung zu erzielen kann die Abstutzung des Wagenkastens auf dem Fahrwerk eine beliebige geeignete Steifigkeit aufweisen Hierbei kann eine von der Querauslenkung im Wesentlichen unabhängige Steifigkeit vorgesehen sein Vorzugsweise ist jedoch wiederum vorgesehen, dass die Federeinrichtung eine Quersteifigkeit in Richtung einer Fahrzeugquerachse aufweist, die von einer Querauslenkung des Wagenkastens in Richtung der Fahrzeugquerachse aus der Neutralstellung abhangig ist, sodass bei Ausienkungen in der Nahe der Neutralstellung eine andere Steifigkeit (beispielsweise eine höhere Steifigkeit) vorherrscht als im Bereich größerer Auslenkungen Hiermit lassen sich wiederum die oben beschriebenen Vorteile hinsichtlich der dynamischen Einstellung des zweiten Wankwinkeis bei Bogenfahrt erzielen
Bevorzugt weist die Federeinrichtung in einem ersten Querausienkungsbereich eine erste Quersteifigkeit auf wahrend sie in einem oberhalb des ersten Querausienkungsbereichs liegenden zweiten Querausienkungsbereich eine zweite Quersteifigkeit aufweist, die geringer ist als die erste Quersteiftgkeit Hierbei versteht es sich, dass die Quersteifigkeit innerhalb des jeweiligen Querauslenkungsbereichs variieren kann Zudem kann der Verlauf der Quersteifigkeit in Abhängigkeit von der Querauslenkung grundsätzlich in beliebiger geeigneter weise auf den vorliegenden Anwendungsfall abgestimmt sein
Vorzugsweise liegt die erste Quersteifigkeit im Bereich von 100 N/mm bis 800 N/mm, weiter vorzugsweise im Bereich von 300 N/mm bis 500 N/mm, wahrend die zweite Quersteifigkeit vorzugsweise im Bereich von 0 N/mm bis 300 N/mm hegt, weiter vorzugsweise im Bereich von 0 N/mm bis 100 N/mm liegt Die beiden Querauslenkungsbereiche können ebenfalls auf beliebige geeignete, an den jeweiligen Anwendungsfall angepasste Weise gewählt sein Bevorzugt erstreckt sich der erste Querauslenkungsbereich von 0 mm bis 60 mm, vorzugsweise von 0 mm bis 40 mm, wahrend sich der zweite Querauslenkungsbereich vorzugsweise von 20 mm bis 120 mm erstreckt, weiter vorzugsweise von 40 mm bis 100 mm erstreckt Hiermit lassen sich im Hinblick auf eine Begrenzung der maximalen Querauslenkung des Wagenkastens bei möglichst geringem Energieeinsatz besonders gunstige Gestaltungen erzielen
Das oben bereits beschriebene vorteilhafte Verhalten des Fahrzeugs bei Ausfall einer oder mehrerer der aktiven Komponenten der Wankkompensationseinπchtung kann bevorzugt über eine entsprechende Gestaltung der Federeinrichtung, insbesondere von deren Quersteifigkeit, realisiert werden
Vorzugsweise ist daher für ein gunstiges Verhalten in einem solchen Notbetπeb des
Fahrzeugs vorgesehen, dass die Federeinrichtung in Richtung einer Fahrzeugquerachse eine Quersteifigkeit aufweist, wobei die Quersteifigkeit der Federeinrichtung derart bemessen ist, dass bei inaktivitat einer Aktuatoreinπchtung der Wankkompensationseinπchtung bei Bogenfahrt mit einer maximal zulassigen in Richtung einer Fahrzeugquerachse wirkenden Querbeschleunigung des Fahrzeugs eine in einer Fahrzeugquerrichtung nach bogenaußen erfolgende erste maximale Querauslenkung des Wagenkastens aus der Neutralstellung auf 40 mm bis 120 mm begrenzt ist, vorzugsweise auf 60 mm bis 80 mm begrenzt ist Zusätzlich oder alternativ ist vorgesehen, dass eine in einer Fahrzeugquerrichtung nach bogeninnen erfolgende zweite maximale Querauslenkung des Wagenkastens aus der Neutralstellung auf 0 mm bis 60 mm begrenzt ist, vorzugsweise auf 20 mm bis 40 mm begrenzt ist Die Wankwinkelbereiche entsprechen dann je nach der vorgegebenen Kinematik wiederum den obigen Querausienkungsbereichen Weiterhin kann zusätzlich oder alternativ (im Hinblick auf ein gunstiges Verhalten bei stehendem Fahrzeug) vorgesehen sein, dass die Quersteifigkeit der Federemπchtung derart bemessen ist, dass bei Inaktivitat einer Aktuatoreinnchtung der Wankkompensationseinπchtung eine Querauslenkung (und damit eine entsprechende Wankwinkelauslenkung) des Wagenkastens aus der Neutralstellung bei der Nennbeladung und bei in einer maximal zulassigen Gleisuberhohung stehendem Fahrzeug weniger als 10 mm bis 40 mm betragt, vorzugsweise weniger als 20 mm betragt
Die aktiven Komponenten der Wankkompensationseinπchtung können grundsätzlich auf beliebige geeignete Weise gestaltet sein Vorzugsweise ist (wie bereits erwähnt) wenigstens eine Aktuatoreinnchtung vorgesehen, die zwischen den Wagenkasten und das Fahrwerk geschaltet ist und die Einstellung des Wankwinkels in dem zweiten Frequenzbereich realisiert Wegen ihrer besonders einfachen und robusten Gestaltung werden bevorzugt Linearaktuatoren eingesetzt, bei denen vorzugsweise der Verfahrweg und/oder die Aktuatorkrafte auf geeignete Weise begrenzt sind, um die Anforderungen an die Dynamik der Einstellung der Querauslenkung bzw des Wankwinkels in dem zweiten Frequenzbereich mit zufrieden stellenden Ergebnissen zu erfüllen
Bei Varianten des erfindungsgemaßen Fahrzeugs mit besonders gunstigen dynamischen Eigenschaften ist die Wankkompensationseinπchtung derart ausgebildet, dass eine Aktuatoreinnchtung der Wankkompensationseinπchtung in dem ersten Frequenzbereich aus der Neutralstellung eine maximale Auslenkung von 60 mm bis 110 mm aufweist, vorzugsweise von 70 mm bis 85 mm aufweist, wahrend sie zusätzlich oder alternativ in dem zweiten Frequenzbereich aus einer Ausgangsstellung eine maximale Auslenkung von 10 mm bis 30 mm, vorzugsweise von 10 mm bis 20 mm, aufweist Weiterhin kann im Hinblick auf die maximale Aktuatorkraft vorgesehen sein, dass die Aktuatoreinnchtung in dem ersten Frequenzbereich eine maximale Aktuatorkraft von 10 kN bis 40 kN, vorzugsweise von 15 kN bis 30 kN, ausübt, wahrend sie in dem zweiten Frequenzbereich eine maximale Aktuatorkraft von 5 kN bis 35 kN, vorzugsweise von 5 kN bis 20 kN, ausübt
Bei bevorzugten Varianten des erfindungsgemaßen Fahrzeugs ist der (in der Neutralstellung des Wagenkastens vorliegende) Abstand der Wankachse des Wagenkastens zu dem Schwerpunkt des Wagenkastens in Richtung der
Fahrzeughochachse auf den jeweiligen Anwendungsfall abgestimmt So weist der Schwerpunkt des Wagenkastens in der Regel eine erste Hohe (H1 ) über dem Gleis (typischerweise über der Schienenoberkante SOK) auf, wahrend die Wankachse in der Neutralsteliung in Richtung der Fahrzeughochachse eine zweite Hohe (H2) über dem Gleis aufweist Bevorzugt betragt das Verhältnis der Differenz aus der zweiten Hohe und der ersten Hohe (H2 - H1 ) zu der ersten Hohe (H1 ) höchstens 2,2, vorzugsweise höchstens 1 ,3, weiter vorzugsweise 0,8 bis 1 ,3 Insbesondere kann die Differenz aus der zweiten Hohe und der ersten Hohe (H2 - H1) zwischen 1 ,5 m und ca 4,5 m betragen, vorzugsweise ca 1 ,8 m betragen Hiermit lassen sich Gestaltungen realisieren, die hinsichtlich der oben bereits erwähnten Begrenzung der Querausienkungen und damit der Realisierbarkeit breiter Wagenkasten mit hoher Transportkapazität besonders gunstig sind
Die Wankkompensationseinπchtung kann grundsätzlich auf beliebige geeignete Weise gestaltet sein, um die Einstellung des Wankwinkels des Wagenkastens in den beiden Frequenzbereichen zu realisieren Bei besonders einfach gestalteten Varianten des erfindungsgemaßen Fahrzeugs ist hierzu vorgesehen, dass die Wankkompensationseinnchtung eine Wankstutzeinrichtung umfasst, die kinematisch parallel zu der Federeinrichtung angeordnet und dazu ausgebildet ist, Wankbewegungen des Wagenkastens um die Wankachse bei Geradeausfahrt entgegenzuwirken Derartige Wankstutzeinrichtungen sind hinlänglich bekannt, sodass hierauf nicht naher eingegangen werden soll insbesondere können sie auf unterschiedlichen Wirkpπnzipien basieren So können sie auf einem rein mechanischen Wirkprinzip basieren Es sind aber auch fluidische (beispielsweise hydraulische) Losungen, elektromechanische Losungen oder beliebige Kombinationen aus allen diesen Wirkprinzipien möglich
Bei einer besonders einfach gestalteten Variante umfasst die Wankstutzeinπchtung zwei Lenker, die an einem ihrer Enden jeweils gelenkig an dem Wagenkasten und an ihrem anderen Ende jeweils gelenkig an entgegengesetzten Enden eines Torsionseiements angelenkt sind, das an dem Fahrwerk gelagert ist, wie dies eingangs bereits beschrieben wurde
Zusätzlich oder alternativ kann die Wankkompensationseinnchtung auch eine
Fuhrungseinnchtung umfassen, die kinematisch seriell zu der Federeinrichtung angeordnet ist Die Fuhrungseinnchtung umfasst ein Fuhrungselement, das zwischen dem Fahrwerk und dem Wagenkasten angeordnet ist, und ist dazu ausgebildet, bei Wankbewegungen des Wagenkastens eine Bewegung des Fuhrungseiements bezüglich des Wagenkastens oder des Fahrwerks zu definieren Die Fuhrungseinnchtung kann wiederum auf beliebige geeignete Weise gestaltet sein, um die beschriebene Fuhrung zu realisieren So kann sie beispielsweise durch Gleiten und/oder Abrollen des Fuhrungseiements auf einer Fuhrungsbahn realisiert sein Bei besonders einfach gestalteten und robusten Varianten des erfindungsgemaßen Fahrzeugs umfasst die Fuhrungseinπchtung insbesondere wenigstens eine Schichtfedereinrichtung Die Schichtfedereinrichtung kann als einfache Gummischichtfeder realisiert sein, deren Schichten zur Fahrzeughochachse und zur Fahrzeugquerachse geneigt angeordnet sind, sodass sie die Wankachse des Wagenkastens definieren
Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass die Gestaltung der Wankkompensationseinπchtung mit einer solchen Schichtfedereinπchtung zur Definition der Wankachse des Wagenkastens einen eigenständig schutzfahigen Erfindungsgedanken darstellt, der insbesondere von der vorstehend beschriebenen Einstellung des Wankwinkels in dem ersten Frequenzbereich und dem zweiten Frequenzbereich unabhängig ist
Die vorliegende Erfindung lasst sich im Zusammenhang mit beliebigen Gestaltungen der Abstutzung des Wagenkastens auf dem Fahrwerk einsetzen So lasst sie sich beispielsweise im Zusammenhang mit einer einstufigen Federung einsetzen, welche den Wagenkasten direkt auf einer Radeinheit abstutzt Besonders vorteilhaft lasst sie sich im Zusammenhang mit zweistufig gestalteten Federungen einsetzen Vorzugsweise umfasst das Fahrwerk demgemäß einen Fahrwerksrahmen und wenigstens eine Radeinheit, wahrend die Federeinrichtung eine Pπmarfederung und eine Sekundarfederung aufweist Der Fahrwerksrahmen ist über die Primarfederung auf der Radeinheit abgestutzt, wahrend der Wagenkasten über die, insbesondere als Luftfederung ausgeführte, Sekundarfederung auf dem Fahrwerksrahmen abgestutzt ist Die Wankkompensationseinπchtung ist dann bevorzugt kinematisch parallel zu der Sekundarfederung zwischen dem Fahrwerksrahmen und dem Wagenkasten angeordnet Hiermit ist eine Integration in einen Großteil der typischerweise verwendeten Fahrzeuge möglich
Die Steifigkeit der Federeinrichtung, insbesondere ihre Quersteifigkeit, kann gegebenenfalls alleme durch die Primarfederung und die Sekundarfederung bestimmt sein Vorzugsweise umfasst die Federeinrichtung eine Querfedereinπchtung, die in vorteilhafter Weise zur Anpassung bzw der Optimierung der Quersteifigkeit der Federeinrichtung für den jeweiligen Anwendungsfall dient Hierdurch vereinfacht sich die Gestaltung der Federeinrichtung trotz der einfachen Optimierung der Quersteifigkeit erheblich Die Querfedereinrichtung kann einerseits mit dem Fahrwerksrahmen und andererseits mit dem Wagenkasten verbunden sein Zusätzlich oder alternativ kann die Querfedereinrichtung auch einerseits mit dem Fahrwerksrahmen oder mit dem Wagenkasten verbunden sein und andererseits mit der Wankkompensationseinπchtung verbunden sein Bevorzugt ist die Querfedereinrichtung zur Erhöhung der Steifigkeit der Federeinrichtung in Richtung der Fahrzeugquerachse ausgebildet Hierbei kann sie eine beliebige für den jeweiligen Anwendungsfall angepasste Charakteristik aufweisen Bevorzugt weist die Querfedereinrichtung eine degressive Steifigkeitscharaktenstik auf, um insgesamt eine degressive Steifigkeitscharaktenstik der Federeinrichtung zu erzielen
Bei bevorzugten Ausfuhrungen des erfindungsgβmaßen Fahrzeugs ist weiterhin vorgesehen, dass die Federeinrichtung eine Notfedereinrichtung aufweist, die rnittig am Fahrwerk angeordnet ist, um auch bei Ausfall der tragenden Komponenten der Federeinrichtung einen Notbetrieb des Fahrzeugs zu ermöglichen Die Notfedereinπchtung kann grundsätzlich auf beliebige geeignete Weise gestaltet sein Vorzugsweise ist die Notfedereinrichtung derart ausgebildet, dass sie die Kompensationswirkung der Wankkompensationseinπchtung unterstutzt Hierzu kann die Notfedereinrichtung eine Gleit- und/oder Rollfuhrung umfassen, welche der Kompensationsbewegung folgt
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Einstellen eines Wankwinkels eines über eine Federeinrichtung in Richtung einer Fahrzeughochachse auf einem Fahrwerk abgestutzten Wagenkastens eines Fahrzeugs, insbesondere eines Schienenfahrzeugs, um eine zu einer Fahrzeuglangsachse des Fahrzeugs parallele Wankachse, bei dem der Wankwinkel aktiv eingestellt wird Bei Bogenfahrt wird Wankbewegungen des Wagenkastens nach bogenaußen um eine zu einer Fahrzeuglangsachse parallele Wankachse entgegenwirkt, wobei dem Wagenkasten zur Erhöhung des Neigungskomforts in einem ersten Frequenzbereich unter einer ersten Querauslenkung des Wagenkastens in Richtung einer Fahrzeugquerachse ein erster Wankwinkel um die Wankachse aufgeprägt wird, der einer aktuellen Krümmung eines aktuell durchfahrenen Gleisabschnitts entspricht Dem Wagenkasten wird zur Erhöhung des Schwingungskomforts in einem zweiten Frequenzbereich eine der ersten Querauslenkung überlagerte zweite Querauslenkung aufgeprägt, wobei der zweite Frequenzbereich zumindest teilweise, insbesondere vollständig, oberhalb des ersten Frequenzbereichs hegt Hiermit lassen sich die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemaßen Fahrzeug beschriebenen Varianten und Vorteile in demselben Maße realisieren, sodass diesbezüglich auf die obigen Ausfuhrungen Bezug genommen wird
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteranspruchen bzw der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausfuhrungsbeispiele, welche auf die beigefugten Zeichnungen Bezug nimmt Es zeigen Figur 1 eine schematische Schnittansicht einer bevorzugten Ausfuhrungsform des erfindungsgemaßen Fahrzeugs in Neutraisteilung (entlang der Linie l-l aus Figur 3),
Figur 2 eine schematische Schnittansicht des Fahrzeugs aus Figur 1 bei Bogenfahrt,
Figur 3 eine schematische Seitenansicht des Fahrzeugs aus Figur 1 ,
Figur 4 eine schematische perspektivische Ansicht eines Teils des Fahrzeugs aus Figur
1 ,
Figur 5 eine Querkraft-Weg-Charakteπstik der Federeinrichtung des Fahrzeugs aus Figur 1 ,
Figur 6 eine schematische Schnittansicht einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform des erfindungsgemaßen Fahrzeugs in Neutralstellung,
Figur 7 eine schematische Schnittansicht einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform des erfindungsgemaßen Fahrzeugs in Neutralstellung
Erstes Ausfuhrungsbeispiel
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 5 ein erstes bevorzugtes
Ausfuhrungsbeispiel des erfindungsgemaßen Fahrzeugs in Form eines Schienenfahrzeugs 101 beschrieben, welches eine Fahrzeuglangsachse 101 1 aufweist
Die Figur 1 zeigt eine schematische Schnittansicht des Fahrzeugs 101 in einer Schnittebene senkrecht zur Fahrzeuglangsachse 101 1 Das Fahrzeug 101 umfasst einen Wagenkasten 102, der im Bereich seiner beiden Enden jeweils über eine Federemrichtung 103 auf einem Fahrwerk in Form eines Drehgestells 104 abgestutzt ist Es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Erfindung auch in Verbindung mit anderen Konfigurationen eingesetzt werden kann, bei denen der Wagenkasten lediglich auf einem Fahrwerk abgestutzt ist
Zum einfacheren Verständnis der nachfolgenden Erläuterungen ist in den Figuren ein (durch die Radaufstandsebene des Drehgestells 104 vorgegebenes) Fahrzeug- Koordinatensystem X f , y f ,Z f angegeben, in dem die x r Koordιnate die Längsrichtung des Schienenfahrzeugs 101 , die y r Koordιnate die Querrichtung des Schienenfahrzeugs 101 und die z r Koordιnate die Hohennchtung des Schienenfahrzeugs 101 bezeichnen Weiterhin sind ein (durch die Richtung der Gravitationskraft vorgegebenes) absolutes Koordinatensystem x,y,z und ein (durch den Wagenkasten 102 vorgegebenes) Passagier- Koordinatensystem x p ,y p ,z p definiert
Das Drehgestell 104, umfasst zwei Radeinheiten in Form von Radsätzen 104 1 , auf denen sich jeweils über eine Pnmarfederung 103 1 der Federeinπchtung 103 ein Drehgestellrahmen 104 2 abstutzt Der Wagenkasten 102 ist wiederum über eine Sekundarfederung 103 2 auf dem Drehgestellrahmen 104 2 abgestutzt Die Pnmarfederung 103 1 und die Sekundarfederung 103 2 sind in Figur 1 vereinfachend als Schraubenfedern dargestellt Es versteht sich jedoch, dass es sich bei der Primarfederung 103 1 bzw Sekundarfederung 103 2 um eine beliebige geeignete Federeinrichtung handeln kann Insbesondere bei der Sekundarfederung 103 2 handelt es sich bevorzugt um eine hinlänglich bekannte Luftfederung oder dergleichen
Das Fahrzeug 101 umfasst weiterhin im Bereich eines jeden Drehgestells 104 eine
Wankkompensationseinnchtung 105, die kinematisch parallel zu der Sekundarfederung
103 2 zwischen dem Drehgestellrahmen 104 2 und dem Wagenkasten 102 in der nachfolgend noch naher beschriebenen Weise wirkt
Wie insbesondere Figur 1 zu entnehmen ist umfasst die Wankkompensationseinnchtung 105 eine hinlänglich bekannte Wankstutze 106, die einerseits mit dem Drehgestellrahmen
104 2 und andererseits mit dem Wagenkasten 102 verbunden ist Figur 4 zeigt eine perspektivische Ansicht dieser Wankstutze 106 Wie Figur 1 und 4 zu entnehmen ist, umfasst die Wankstutze 106 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 Langsmittenebene (x f z r Ebene) des Fahrzeugs 101 jeweils drehfest auf den Enden einer Torsionswelle 106 3 der Wankstutze 106 Die Torsionswelle 106 3 erstreckt sich in Querrichtung (y r Rιchtung) des Fahrzeugs und ist drehbar in Lagerblocken 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, wahrend 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 Wankstutze 106 gelenkig mit dem Wagenkasten 102 verbunden In den Figuren 1 und 4 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 Neutralstellung verlaufen die beiden Lenker 106 5, 106 6 in der Zeichnungsebene der Figur 1 (y f z r Ebene) im vorliegenden Beispiel derart zur Hochachse (z r Achse) des Fahrzeugs 101 geneigt, dass ihre oberen (am Wagenkasten 102 angelenkten) Enden zur Fahrzeugmitte hm versetzt sind und sich ihre Langsachsen in einem Punkt MP schneiden, der in der Langsmittenebene (x f z r Ebene) des Fahrzeugs hegt Durch die Lenker 106 5, 106 6 ist in hinlänglich bekannter Weise eine (in der Neutralstellung) zur Fahrzeuglangsachse 101 1 parallel verlaufende Wankachse definiert, welche durch den Punkt MP verlauft Der Schnittpunkt MP der Langsachsen der Lenker 106 5, 106 6 bildet mit anderen Worten den Momentanpol einer Wankbewegung des Wagenkastens 102 um diese Wankachse
Die Wankstutze 106 erlaubt in hinlänglich bekannter Weise ein auf beiden Seiten des Fahrzeugs synchrones Einfedern der Sekundarfederung 103 2, wahrend sie eine reine Wankbewegung um die Wankachse bzw den Momentanpol MP verhindert Weiterhin ist, wie insbesondere Figur 2 zu entnehmen ist, aufgrund der Schragstellung der Lenker 106 5, 106 6 durch die Wankstutze 106 eine Kinematik mit einer kombinierten Bewegung aus einer Wankbewegung um die Wankachse bzw den Momentanpol MP und einer Querbewegung in Richtung der Fahrzeugquerachse (y r 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
Figur 2 zeigt das Fahrzeug 101 bei Bogenfahrt in einer Gieisuberhohung Wie Figur 2 zu entnehmen ist, bewirkt die bei Bogenfahrt im Schwerpunkt SP des Wagenkastens 102 (aufgrund der vorherrschenden Beschleunigung in Fahrzeugquerrichtung) angreifende Zentrifugalkraft F y am Drehgestellrahmen 104 2 eine Wankbewegung nach bogenaußen, die aus einem stärkeren Einfedern der Pπmarfederung 103 1 auf der Bogenaußenseite resultiert
Wie Figur 2 weiterhin zu entnehmen ist, bewirkt die beschriebene Gestaltung der Wankstutze 106 bei einer Bogenfahrt des Fahrzeugs 101 im Bereich der Sekundarfederung 103 2 eine Kompensationsbewegung, welche der Wankbewegung des Wagenkastens 102 (gegenüber der durch die gestrichelte Kontur 102 1 angedeuteten Neutralstellung im geraden ebenen Gleis) nach bogenaußen entgegenwirkt, die bei Fehlen der Wankstutze 106 aufgrund der im Schwerpunkt SP des Wagenkastens 102 angreifenden Zentrifugalkraft (analog zum ungleichmäßigen Einfecfem der Primärfederung 103.1) durch ein stärkeres Einfedern der Sekundärfederung 103.2 auf der Bogenaußenseite entstehen würde.
Dank dieser 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 x p , y p , z p ) einen Teil der im erdfesten Bezugssystem tatsächlich wirkenden Querbeschleunigung a y bzw. Zentrifugalkraft F y lediglich als erhöhte Beschleunigungskomponente a zp bzw. Kraftwirkung F zp 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 als störend empfundene, in Querrichtung wirkende Querbeschleunigungskomponente a yp bzw. Zentrifugalkraftkomponente F yp wird somit in vorteilhafter weise reduziert.
Die maximal zulässigen Werte für die im Bezugssystem (x p , y p , z p ) der Passagiere wirkende Querbeschleunigung a yp 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).
Die im Bezugssystem (x p , y p , z p ) der Passagiere (in Richtung der y p -Achse) wirkende Querbeschleunigung a yp setzt sich aus zwei Komponenten zusammen, nämlich einer ersten Beschleunigungskomponente a yps und einer zweiten Beschleunigungskomponente a ypd gemäß der Gleichung:
a yp = a yps + a ypd . (1)
Der aktuelle Wert der ersten Beschleunigungskomponente a yps resultiert aus dem Durchfahren des aktuellen Gleisbogens mit der aktuellen Fahrgeschwindigkeit, während der aktuelle Wert der zweiten Beschleunigungskomponente a ypd aus aktuellen (periodischen oder meist singulären) Ereignissen resultiert (wie beispielsweise dem Überfahren einer Störstelle im Gleis, wie beispielsweise einer Weiche oder dergleichen).
Da sich die Krümmung des Gleisbogens und die aktuelle Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 101 im Normalbetrieb nur vergleichsweise langsam ändern, handelt es sich bei dieser ersten Beschleunigungskomponente a yps um eine quasi statische Komponente. Demgegenüber handelt es sich bei der (meist als Folge von Stößen auftretenden) zweiten Beschleunigungskomponente a ypd um eine dynamische Komponente. Aus der aktuellen Querbeschleunigung a yp lasst sich gemäß der vorliegenden Erfindung letztlich ein minimaler Sollwert für eine Querauslenkung dy N So ii mιn des Wagenkastens 102 zur Fahrzeughochachse (z r Achse) ermitteln Hierbei handelt es sich um die Querauslenkung (und damit gegebenenfalls den entsprechenden Wankwinkel), die mindestens erforderlich ist, um die maximal zulassige Querbeschleunigung a yp max zu unterschreiten Je nachdem, wie hoch der Komfort für die Passagiere des Fahrzeugs 101 ausfallen soll (mithin also je nachdem, wie weit diese maximal zulassige Querbeschleunigung a yp max unterschritten werden soll), kann ein Sollwert für die Querauslenkung dy W so n des Wagenkastens 102 in Richtung der Fahrzeugquerachse (y r Achse) vorgegeben werden, die dem aktuellen Fahrzustand entspricht Hierbei setzt sich dieser Sollwert für die Querauslenkung dy w so ii des Wagenkastens 102 wiederum aus einer quasi statischen Komponente dyw s so ii und einer dynamischen Komponente dy wd so n zusammen, wobei gilt
dy u so// = dy m soll + dy wd %oU (2)
Bei der quasi statischen Komponente dy Ws so n handelt es sich um den für den
Neigungskomfort relevanten quasi statischen Sollwert für die Querauslenkung (und damit den Wankwinkel), welche sich aus der aktuellen quasi statischen Querbeschleunigung a yps ergibt (die wiederum von der Krümmung des Gleisbogens und der aktuellen Fahrgeschwindigkeit v abhangt) Mithin handelt es sich hierbei also um den Sollwert für die Querauslenkung , wie er bei den aus dem Stand der Technik bekannten Fahrzeugen mit aktiver Einstellung des Wankwinkels zur Regelung des Wankwinkels herangezogen wird
Bei der dynamischen Komponente dy W d so iι handelt es sich hingegen um den für den Schwingungskomfort relevanten dynamischen Sollwert für den die Querauslenkung (und damit gegebenenfalls für den Wankwinkel), welcher sich aus der aktuellen dynamischen Querbeschleunigung a ypc j ergibt (die wiederum von periodischen oder singularen Störungen des Gleises herrührt)
Um die Querauslenkung dy w des Wagenkastens 102 gegenüber der Neutraistellung aktiv einzustellen (wie dies in Figur 1 durch die gestrichelte Kontur 102 2 angedeutet ist) weist die Wankkompensationseinrichtung 105 im vorliegenden Beispiel weiterhin eine Aktuatoreinπchtung 107 auf, die ihrerseits einen Aktuator 107 1 und eine damit verbundene Steuereinrichtung 107 2 umfasst Der Aktuator 107 1 ist einerseits gelenkig mit dem Drehgestellrahmen 104 2 und andererseits gelenkig mit dem Wagenkasten 102 verbunden Im vorliegenden Beispie! ist der Aktuator 107 1 als elektro-hydraulischerAktuator gestaltet Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch ein Aktuator verwendet werden kann, der nach einem beliebigen anderen geeigneten Wirkprinzip arbeitet So können beispielsweise hydraulische, pneumatische, elektrische und elektromechanische Wirkprinzipien alleine oder in beliebiger Kombination zum Einsatz kommen
Der Aktuator 107 1 ist im vorliegenden Beispiel so angeordnet, dass die von ihm zwischen dem Drehgestellrahmen 104 2 und dem Wagenkasten 102 ausgeübte Aktuatorkraft (in der Neutralstellung) parallel zu der Fahrzeugquerπchtung (y r Rιchtung) wirkt Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung eine anderweitige Anordnung des Aktuator vorgesehen sein kann, solange die von ihm zwischen dem Fahrwerk und dem Wagenkasten ausgeübte Aktuatorkraft eine Komponente in Fahrzeugquerrichtung aufweist
Die Steuereinrichtung 107 2 steuert oder regelt die Aktuatorkraft und/oder die Auslenkung des Aktuators 107 1 gemäß der vorliegenden Erfindung derart, dass einander eine quasi statische erste Querauslenkung dy Ws des Wagenkastens 102 und eine dynamische zweite Querauslenkung dy Wd des Wagenkastens 102 überlagert werden sodass sich insgesamt eine Querauslenkung dyw des Wagenkastens 102 ergibt, für die gilt
dy κ = dy m + dy wd (3)
Die Einstellung der Querauslenkung dy w erfolgt erfindungsgemaß unter Verwendung des Sollwerts für die Querauslenkung dywsoii des Wagenkastens 102, der sich aus der quasi statischen Komponente dy Ws soii und der dynamischen Komponente dy W dsoiι zusammensetzt, wie dies beispielsweise in Gleichung (2) definiert ist
Um den Neigungskomfort für die Passagiere zu erhohen, erfolgt die (durch die Zentrifugalkraft F y unterstutzte) Einstellung der ersten Querauslenkung dy Ws im vorliegenden Beispiel in einem ersten Frequenzbereich F1 , der sich von 0 Hz bis 1 ,0 Hz erstreckt Bei dem ersten Frequenzbereich handelt es sich somit um den Frequenzbereich, in dem quasi statische der aktuellen Krümmung des durchfahrenen Gleisbogens und der aktuellen Fahrgeschwindigkeit entsprechende Wankbewegungen des Wagenkastens 102 erfolgen
Um zusätzlich zu dem Neigungskomfort auch den Schwingungskomfort für die Passagiere zu erhohen, erfolgt die Einstellung der zweiten Querauslenkung dy Wd im vorliegenden Beispiel erfindungsgemaß in einem zweiten Frequenzbereich F2, der sich von 1 ,0 Hz bis 6,0 Hz bis erstreckt Bei dem zweiten Frequenzbereich handelt es sich um einen Frequenzbereich, der auf die im Betrieb des Fahrzeugs zu erwartenden (gegebenenfalls periodischen, typischerweise aber eher singularen bzw statistisch gestreuten) dynamischen Störungen abgestimmt ist, die von den Passagieren wahrgenommen und als störend empfunden werden
Es versteht sich jedoch, dass der erste Frequenzbereich und/oder der zweite Frequenzbereich je nach den Vorgaben des Streckennetzes und/oder des Betreibers des Fahrzeugs (beispielsweise aufgrund des Einsatzes des Fahrzeugs im Nahverkehr, im Fernverkehr, insbesondere im Hochgeschwindigkeitsverkehr, etc ) auch variieren kann
Durch die erfindungsgemaße Losung wird der ersten Querauslenkung dy Ws des Wagenkastens 102, deren Einstellung letztlich eine quasi-statische Anpassung der Querauslenkung (und damit des Wankwinkels) an die aktuelle Gleiskrummung und die aktuelle Fahrgeschwindigkeit darstellt, mithin also eine zweite Querauslenkung dy Wd des Wagenkastens 102 überlagert, deren Einstellung letztlich eine dynamische Anpassung an aktuelle, in den Wagenkasten eingeleitete Störungen repräsentiert, sodass insgesamt ein hoher Komfort für die Passagiere erzielt werden kann
Die Steuereinrichtung 107 2 realisiert die Ansteuerung des Aktuators 107 1 in Abhängigkeit von einer Reihe von Eingangsgroßen, welche ihr von einer übergeordneten Fahrzeugsteuerung und/oder von separaten Sensoren (wie beispielsweise dem Sensor 107 3) oder dergleichen zugeführt werden Zu den bei der Ansteuerung berücksichtigten Eingangsgroßen zahlen beispielsweise Großen, die für die aktuelle Fahrgeschwindigkeit v des Fahrzeugs 101 , für die Krümmung χ des aktuell durchfahrenen Gleisabschnitts, den Gleisuberhohungswinkel y des aktuell durchfahrenen Gleisabschnitts, und die Starke sowie die Frequenz von Störungen (beispielsweise Gleislagestorungen) des aktuell durchfahrenen Gleisabschnitts repräsentativ sind
Diese durch die Steuereinrichtung 107 2 verarbeiteten Großen können auf beliebige geeignete Weise ermittelt werden Insbesondere für die Ermittlung des Soliwerts der dynamischen zweiten Querauslenkung dy Wd so ii ist es erforderlich, die Störungen bzw die daraus resultierenden Querbeschleunigungen a y , deren Auswirkungen auf die Passagiere über den dynamischen Anteil dy Wd zumindest gemildert werden sollen, ausreichend genau und mit einer ausreichenden Bandbreite zu ermitteln (also beispielsweise direkt zu messen und/oder über geeignete, vorab erstellte Modelle des Fahrzeugs 101 und/oder des Gleises zu berechnen)
Die Steuereinrichtung 107 2 kann dabei auf beliebige geeignete Weise realisiert sein, sofern sie die entsprechenden seitens des Betreibers des Schienenfahrzeugs vorgegebenen Sicherheitsanforderungen erfüllt So kann sie beispielsweise aus einem einzigen, prozessorbasierten System aufgebaut sein Im vorliegenden Beispie! sind für die Regelung in dem ersten Frequenzbereich F1 und die Regelung in dem zweiten Frequenzbereich F2 unterschiedliche Steuerschaltungen bzw Regelkreise vorgegeben
Im vorliegenden Beispiel weist der Aktuator 107 1 in dem ersten Frequenzbereich F1 aus der Neutraistellung eine maximale Auslenkung von 80 mm bis 95 mm auf, wahrend er in dem zweiten Frequenzbereich aus einer Ausgangsstellung eine maximale Auslenkung von 15 mm bis 25 mm aufweist Weiterhin übt der Aktuator 107 1 in dem ersten Frequenzbereich F1 eine maximale Aktuatorkraft von 15 kN bis 30 kN aus, wahrend er in dem zweiten Frequenzbereich eine maximale Aktuatorkraft von 10 kN bis 30 kN ausübt Hierdurch wird eine unter statischen und dynamischen Gesichtspunkten besonders gunstige Konfiguration erzielt
Durch die Gestaltung der Wankkompensationseinnchtung 105 als aktives System ist es in vorteilhafter weise weiterhin möglich, die Abstutzung des Wagenkastens 102 auf dem Drehgestell 104 in der Querrichtung des Fahrzeugs 101 vergleichsweise steif zu gestalten Insbesondere ist es möglich, die Wankachse bzw den Momentanpol MP des
Wagenkastens 102 vergleichsweise nahe an den Schwerpunkt SP des Wagenkastens 102 zu legen
Im vorliegenden Beispiel ist die Sekundarfederung 103 2 so gestaltet, dass sie eine Ruckstellkraft-Querauslenkungs-Kennlmie 108 aufweist, wie sie in Figur 5 dargestellt ist Die Kraftkennhnie 108 gibt dabei die Abhängigkeit der durch die Sekundarfederung 103 2 auf den Wagenkasten 102 ausgeübten Ruckstellkraft F yf wieder, die bei einer Querausienkung y f des Wagenkastens 102 gegenüber dem Drehgesteilrahmen 104 2 wirkt Analog kann für die Sekundarfederung 103 2 auch eine Ruckstellkennlmie in Form einer Momentenkennlinie angegeben werden, welche die Abhängigkeit des von der Sekundarfederung 103 2 auf den Wagenkasten 102 ausgeübten Rucksteiimoments M xf von der Wankwinkelauslenkung α w aus der Neutralstellung wiedergibt Wie der Figur 5 zu entnehmen ist, weist die Sekundarfederung 103 2 in einem ersten Querauslenkungsbereich Q1 eine erste Quersteifigkeit R1 auf, wahrend sie in einem oberhalb des ersten Querauslenkungsbereichs Q1 liegenden zweiten Querauslenkungsbereich Q2 eine zweite Quersteifigkeit R2 aufweist, die geringer ist als die erste Quersteifigkeit R1
Hierbei versteht es sich, dass die Quersterfigkeit (wie auch aus Figur 5 anhand der gestrichelten Kraftkennlinien 109 1 , 109 2 anderer Ausfuhrungsbeispiele ersichtlich ist) innerhalb des jeweiligen Querauslenkungsbereichs Q1 bzw Q2 (gegebenenfalls auch stark) variieren kann Bevorzugt ist die jeweilige Quersteifigkeit R1 bzw R2 so gewählt, dass das Niveau der ersten Quersteifigkeit R1 zumindest teilweise, vorzugsweise im Wesentlichen vollständig, oberhalb des Niveaus der zweiten Quersteifigkeit R2 liegt Es kann naturlich auch ein Ubergangsbereich zwischen dem ersten Querauslenkungsbereich Q1 und dem zweiten Querauslenkungsbereich Q2 vorgesehen sein, in dem es zu einer Überschneidung bzw Überlappung der Steifigkeitsniveaus kommt Grundsätzlich kann der Verlauf der Quersteifigkeit in Abhängigkeit von der Querauslenkung in beliebiger geeigneter Weise auf den vorliegenden Anwendungsfall abgestimmt sein
Insbesondere kann bei vorteilhaften Varianten der Erfindung in dem zweiten Querauslenkungsbereich Q2 auch eine zweite Steigung zumindest nahe dem Wert Null, vorzugsweise gleich Null vorgesehen sein, wie es in Figur 5 durch die Kontur 109 3 angedeutet ist Ebenso kann bei anderen Varianten der Erfindung in dem zweiten
Querauslenkungsbereich Q2 auch eine negative zweite Steigung vorgesehen sein, wie es in Figur 5 durch die Kontur 109 4 angedeutet ist Hiermit können die Aktuatorkrafte bei größeren Querauslenkungen in vorteilhafter weise besonders gering gehalten werden
Im vorliegenden Beispiel ist das Steifigkeitsniveau in dem ersten Querauslenkungsbereich Q1 so gewählt, dass die erste Quersteifigkeit R1 im Bereich von 100 N/mm bis 800 N/mm liegt, wahrend das Steifigkeitsniveau in dem zweiten Querauslenkungsbereich Q2 so gewählt ist, dass die die zweite Quersteifigkeit R2 im Bereich von 0 N/mm bis 300 N/mm hegt
Im vorliegenden Beispiel weist die Kraftkennlinie 108 folglich in dem ersten Querauslenkungsbereich Q1 eine erste Steigung S1 = dFy f /dy f (Q1) und in dem
Querausienkungsbereich Q2 eine zweite Steigung S2 = dF yf /dy f (Q2) auf, die geringer ist als die erste Steigung Das Verhältnis V = S2/S1 der zweiten Steigung S2 zu der ersten Steigung S1 liegt im Bereich von 0 bis 3 Es versteht sich jedoch, class bei anderen Varianten der Erfindung auch andere Werte für das Verhältnis V gewählt sein können
Die beiden Querauslenkungsbereiche Q1 und Q2 können ebenfalls auf beliebige geeignete, an den jeweiligen Anwendungsfall angepasste Weise gewählt sein Im vorliegenden Beispiel erstreckt sich der erste Querauslenkungsbereich Q1 von 0 mm bis 40 mm, wahrend sich der zweite Querauslenkungsbereich Q2 von 40 mm bis 100 mm erstreckt Hiermit lassen sich im Hinblick auf eine Begrenzung der maximalen Querauslenkung des Wagenkastens 102 bei möglichst geringem Energieeinsatz für die Wankkompensationseinnchtung 105 besonders gunstige Gestaltungen erzielen
Wie bereits erwähnt, kann für das Fahrzeug 101 analog zu der Kraftkennlime 108 eine Momentenkennlinie definiert sein Bei dieser Betrachtungsweise weist die Ruckstellkennlinie in einem ersten Wankwinkelbereich W1 eine erste Steigung S1 und in einem oberhalb des ersten Wankwinkelbereichs W1 liegenden zweiten Wankwinkelbereich W2 eine zweite Steigung auf, die geringer ist als die erste Steigung Auch bei dieser Betrachtungsweise liegt das Verhältnis V = S2/S1 der zweiten Steigung S2 zu der ersten Steigung S1 im Bereich von 0 bis 3 Der erste Wankwinkelbereich W1 erstreckt sich dann je nach der vorgegebenen Kinematik beispielsweise von 0° bis 1 ,3°, wahrend sich der zweite Wankwinkelbereich W2 von 1 ,0° bis 4,0° erstreckt
Mit anderen Worten ist im vorliegenden Beispiel also ein degressiver Verlauf der Quersteifigkeit der Sekundarfederung 103 2 vorgesehen, sodass einer anfänglichen
Querauslenkung des Wagenkastens 102 aus der Neutralstellung ein vergleichsweise hoher Widerstand entgegengesetzt wird
Der anfangliche hohe Widerstand gegen eine Querauslenkung hat den Vorteil, dass bei Ausfall der aktiven Komponenten (beispielsweise des Aktuators 107 1 oder der Steuerung 107 2) auch bei Bogenfahrt (in Abhängigkeit von der aktuell vorliegenden
Querbeschleunigung a y bzw Zentrifugalkraft F y ) eine weit gehende passive Ruckstellung des Wagenkastens 102 zumindest in die Nahe der Neutralstellung möglich ist Diese passive Ruckstellung im Falle einer Störung ermöglicht es in vorteilhafter Weise, besonders breite Wagenkasten 102 und folglich eine hohe Transportkapazität für das Fahrzeug 101 zu realisieren Um zu verhindern, dass der Aktuator 107 1 diese passive Ruckstellung behindert, ist der Aktuator 107 1 im vorliegenden Beispiel derart gestaltet, dass er im Falle seiner Inaktivitat einer Wankbewegung des Wagenkastens 102 im Wesentlichen keinen Widerstand entgegensetzt Mithin ist der Aktuator 107 1 also nicht selbsthemmend gestaltet
Dank der degressiven Kennlinie 108 nimmt der Anstieg des Widerstands gegen die Querauslenkung mit zunehmender Auslenkung ab (bei negativer Steigung kann sogar der Widerstand selbst abnehmen) Dies ist im Hinblick auf die dynamische Einstellung der zweiten Querauslenkung dy Wd m dem zweiten Frequenzbereich F2 bei Bogenfahrt des Fahrzeugs 101 von Vorteil, da die Wankkompensationseinπchtung 105 für diese dynamischen Auslenkungen in dem zweiten Frequenzbereich F2 dann vergleichsweise geringe Kräfte zur Verfugung stellen muss
Die degressive Kennlinie der Sekundarfederung kann auf beliebige geeignete Weise erzielt werden So können beispielsweise wie im vorliegenden Beispiel die Federn, über die der Wagenkasten 102 auf dem Drehgestellrahmen 104 2 abgestutzt ist, entsprechend ausgestaltet sein, um aus sich heraus diese Charakteristik zu realisieren Im Falle einer Luftfederung kann dies beispielsweise durch eine geeignete Gestaltung der Abstutzung des Balgs der jeweiligen Luftfeder erfolgen
Es versteht sich jedoch, dass die Federeinrichtung 103 bei anderen Varianten der Erfindung eine oder mehrere zusatzliche Querfedern aufweisen kann, wie dies in Figur 1 durch die gestrichelte Kontur 110 angedeutet ist Die Querfeder 110 dient zur Anpassung bzw der Optimierung der Quersteifigkeit der Sekundarfederung 103 2 für den jeweiligen Anwendungsfall Hierdurch vereinfacht sich die Gestaltung der Sekundarfederung 103 2 trotz der einfachen Optimierung der Quersteifigkeit erheblich
Die Querfeder 110 kann wie im vorliegenden Beispiel gezeigt einerseits mit dem Fahrwerksrahmen und andererseits mit dem Wagenkasten verbunden sein Zusätzlich oder alternativ kann eine derartige Querfeder auch einerseits mit dem Fahrwerksrahmen oder mit dem Wagenkasten verbunden sein, wahrend sie andererseits mit der
Wankkompensationseinπchtung 105 (beispielsweise mit einem der Lenker 106 5, 106 6) verbunden ist Ebenso kann die Querfeder auch ausschließlich innerhalb der Wankkompensationseinπchtung 105 wirken, beispielsweise zwischen einem der Lenker 106 5, 106 6 und dem zugehörigen Hebel 106 1 bzw 106 2 oder der Torsionsstange 106 3
Die Querfeder 110 kann dabei zur Erhöhung der Steifigkeit der Federeinrichtung in
Richtung der Fahrzeugquerachse ausgebildet sein Hierbei kann sie eine beliebige für den jeweiligen Anwendungsfall angepasste Charakteristik aufweisen kann Bevorzugt weist die Querfeder 1 10 selbst eine degressive Steifigkeitscharakteπstik auf, um insgesamt eine degressive Steifigkeitscharakteπstik der Sekundarfβderung 103 2 zu erzielen
Die Querfeder 1 10 kann auf beliebige geeignete Weise gestaltet sein und nach beliebigen geeigneten Wirkprinzipien arbeiten So können Zugfedern, Druckfedern, Torsionsfedern oder beliebige Kombinationen hieraus verwendet werden Weiterhin kann es sich um eine rein mechanische Feder, eine elektromechanische Feder, eine pneumatische Feder, eine hydraulische Feder oder beliebige Kombinationen hieraus handeln
Die Quersteifigkeit der Sekundarfederung 103 2 ist im vorliegenden Beispiel so bemessen, dass bei inaktivitat des Aktuators 107 1 (beispielsweise wegen eines Ausfalls des Aktuators 107 1 oder der Steuerung 107 2) auf den Wagenkasten 102 ein Ruckstellmoment M xf um die Wankachse ausgeübt wird, das derart bemessen ist, dass eine Wankwinkelauslenkung θf n ot m a x (m m a x ,Vo,Y m a x ) des Wagenkastens 102 aus der Neutralstellung bei einer Nennbeladung (d h m = m max ) des Wagenkastens 102 und bei in einer maximal zulassigen Gleisuberhohung (d h γ = γ max ) stehendem Fahrzeug (d h v = v 0 = 0) weniger als 2° betragt Für die erste maximale Querauslenkung dy a n ot m a x (m m a x ,v 0 ,Y ma χ) des Wagenkastens 102 aus der Neutralstellung nach bogenaußen gilt im vorliegenden Beispiel, dass diese auf 60 mm begrenzt ist Für die zweite maximale Querauslenkung dy ι not ma χ(m max ,Vo,Y ma χ) des Wagenkastens 102 aus der Neutralstellung nach bogeninnen gilt hierbei, dass diese auf 20 mm begrenzt ist
Mit anderen Worten ist die Sekundarfederung 103 2 so gestaltet, dass das Fahrzeug 101 , wenn es aus beliebigen Gründen (beispielsweise aufgrund eines Schadens am Fahrzeug oder Fahrweg) an einer derart ungunstigen Stelle zum Stehen kommt, nach wie vor ein vorgegebenes Begrenzungsprofil einhält
Weiterhin ist das Ruckstellmoment M xf bei inaktivem Aktuator 107 1 so bemessen, dass eine Wankwinkelausienkung α no tmaχ(mmax > ayf max) des Wagenkastens 102 aus der
Neutralstellung bei einer Nennbeladung (d h m = m max ) des Wagenkastens 102 und bei einer maximal zulassigen in Richtung einer Fahrzeugquerachse wirkenden Querbeschieunigung (ay f max ) des Fahrzeugs weniger als 2° betragt Für die erste maximale Querauslenkung dy a n ot m a x (m m a x a y f max ) des Wagenkastens 102 aus der Neutralstellung nach bogenaußen gilt im vorliegenden Beispiel dass diese auf 60 mm begrenzt ist Für die zweite maximale Querauslenkung dy, not ma χ(m max , a^ max ) des Wagenkastens 102 aus der Neutralstellung nach bogeninnen gilt hierbei dass diese auf 20 mm begrenzt ist Mit anderen Worten ist die Federeinrichtung (insbesondere deren Steifigkeit in Fahrzeugquerπchtung) bevorzugt so gestaltet, dass ein Fahrzeug in einem Notbetπeb bei Ausfall der Aktuatoreinπchtung bei Fahrt mit normaler Fahrgeschwindigkeit nach wie vor das vorgegebene Begrenzungsprofil einhält
In jedem Fall ist somit im vorliegenden Beispiel sichergestellt, dass auch bei Ausfall der aktiven Komponenten der Wankkompensationseinπchtung 105 noch ein Notbetrieb des Fahrzeugs 101 mit gegebenenfalls verschlechterten Komforteigenschaften (insbesondere hinsichtlich des Neigungskomforts und/oder des Schwingungskomforts) aber unter Einhaltung des vorgegebenen Begrenzungsprofiis möglich ist
Em weiterer im Hinblick auf die realisierbare hohe Breite der Wagenkasten 102 und damit im Hinblick auf die hohe Transportkapazität vorteilhafter Aspekt der erfindungsgemaßen Gestaltung liegt im vorliegenden Beispiel dann, dass durch die Gestaltung und Anordnung der Lenker 106 5, 106 6 der (in der Neutralstellung des Wagenkastens 102 vorliegende) Abstand ΔH der Wankachse des Wagenkastens 102 bzw des Momentanpols MP zu dem Schwerpunkt SP des Wagenkastens 102 in Richtung der Fahrzeughochachse (z r Rιchtung) vergleichsweise klein gewählt ist
So weist der Schwerpunkt SP des Wagenkastens 102 sm vorliegenden Beispiel eine erste Hohe H1 = 1970 mm über dem Gleis, genauer gesagt über der Schienenoberkante SOK auf, wahrend die Wankachse in der (in Figur 1 gezeigten) Neutralstellung in Richtung der Fahrzeughochachse eine zweite Hohe H2 über der Schienenoberkante SOK aufweist, die im vorliegenden Beispiel im Bereich von 3700 mm bis 4500 mm liegt Demgemäß ergibt sich im vorliegenden Beispiel ein Verhältnis
H2 - H1
VH = _ (4)
welches das Verhältnis der Differenz aus der zweiten Hohe H2 und der ersten Hohe H1 zu der ersten Hohe H1 wiedergibt, und welches im Bereich von etwa 0,8 bis etwa 1 ,3 liegt Hiermit lassen sich Gestaltungen realisieren, die hinsichtlich der oben bereits erwähnten Begrenzung der Querauslenkungen und damit der Realisierbarkeit breiter Wagenkasten mit hoher Transportkapazität besonders gunstig sind
So hat der vergleichsweise geringe Abstand ΔH des Momentanpols MP zu dem Schwerpunkt SP zum einen den Vorteil, dass schon mit vergleichsweise kleinen Querausienkungen des Wagenkastens 102 ein vergleichsweise großer Wankwinkel α w erzielt wird Bei Bogenfahrt sind hiermit zum einen selbst bei hohen Fahrgeschwindigkeiten v bzw hohen Gleiskrummungen nur vergleichsweise geringe Querauslenkungen des Wagenkastens 102 erforderlich, um die quasi statische Komponente α Ws des Wankwinkels α w bzw die quasi statische Komponente dy Ws der Querauslenkung dy w zu realisieren Ebenso können gegebenenfalls auch starke Querstoße durch vergleichsweise geringe Querauslenkungen des Wagenkastens 102 kompensiert werden, mit denen die dynamische Komponente α Wd des Wankwinkels α w realisiert wird
Mit anderen Worten sind also im Normalbetπeb des Fahrzeugs 101 vergleichsweise geringe Querauslenkungen erforderlich, um den gewünschten Fahrkomfort für die Passagiere zu erzielen Dank der geringen Querauslenkungen im Normalbetrieb kann ein für das Streckennetz, auf dem das Fahrzeug 101 betrieben wird, vorgegebenes Begrenzungsprofil im Normalbetrieb auch mit breiten Wagenkasten 102 eingehalten werden
Ein weiterer Vorteil des geringen Abstands ΔH des Momentanpols MP zu dem Schwerpunkt SP liegt in dem sich hierdurch ergebenden vergleichsweise kleinen Hebelarm, den die im Schwerpunkt SP angreifende Zentrifugalkraft F y zum Momentanpol MP aufweist Im Falle einer Störung der aktiven Komponenten der Wankkompensationseinπchtung 105 (beispielsweise bei Ausfall des Aktuators 107 1 oder der Steuerung 107 2) übt die Zentrifugalkraft F y somit bei Bogenfahrt (in Abhängigkeit von der aktuell vorliegenden Querbeschieunigung a y ) ein geringeres Wankmoment auf den Wagenkasten 102 aus, sodass eine weit gehende passive Ruckstellung des Wagenkastens 102 zumindest in die Nahe der Neutralstellung durch die Sekundarfederung 103 2 möglich ist
Mit anderen Worten kommt es also auch im Fall einer solchen Störung bzw eines Notbetriebs des Fahrzeugs 101 zu vergleichsweise geringen Querauslenkungen des Wagenkastens 102 Dank der geringen Querauslenkungen im Notbetrieb kann ein für das Streckennetz, auf dem das Fahrzeug 101 betrieben wird, vorgegebenes Begrenzungsprofil auch in einem solchen Notbetrieb mit breiten Wagenkasten 102 eingehalten werden
Es versteht sich, dass bei bestimmten Varianten des erfindungsgemaßen Fahrzeugs mit besonders geringen Querauslenkungen vorgesehen sein kann, dass (beispielsweise durch entsprechende Gestaltung und Anordnung der Lenker 106 5, 106 6) die Wankachse bzw der Momentanpol MP des Wagenkastens auf oder nahe an dem Schwerpunkt SP des Wagenkastens liegt, sodass die Zentrifugalkraft F y keinen (oder zumindest keinen nennenswerten) Beitrag zur Erzeugung der Wankbewegung liefern kann Die Einstellung des Wankwinkels α w erfolgt dann ausschließlich aktiv über den Aktuator 107 1
Generell ist somit festzustellen, dass sich der Beitrag der Zentrifugalkraft F y zur Einstellung des Wankwinkels α w nach dem Abstand ΔH des Momentanpols MP zu dem Schwerpunkt SP richtet Die geringer dieser Abstand ΔH ist, desto großer ist der Anteil der Aktuatorkraft des Aktuators 107 1 , der zur Einstellung des Wankwinkels α w benotigt wird (welcher der aktuellen Fahrsituation entspricht und für den gewünschten Fahrkomfort der Passagiere erforderlich ist)
Um die Einhaltung eines vorgegebenen Begrenzungsprofils im Normalbetrieb in jedem Fall sicherzustellen, ist im vorliegenden Beispiel eine auf das seitens des Betreibers des Fahrzeugs vorgegebene Begrenzungsprofil abgestimmte Begrenzung der Querauslenkungen vorgesehen, die in Grenzsituationen des Betriebs des Fahrzeugs 101 zum Eingriff kommt Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten des erfindungsgemaßen Fahrzeugs eine solche Begrenzung bereits im Normafbetπeb zum Einsatz kommen kann Ebenso kann aber auch vorgesehen sein, dass eine solche Begrenzung auch fehlt, mithin also unter allen möglichen Fahrsituationen bzw Lastsituationen des Fahrzeugs keine derartige Begrenzung wirksam wird
Die Begrenzung der Querauslenkungen kann durch beliebige geeignete Maßnahmen, wie beispielsweise entsprechende Anschlage zwischen dem Wagenkasten 102 und dem Drehgestell 104, insbesondere dem Drehgestellrahmen 104 2, realisiert sein Ebenso kann eine entsprechende Gestaltung der Wankkompensationseinπchtung 105 vorgesehen sein So können beispielsweise entsprechende Anschlage für die Lenker 106 5, 106 6 vorgesehen sein
Im vorliegenden Beispiel ist der Aktuator 107 1 derart ausgebildet, dass eine in der Fahrzeugquerrichtung (y r Achse) bei Bogenfahrt nach bogenaußen erfolgende erste maximale Querauslenkung dy a max des Wagenkastens 102 aus der Neutralstellung auf 120 mm begrenzt ist Da die Drehgestelle 104 bei dem Fahrzeug 101 im Endbereich des Wagenkastens 102 angeordnet sind, ist es von besonderem Interesse die Querauslenkungen nach bogeninnen entsprechend zu begrenzen Der Aktuator 107 1 begrenzt daher zusätzlich eine in der Fahrzeugquerrichtung bei Bogenfahrt nach bogeninnen erfolgende zweite maximale Querauslenkung dy ι max des Wagenkastens 102 des Wagenkastens aus der Neutralstellung auf 20 mm Diese unterschiedliche Begrenzung der maximalen Querauslenkung nach bogeninnen (dyi max ) und nach bogenaußen (dy a max ) wird im vorliegenden Beispiel über die Steuereinrichtung 107 2 realisiert Die Steuereinrichtung 107 2 steuert den Aktuator 107 1 zu diesem Zweck (in Abhängigkeit von der Richtung des aktuell durchfahrenen Gleisbogens) derart an, dass er bei Erreichen der jeweiligen maximalen Querauslenkung (dyi m a x bzw dya m a x ) eine weitere Querauslenkung über den Maximalwert hinaus verhindert
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung 107 2 die maximale Querauslenkung nach bogeninnen dy ι ma χ(P) und/oder nach bogenaußen dy a max (P) in Abhängigkeit von der aktuellen Position P des Fahrzeugs 101 auf dem befahrenen Streckennetz variiert So kann beispielsweise in bestimmten Streckenabschnitten nach bogeninnen und/oder nach bogenaußen eine geringere maximale Querauslenkung des Wagenkastens 102 zugelassen werden als in anderen Streckenabschnitten Es versteht sich hierbei, dass der Steuereinrichtung 107 2 dann eine entsprechende Information über die aktuelle Position P vorliegen muss
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung 107 2 den Unterschied
Aa n = CC fn - a ff , (5)
zwischen dem Wankwinkel α W i an dem vorlaufenden Drehgestell 104 und dem Wankwinke! α W2 an dem nachlaufenden Drehgestell 104 begrenzt bzw den Unterschied
Δdy H = dym - dy„ 2 (6)
zwischen der Querauslenkung dy W i an dem vorlaufenden Drehgestell 104 und der
Querauslenkung dy W2 an dem nachlaufenden Drehgestell 104 begrenzt Auch hier kann eine ähnliche aktive, gegebenenfalls von dem aktuellen Streckenabschnitt und/oder anderen Großen (wie beispielsweise der Wankgeschwindigkeit im Bereich der jeweiligen Drehgestells 104) abhangige Einstellung der Begrenzung vorgenommen werden
Wie Figur 1 zu entnehmen ist, umfasst die Federeinrichtung 103 weiterhin eine
Notfedereinrichtung 103 3 die in Fahrzeugquerrichtung mittig am Drehgestellrahmen 104 2 angeordnet ist, um auch bei Ausfall der Sekundarfederung 103 2 einen Notbetrieb des Fahrzeugs 101 zu ermöglichen Die Notfedereinrichtung 103 3 kann grundsätzlich auf beliebige geeignete Weise gestaltet sein Im vorliegenden Beispiel ist die Notfedereinrichtung 103 3 derart ausgebildet dass sie die Kompensationswirkung der Wankkompensationseinrichtung 105 unterstutzt Hierzu kann die Notfedereinrichtung 103 3 eine Gleit- und/oder Rollfuhrung umfassen, welche (im Falle ihrer Nutzung, mithin also im Notbetrieb) der Kompensationsbewegung der Wankkompensationseinrichtung 105 folgen kann
Grundsätzlich kann vorgesehen sein, dass die aktive Einstellung des Wankwinkels bzw der Querauslenkung über die Wankkompensationseinrichtung 105 ausschließlich bei Bogenfahrt im gekrümmten Gleis erfolgt, mithin also die Wankkompensationseinrichtung 105 nur in einer solchen Fahrsituation aktiv ist Im vorliegenden Beispiel ist die Wankkompensationseinrichtung 105 auch bei Geradeausfahrt des Fahrzeugs 101 aktiv, sodass in jeder Fahrsituation zumindest eine Einstellung der Querauslenkung dy w bzw gegebenenfalls des Wankwinkels α w in dem zweiten Frequenzbereich F2 erfolgt und somit der Schwingungskomfort in vorteilhafter Weise auch in diesen Fahrsituationen gewährleistet ist
Zweites Ausfuhrungsbeispiel
Eine weitere vorteilhafte Ausfuhrung des erfindungsgemaßen Fahrzeugs 201 ist in Figur 6 dargestellt Das Fahrzeug 201 entspricht dabei 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, wahrend gleichartige Komponenten mit um den Wert 100 erhöhten Bezugszeichen versehen sind Sofern nachfolgend nichts Anderweitiges ausgeführt wird, wird hinsichtlich der Merkmale, Funktionen und Vorteile dieser Komponenten auf die obigen Ausfuhrungen im Zusammenhang mit dem ersten Ausfuhrungsbeispiel verwiesen
Der Unterschied zur Ausfuhrung aus Figur 1 bis 5 besteht in der Gestaltung der Wankkompensationseinrichtung 205 Diese ist im Gegensatz zu dem Fahrzeug 101 kinematisch seriell zu der Federeinrichtung 103 angeordnet, über welche der Wagenkasten 102 auf den Radeinheiten 104 1 des jeweiligen Drehgestells 104 abgestutzt ist
Die Wankkompensationseinrichtung 205 umfasst eine Fuhrungseinπchtung 21 1 , die kinematisch seriell zu der Federeinrichtung 103 angeordnet ist Die Fuhrungseinπchtung 211 umfasst zwei Fuhrungselemente 211 1 , die jeweils einerseits auf einem Trager 211 2 und andererseits an dem Wagenkasten 102 abgestutzt sind Der Trager 21 1 2 erstreckt sich in Fahrzeugquerrichtung und ist seinerseits über die Sekundarfederung 103 2 auf dem Drehgestellrahmen 104 2 abgestutzt
Die Fuhrungselemente 21 1 1 definieren bei Wankbewegungen des Wagenkastens 102 die Bewegung des Tragers 21 1 2 bezüglich des Wagenkastens 102 Das jeweilige Fuhrungselement 21 1 1 ist als einfache Schichtfedereinrichtung gestaltet, die eine mehrschichtige Gummischichtfeder 211 3 umfasst
Die Gummischichtfeder 21 1 3 ist aus mehreren Schichten aufgebaut, wobei sich beispielsweise metallische Schichten und Gummischichten abwechseln Die Gummischichtfeder 211 3 ist in einer Richtung senkrecht zu ihren Schichten drucksteif (sodass sich die Schichtdicke unter Belastung in dieser Richtung nicht nennenswert ändert) wahrend sie in einer Richtung parallel zu ihren Schichten schubweich ist (sodass sich unter Schubbeiastung in dieser Richtung eine nennenswerte Verformung ergibt) Die Schichten der Gummischichtfeder 21 1 3 sind im vorliegenden Beispiel zur Fahrzeughochachse und zur Fahrzeugquerachse geneigt angeordnet, sodass sie die Wankachse bzw den Momentanpol MP des Wagenkastens 102 definieren
Im vorliegenden Beispiel sind die Schichten der Gummischichtfeder 211 3 als einfache ebene Schichten und derart ausgeführt, dass der Schnittpunkt ihrer Mittensenkrechten 21 1 4 die Wankachse bzw den Momentanpol MP des Wagenkastens 102 definiert Es versteht sich jedoch aber, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch eine andere einfach oder mehrfach gekrümmte Gestaltung dieser Schichten vorgesehen sein kann Insbesondere kann es sich um konzentrische Zylindermantelsegmente handeln, deren Krummungsmittelpunkte im Momentanpol MP liegen
Die Mittensenkrechten 21 1 4 liegen im vorliegenden Beispiel in einer gemeinsamen Ebene, die senkrecht zur Fahrzeuglangsachse (x r Achse) verlauft Demgemäß kann die Anordnung aus den beiden Gummischichtfedern 211 3 in Fahrzeugquerπchtung auch ohne zusätzliche Hilfsmittel vergleichsweise hohe Kräfte übertragen, wahrend sie in Richtung der Fahrzeuglangsachse nur bedingt bzw unter erheblicher Scherdeformation Kräfte übertragen kann Demgemäß ist in der Regel zwischen dem Wagenkasten 102 und dem Drehgestellrahmen 104 2 eine Langsanlenkung vorgesehen, die eine entsprechende Übertragung von Kräften der Richtung der Fahrzeuglangsachse ermöglicht
Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch eine Gestaltung der beiden Gummischichtfedern 211 3 vorgesehen sein kann, welche die Übertragung solcher Langskrafte ermöglicht So können beispielsweise zweifach gekrümmte Schichten vorgesehen sein Ebenso können aber auch mehr als zwei Gummischichtfedern vorgesehen sein, die nicht kollinear und derart im Raum verteilt angeordnet sind, dass sich ihre Mittensenkrechten bzw ihre Krümmungsradien im Momentanpo! MP des Wagenkastens schneiden
Wie Figur 6 weiterhin zu entnehmen ist, umfasst die Wankkompensationseinπchtung 205 wiederum eine Aktuatoreinπchtung 207 mit einem Aktuator 207 1 und einer damit verbundenen Steuereinrichtung 207 2 In analoger Weise zu dem Aktuator 107 1 wirkt der Aktuator 207 1 in Fahrzeugquerπchtung zwischen dem Trager 211 2 und dem Wagenkasten 102
Gesteuert durch die Steuereinrichtung 207 2 wird über den Aktuator 207 1 der Wankwinkel α w bzw die Querauslenkung dy w eingestellt (wie dies in Figur 6 durch die gestrichelte Kontur 102 2 angedeutet ist) Hierbei arbeitet die Steuereinrichtung 207 2 im vorliegenden Beispiel analog zu der Steuereinrichtung 107 2 Insbesondere steuert oder regelt die Steuereinrichtung 207 2 die Aktuatorkraft und/oder die Auslenkung des Aktuators 207 1 gemäß der vorliegenden Erfindung derart, dass einander eine quasi statische erste Querauslenkung dy Ws des Wagenkastens 102 und eine dynamische zweiter Querauslenkung dy Wd des Wagenkastens 102 überlagert werden, sodass sich insgesamt eine Querauslenkung dy w des Wagenkastens 102 ergibt, für weiche die obige Gleichung (2) gilt Auch hier wird die quasi statische erste Querauslenkung dy Ws wiederum in dem ersten Frequenzbereich F1 eingestellt, wahrend die dynamische zweite Querauslenkung dy Wd in dem zweiten Frequenzbereich F2 eingestellt wird
Bei Inaktivitat der aktiven Komponenten (also beispielsweise des Aktuators 207 1 oder der Steuerung 207 2) der Wankkompensationseinπchtung 205 erfolgt die passive Ruckstellung des Wagenkastens über die elastische Rucksteilkraft der Gummischichtfedern 211 3 Die Gummischichtfedern 211 3 können dabei so gestaltet sein, dass sie eine ahnliche Charakteristik aufweisen wie die Sekundarfederung 103 2 aus dem ersten Ausfuhrungsbeispiel sodass insoweit auf die obigen Ausfuhrungen Bezug genommen wird
Wie Figur 6 weiterhin zu entnehmen ist, ist zwischen dem Drehgestellrahmen 104 2 und dem Trager 21 1 2 (kinematisch parallel zu der Sekundarfederung 103 2) eine herkömmliche Wankstutze 206 mit zueinander parallel verlaufenden Lenkern 206 5, 206 6 vorgesehen, die einem ungleichmäßigen Einfedern der Sekundarfederung 103 2 entgegenwirkt Weiterhin wirkt zwischen dem Drehgβsteürahmen 104 2 und dem Trager 211 2 in Fahrzeugquerrichtung ein weiterer Aktuator 212 der Wankkompensationsβmπchtung 205, über den die Querauslenkung des Tragers 211 2 und damit auch des Wagenkastens 102 bezüglich des Drehgestelirahmens 104 2 beeinflusst werden kann Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung zum einen ein solcher weiterer Aktuator gegebenenfalls auch fehlen kann und zum anderen auch wieder eine geneigte Anordnung der Lenker vorgesehen sein kann
Der Aktuator 212 wird ebenfalls durch die Steuereinrichtung 207 2 angesteuert, sodass die Steuereinrichtung 207 2 über die Ansteuerung der Aktuatoren 207 1 und 212 ein Betπebsverhalten der Wankkompensationseinπchtung 205 herstellen kann, wie es oben im Zusammenhang mit dem ersten Ausfuhrungsbeispiel für die Wankkompensationseinπchtung 105 beschrieben wurde
Es sei an dieser Stelle jedoch nochmals angemerkt, dass die Gestaltung der Wankkompensationseinπchtung mit einer solchen Schichtfedereinrichtung zur Definition der Wankachse des Wagenkastens einen eigenständig schutzfahigen Erfindungsgedanken darstellt, der insbesondere von der vorstehend beschriebenen Einstellung der
Querauslenkung (bzw gegebenenfalls des Wankwinkels) in dem ersten Frequenzbereich F1 und dem zweiten Frequenzbereich F2 unabhängig ist
Drittes Ausfuhrungsbeispiel
Eine weitere vorteilhafte Ausfuhrung des erfindungsgemaßen Fahrzeugs 301 ist in Figur 7 dargestellt Das Fahrzeug 301 entspricht dabei in seiner grundsätzlichen Gestaltung und Funktionsweise dem Fahrzeug 201 aus Figur 6, sodass hier lediglich auf die Unterschiede eingegangen werden soll Insbesondere sind identische Komponenten mit den identischen Bezugszeichen versehen, wahrend gleichartige Komponenten mit um den Wert 100 erhöhten Bezugszeichen versehen sind Sofern nachfolgend nichts Anderweitiges ausgeführt wird, wird hinsichtlich der Merkmale, Funktionen und Vorteile dieser Komponenten auf die obigen Ausfuhrungen im Zusammenhang mit dem ersten Ausfuhrungsbeispiel verwiesen
Der Unterschied zur Ausfuhrung aus Figur 6 besteht lediglich in der Anordnung der Wankkompensationseinπchtung 305 Diese ist im Gegensatz zu dem Fahrzeug 201 kinematisch seriell zwischen der Primarfederung 103 1 und der Sekundarfederung 103 2 angeordnet, über welche der Wagenkasten 102 auf den Radeinheiten 104 1 des jeweiligen Drehgestells 104 abgestutzt ist Die Wankkompensationseinπchtung 305 umfasst wiederum eine Fuhrungseinπchtung 311 mit zwei Fuhrungselementen 31 1 1 , die jeweils einerseits auf einem Trager 311 2 und andererseits an dem Drehgestelirahmen 104 2 abgestutzt sind Auf dem Trager 311 2, der sich in Fahrzeugquerπchtung erstreckt, ist über die Sekundarfederung 103 2 der Wagenkasten 102 abgestutzt
Die Fuhrungselemente 311 1 sind wie die Fuhrungselemente 211 1 gestaltet und definieren bei Wankbewegungen des Wagenkastens 102 die Bewegung des Tragers 311 2 bezuglich des Drehgestellrahmens 104 2 Das jeweilige Fuhrungselement 311 1 ist wiederum als einfache Schichtfedereinrichtung gestaltet, die eine mehrschichtige Gummischichtfeder 311 3 umfasst, die analog zu der Gummischichtfeder 211 3 gestaltet ist
Wie Figur 7 weiterhin zu entnehmen ist, umfasst die Wankkompensationseinπchtung 305 wiederum eine Aktuatoreinπchtung 307 mit einem Aktuator 307 1 und einer damit verbundenen Steuereinrichtung 307 2, die in analoger Weise zu dem Aktuator 207 1 und der Steuereinrichtung 207 2 arbeiten
Wie Figur 7 weiterhin zu entnehmen ist, ist zwischen dem Wagenkasten 102 und dem Trager 311 2 (kinematisch parallel zu der Sekundarfederung 103 2) eine herkömmliche Wankstutze 306 mit zueinander parallel verlaufenden Lenkern 306 5, 306 6 vorgesehen, die einem ungleichmäßigen Einfedern der Sekundarfederung 103 2 entgegenwirkt Weiterhin wirkt zwischen dem Wagenkasten 102 und dem Trager 31 1 2 in Fahrzeugquerπchtung ein weiterer Aktuator 312 der Wankkompensationseinπchtung 305, über den die
Querauslenkung des Wagenkastens 102 bezüglich des Tragers 31 1 2 und damit auch bezüglich des Drehgestellrahmens 104 2 beemflusst werden kann
Der Aktuator 312 wird ebenfalls durch die Steuereinrichtung 307 2 angesteuert, sodass die Steuereinrichtung 307 2 über die Ansteuerung der Aktuatoren 307 1 und 312 ein Betriebsverhalten der Wankkompensationseinπchtung 305 herstellen kann, wie es oben im Zusammenhang mit dem ersten und zweiten Ausfuhrungsbeispiel beschrieben wurde
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
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Next Patent: APPARATUS FOR RESHAPING PLASTIC PREFORMS, HAVING A HEATING DEVICE