Antriebsvorrichtung für zumindest einen Türflügel eines Schienenfahrzeugs und Verfahren zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung

Der vorliegende Ansatz bezieht sich auf eine Antriebsvorrichtung für zumindest einen Türflügel eines Schienenfahrzeugs und auf ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung.

Schienenfahrzeuge werden häufig zum Transport von Personen und/oder Gegenständen eingesetzt. Gerade im Personentransport ist es sinnvoll, dass einzelne Komponenten der Schienenfahrzeuge möglichst wenig Verschleißerscheinungen aufweisen und somit eine niedrige Wartungsfrequenz benötigen.

Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe des vorliegenden Ansatzes eine verbesserte Antriebsvorrichtung für zumindest einen Türflügel eines Schienenfahrzeugs und ein verbessertes Verfahren zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch eine Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen des Vorrichtungsanspruchs 1 , durch ein Verfahren nach Anspruch 8 und durch ein Computerprogramm nach Anspruch 10 gelöst.

Die mit dem vorgestellten Ansatz erreichbaren Vorteile bestehen darin, dass beispielsweise ein Verschleiß verringert wird, sodass auch beispielsweise Wartungsintervalle verlängert werden.

Es wird eine Antriebsvorrichtung für zumindest einen Türflügel eines Schienenfahrzeugs vorgestellt, wobei die Antriebsvorrichtung ein bewegliches Schienenelement, das an dem Türflügel angeordnet oder anordenbar ist, ein Führungselement, das zumindest teilweise in das Schienenelement eingreift, und ein Linearmotorelement zum Öffnen und zusätzlich oder alternativ zum Schließen des Türflügels aufweist, wobei das Linearmotorelement zum relativen Bewegen des Schienenelements gegenüber dem Führungselement ausgebildet ist und wobei ein bewegliches weiteres Schienenelement vorgesehen ist, das dem Schienenelement gegenüberliegend angeordnet ist, wobei das Führungselement zumindest teilweise in das weitere Schienenelement eingreift und/oder zwischen dem Schienenelement und dem weiteren Schienenelement angeordnet ist, und mit einem weiteren Linearmotorelement zum Öffnen und Schließen des Türflügels, wobei das weitere Linearmotorelement zum relativen Bewegen des weiteren Schienenelements gegenüber dem Führungselement ausgebildet ist.

Die Antriebsvorrichtung kann für ein Schienenfahrzeug, wie beispielsweise für einen Zug eingesetzt werden, der beispielsweise als ein Personentransportmittel ausgeformt ist. Das Schienenfahrzeug kann beispielsweise eine Mehrzahl von Türen aufweisen, die beispielsweise jeweils mindestens einen Türflügel umfassen. Die Türen können vorteilhafterweise als Schwenkschiebetüren realisiert sein. Die Antriebsvorrichtung kann beispielsweise als eine mehrteilige Schiene ausgeformt sein, durch die ein Öffnen und zusätzlich oder alternativ ein Schließen der Türe erst möglich ist. Das Linearmotorelement kann beispielsweise die Bewegung der Tür mittels mehrfachen Umpolens bewirken. Das weitere Schienenelement kann beispielsweise gleichartig wie das Schienenelement ausgeformt sein. Vorteilhafterweise kann dadurch das Öffnen und Schließen des Türflügels begünstigt werden.

Gemäß einer Ausführungsform kann das Führungselement zumindest teilweise T- förmig ausgeformt sein, insbesondere wobei das Schienenelement an einem schmalen Führungsabschnitt des Führungselements angeordnet ist. Vorteilhafterweise ist der Führungsabschnitt derart ausgeformt, sodass das Schienenelement dadurch eine möglichst große Wirkungsfläche aufweist, an der es mit dem Führungselement wirken kann.

Weiterhin kann das Führungselement doppel-T-förmig ausgeformt sein. Das Schienenelement kann alternativ oder zusätzlich zwischen zwei Enden des Führungselements angeordnet sein. Vorteilhafterweise formt das Führungselement auf diese Weise zwei Führbahnen aus, die beispielsweise eine Bewegung des Schienenelements in zumindest eine vorgegebene Richtung führen. Ferner kann das Führungselement zumindest einen Magneten umfassen oder als Magnet ausgebildet sein. Zusätzlich oder alternativ kann das Schienenelement zumindest eine Spule umfassen. Vorteilhafterweise kann dadurch ein Magnetfeld erzeugt werden, durch das die Bewegung des Türflügels ermöglicht wird.

Gemäß einer Ausführungsform kann das Führungselement zumindest eine Spule umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann das Schienenelement zumindest einen Magneten umfassen oder als Magnet ausgebildet sein. Vorteilhafterweise kann auch dadurch ein Magnetfeld erzeugt werden, durch das die Bewegung des Türflügels ermöglicht wird.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Antriebsvorrichtung als eine Teleskopschiene ausgeformt sein. Vorteilhafterweise kann bei einem Öffnen oder Schließen des Türflügels ein benötigter Platz durch die Ausformung als Teleskopschiene auf ein zumindest annäherndes Minimum reduziert werden.

Ferner wird ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung in einer zuvor genannten Variante für zumindest einen Türflügel eines Schienenfahrzeugs vorgestellt. Dabei umfasst das Verfahren einen Schritt des Ansteuerns des Linearmotorelements, um das Schienenelement gegenüber dem Führungselement relativ zu bewegen, um hierdurch den Türflügel zu öffnen und zusätzlich oder alternativ zu schließen.

Vorteilhafterweise kann das Verfahren ein verschleißarmes Öffnen und Schließen des Türflügels begünstigen, was besonders in Verbindung mit einem Personentransport vorteilhaft ist.

Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.

Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen oder beispielsweise in Form eines Steuergeräts durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante des Ansatzes in Form einer Vorrichtung kann die dem Ansatz zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.

Hierzu kann die Vorrichtung zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Daten- oder Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.

Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.

Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes werden in der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug zu den Figuren näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Schienenfahrzeugs mit einer Antriebsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 ein perspektivisches Ausführungsbeispiel einer Antriebsvorrichtung; und

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung; und

Fig. 4 eine Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Ansteuern eines Verfahrens zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung.

In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele des vorliegenden Ansatzes werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Schienenfahrzeugs 100 mit einer Antriebsvorrichtung 105 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Schienenfahrzeug 100 ist beispielsweise als ein Zug realisiert, der als Personentransportmittel ausgeformt ist und/oder Gegenstände transportiert. Das Schienenfahrzeug 100 weist zumindest einen Türflügel 110 auf, durch den Fahrgäste beispielsweise an Haltestellen einsteigen und/oder aussteigen. Der Türflügel 110 ist dabei beispielsweise als Teil einer Schwenkschiebetür realisiert oder realisierbar.

Die Antriebsvorrichtung 105 ist ausgebildet, um den zumindest einen Türflügel 110 zu öffnen und/oder zu schließen. Die Antriebsvorrichtung 105 weist dazu ein bewegliches Schienenelement 115, das an dem Türflügel 110 angeordnet oder anordenbar ist, ein Führungselement 120, das zumindest teilweise in das Schienenelement 115 eingreift, und ein hier nicht dargestelltes Linearmotorelement zum Öffnen und/oder Schließen des Türflügels 110 auf. Das Linearmotorelement ist dabei zum relativen Bewegen des Schienenelements 115 gegenüber dem Führungselement 120 ausgebildet.

Beispielsweise ist das Linearmotorelement als ein integrierter Elektromotor ausgeformt, der den Türflügel 110 beispielsweise mittels kontinuierlichen Umpolens eines elektrischen Magnetfelds bewegt.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die Antriebsvorrichtung 105 weiterhin ein bewegliches weiteres Schieneelement 125 auf, das dem Schienenelement 115 gegenüberliegend angeordnet ist. Das Führungselement 120 greift dabei zumindest teilweise in das weitere Schienenelement 125 ein und/oder ist zwischen dem Schienenelement 115 und dem weiteren Schienenelement 125 angeordnet. Weiterhin optional weist die Antriebsvorrichtung 105 ein hier nicht dargestelltes weiteres Linearmotorelement zum Öffnen und Schließen des Türflügels 110 auf, das zum relativen Bewegen des weiteren Schienenelements 125 gegenüber dem Führungselement 120 ausgebildet ist. Beispielsweise ist auch das weitere Linearmotorelement wie auch das Linearmotorelement als ein Elektromotor ausgeformt. Die Antriebsvorrichtung 105 ist weiterhin mehrteilig ausgeformt, insbesondere als eine dreiteilige Teleskopschiene, deren Einzelteile sich beispielsweise elektrisch und/oder mechanisch synchron bewegen. Diese Bewegung wird beispielsweise mittels des zuvor erwähnten Magnetfelds bewirkt. Die Schienenelemente 115, 125 sind beispielsweise fahrzeugseitig fix und/oder an dem Türflügel 110 beweglich angeordnet.

Im Allgemeinen weisen übliche Schwenkschiebetüren oftmals Teleskope als Tragführung auf. Ein Antrieb erfolgt dabei extern über beispielsweise Gleichstrommotoren (DC Motor), eine Spindel, einen Zahnriemen oder über eine Zahnstange. Die Teleskope sind dabei beispielsweise mit einem mechanischen Hubverdoppelungsgetriebe ausgeführt. Eine Ausschwenkbewegung erfolgt beispielsweise über Verteilergetriebe entlang einer Kulissenführung oder beispielsweise mittels elektrischer Aktuatorik. Das bedeutet, dass die Schwenkbewegung der Türe durch Führungen, Kulissen oder Aktoren erfolgt. Eine translative Bewegung der Türe wird zumeist durch Muttern, welche durch eine rotierende Spindel angetrieben werden, durch Zahnriemen oder durch Zahnstangen umgesetzt.

Vor diesem Hintergrund wird eine Antriebstechnik von Schwenkschiebetüren oder zumindest eines Türflügels 110 für Fahrzeuge, insbesondere für Schienenfahrzeuge 100 vorgestellt, durch die eine Verschleißerscheinung einzelner Komponenten reduziert wird. Dadurch sinkt eine Wartungsfrequenz und es wird eine Verfügbarkeitssteigerung mittels Linearmotoren realisiert. Der hier vorgestellte Ansatz beschreibt daher eine Möglichkeit, um einen linearen Elektroantriebsmotor direkt in ein teleskopierbares Türtrag- und Führsystem, was hier als Antriebsvorrichtung 105 beschrieben ist, eines Schienenfahrzeuges 100 mit beispielsweise Schwenkschiebtüren mit dem zumindest einen Türflügel 110 zu integrieren. Dadurch wird beispielsweise eine elektrische Synchronisation der Teleskope oder eine mechanische Synchronisation ermöglicht. Weiterhin sind beispielsweise Spulen und/oder ein Stator in einer stehenden und teleskopierenden Tragführung, die hier als Schienenelemente 115, 125 bezeichnet sind, sowie beispielsweise Magnete im Mittelteil, der hier als Führungselement 120 bezeichnet ist, oder invers realisierbar. In anderen Worten ausgedrückt und zusammengefasst wird durch den hier vorgestellten Ansatz ein integrierter Antrieb für Schwenkschiebetüren vorgestellt.

Fig. 2 zeigt ein perspektivisches Ausführungsbeispiel einer Antriebsvorrichtung 105. Die hier dargestellte Antriebsvorrichtung 105 entspricht oder ähnelt zumindest der in Fig. 1 beschriebenen Antriebsvorrichtung 105. Auch die hier dargestellte Antriebsvorrichtung 105 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel dreiteilig realisiert. Das Führungselement 120 ist zumindest teilweise T-förmig realisiert, sodass das Schienenelement 115 an einem schmalen Führungsabschnitt 200 des Führungselements 120 angeordnet ist. Genauer gesagt ist das Führungselement 120 gemäß diesem Ausführungsbeispiel doppel-T-förmig realisiert, sodass das Schienenelement 115 zwischen zwei Enden 205 des Führungselements 120 angeordnet ist. Dem entsprechend ist der schmale Führungsabschnitt 200 des Führungselements 120 ebenfalls zwischen den Enden 205 angeordnet. Wie auch das Schienenelement 115 ist das weitere Schienenelement 125 gemäß diesem Ausführungsbeispiel zwischen den Enden 205 angeordnet, die beispielsweise zumindest eine Führbahn 210, insbesondere zwei einander gegenüberliegende Führbahnen 210 bilden. Das Führungselement 120 umfasst dabei beispielsweise zumindest einen Magneten 215 oder ist beispielsweise als Magnet 215 ausgeformt. In diesem Fall umfasst das Schienenelement 115 gemäß diesem Ausführungsbeispiel zusätzlich oder alternativ zumindest eine Spule 220. Das weitere Schienenelement 125 weist dabei ebenfalls zumindest eine Spule 220 auf. Alternativ dazu ist es lediglich optional denkbar, dass das Führungselement 120 zumindest eine Spule 220 umfasst und/oder dass das Schienenelement 115, beziehungsweise das weitere Schienenelement 125, zumindest einen Magneten 215 umfasst oder als Magnet 215 ausgebildet ist oder sind. Mittels des oder der Magneten 215 und der zumindest einen Spule 220 wird beispielsweise ein Magnetfeld erzeugt, durch das die Schienenelemente 115, 125 und/oder das Führelement 120 durch kontinuierliches Umpolen in Bewegung versetzt wird oder werden. Der oder die Magneten 215 sowie die zumindest eine Spule 220 sind dabei als Teile eines Linearmotorelements 225 ausgeformt. Das Linearmotorelement 225 ist dem entsprechend als ein Elektromotor ausgeformt, der beispielsweise bestromt oder bestrombar ist. Lediglich optional weist die Antriebsvorrichtung 105 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein weiteres Linearmotorelement 230 auf, das analog zu dem Linearmotorelement 225 Magneten 215 sowie zumindest eine Spule 220 umfasst. Das weitere Linearmotorelement 230 ist dem entsprechend ebenfalls beispielsweise als ein zusätzlicher Elektromotor ausgeformt, der beispielsweise bestromt oder bestrombar ist. Dadurch wird beispielsweise ein synchrones bewegen der Schienenelemente 115, 125 und/oder des Türflügels bewirkt.

Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung. Durch das Verfahren 300 wird beispielsweise eine Antriebsvorrichtung betrieben, wie sie in einer der Figuren 1 oder 2 beschrieben wurde. Die Antriebsvorrichtung ist dabei in Verbindung mit zumindest einem Türflügel eines Schienenfahrzeugs einsetzbar, wie sie in Fig. 1 beschrieben wurden. Das Verfahren 300 umfasst dabei einen Schritt 305 des Ansteuerns des Linearmotorelements, um das Schienenelement gegenüber dem Führungselement relativ zu bewegen, um hierdurch den Türflügel zu öffnen und/oder zu schließen.

Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung 400 gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Ansteuern eines Verfahrens zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung. Die Vorrichtung 400 ist dabei ausgebildet, um das Verfahren durchzuführen oder anzusteuern, wie es in Fig. 3 beschrieben wurde. Die Vorrichtung 400 ist dem entsprechend beispielsweise in einem Schienenfahrzeug realisiert oder realisierbar, wie es in Fig. 1 beschrieben wurde. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung 400, die beispielsweise als Steuergerät ausgeformt ist, eine Ansteuereinheit 405 auf. Die Ansteuereinheit 405 ist ausgebildet, um beispielsweise mittels eines Ansteuersignals 410 ein Ansteuern des Linearmotorelements 225 zu bewirken, um das Schienenelement gegenüber dem Führungselement relativ zu bewegen, und um hierdurch den Türflügel zu öffnen und/oder zu schließen.

Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“ -Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.

BEZUGSZEICHENLISTE

100 Schienenfahrzeug

105 Antriebsvorrichtung

110 Türflügel

115 Schienenelement

120 Führungselement

125 weiteres Schienenelement

200 schmaler Führungsabschnitt

205 Ende des Führungselements

210 Führbahn

215 Magnet

220 Spule

225 Linearmotorelement

230 weiteres Linearmotorelement

300 Verfahren zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung

305 Schritt des Ansteuerns des Linearmotorelements

400 Vorrichtung

405 Ansteuereinheit

410 Ansteuersignal