Einzelrad-Steuervorrichtung

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Einzelrad-Steuervorrichtung für wenigstens ein horizontal drehbewegliches Einzelrad eines Fahrzeuges, insbesondere Schienenfahrzeuges.

[0002] Bei solchen Einzelrad-Steuervorrichtungen kommt es darauf an, optimale Laufstabilität des Einzelrades in Geradeaus-Lauf und eine Kurveneinstellung mit geringen Lenkkräften (bei Schienenfahrzeugen Anlaufkräften) zu erreichen.

[0003] Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einzelrad-Steuervorrichtung mit diesen Eigenschaften aufzubauen.

[0004] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 18 beschrieben.

[0005] Die Verwendung einer Richtungsvorgabe-Einrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 erzeugt Richtungs- und Steuerkräfte, die sich aus den Radlaufebenen ableiten und die gegebenenfalls für die Steuerung weiterer Einzelräder verarbeitet werden können.

[0006] Zum Aufbau eines Richtungsfeldes ist ein strömendes Medium erforderlich. Der Begriff strömendes Medium ist hierbei sehr weit gefaßt. Es kann sich sowohl um Gase als auch vorzugsweise um Flüssigkeiten handeln. Als Richtungsgrößen können auch Kraftlinien elektromagnetischer Felder oder Lichtströme in Frage kommen.

[0007] Die erfindungsgemäße Einzelrad-Steuervorrichtung bietet die Möglichkeit, bei steigender Fahrzeuggeschwindigkeit die Geschwindigkeit des strömenden Mediums im Strömungskanal zu erhöhen bzw. bei sinkender Fahrzeuggeschwindigkeit die Strömungsgeschwindigkeit zu verringern. Dadurch erhält man sowohl bei hohen Geschwindigkeiten als auch bei engen Gleisbögen einen verbesserten Wagenlauf. Darüber hinaus werden der Rad-Schiene-Verschleiß und die Fahrgeräuschentwicklung wesentlich herabgesetzt.

[0008] Bei einer Einzelrad-Steuervorrichtung gemäß Anspruch 5 kann man den Einzelrädern eines Radpaares periodische amplitudengleiche Richtungsänderungs-Komponenten aufdrücken, wodurch bei Geradeaus-Lauf eine gemittelte Richtungskomponente auf das Fahrzeug ausgeübt wird, so daß man damit eine besonders gute Geradeaus-Stabilisierung erhält.

[0009] Eine Ausgestaltung der Einzelrad-Steuervorrichtung nach Anspruch 6 ermöglicht mittels eines Strömungsleitelementes auf einfache Weise eine asymmetrische Aufteilung des strömenden Mediums im Strömungskanal. Durch die daraus resultierende Lageänderung des Strömungskörpers wird die von der Schlingerbewegung abhängige Vor- bzw. Nachspur des zugeordneten Einzelrades zur Stabilisierung des Geradeaus-Laufs eingestellt. Die Einstellung des Strömungsleitelementes ist auch kontinuierlich steuerbar, wenn als Steuergrößen zusätzlich die Schlingerfrequenzen oder Schlingeramplituden eingegeben werden.

[0010] Eine besonders gute Stabilisierung des Strömungsverlaufs erhält man bei Einzelrad-Steuervorrichtungen gemäß den Ansprüchen 15 bis 18, da durch das am Strömungskörper angeordnete Leitwerk, insbesondere auch während einer Schrägstellung des Strömungskörpers, die laminare Strömung entlang des Strömungskörpers erhalten bleibt.

[0011] Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung und in Verbindung mit den Ansprüchen 2 bis 18. Es zeigen:

FIG 1

ein Prinzip-Schaltbild eines strömungshydraulischen Kreislaufes der erfindungsgemäßen Einzelrad-Steuervorrichtung,

FIG 2

eine Detaildarstellung der erfindungsgemäßen Einzelrad-Steuervorrichtung für die beiden Einzelräder eines Radpaares,

FIG 3

eine Draufsicht auf einen Strömungskörper für die Einzelrad-Steuervorrichtung nach FIG 1 mit einer ersten Ausführungsform des Leitwerks gemäß der Erfindung,

FIG 4

eine Draufsicht auf einen Strömungskörper mit einer zweiten Ausführungsform des Leitwerks gemäß der Erfindung.

[0012] In FIG 1 ist mit 1 ein Strömungskanal bezeichnet, der mit einem Rohrleitungssystem 2 einen geschlossenen Strömungskreislauf bildet. Im Rohrleitungssystem 2 ist eine Pumpe 3 angeordnet, mittels der eine ständige Strömung aufrechterhalten wird. In das Rohrleitungssystem 2 ist weiterhin ein Stellventil 4 sowie ein Manometer 5 eingebaut. Parallel zum Strömungskanal 1 ist ein Druck-Nebenschlußkreis 6 mit einem Regelventil 7 vorgesehen.

[0013] Im Strömungskanal 1 ist ein Strömungskörper 8, der vorzugsweise symmetrisch und tropfenförmig ausgebildet ist, um eine Drehachse 9 drehbeweglich angeordnet. Der Strömungskörper 8 ist hierbei so ausgebildet und angeordnet, daß er im wesentlichen nur seitlich vom strömenden Medium umflossen wird. Außerhalb des Strömungskanals 1 ist auf der Drehachse 9 ein Stellhebel 10 angeordnet. Der Stellhebel 10 ist hierbei über die Drehachse 9 starr mit dem Strömungskörper 8 verbunden. Dadurch werden die auf den Strömungskörper 8 wirkenden Stellkräfte nach außen übertragen. An dem Stellhebel 10 ist ein Gestänge 11 angelenkt, durch das das Regelventil 7 beeinflußt wird. Der Stellhebel 10 weist weiterhin eine Kulisse 13 auf, in der ein mit dem zugehörigen Einzelrad starr verbundenes Kopplungselement 14 beweglich angeordnet ist (siehe FIG 2). Wahlweise kann gleichzeitig über ein zusätzliches Gestänge 12 auch das Stellventil 4 im Rohrleitungssystem 2 beeinflußt werden (in FIG 1 gestrichelt dargestellt). Beidseitig symmetrisch zum Strömungskörper 8 sind im auslaßseitigen Teil des Strömungskanals 1 Druckrohrabgänge 15,16 vorgesehen, die mit einer Differenzdruckhydraulik 17 verbunden sind. Einlaßseitig ist im Strömungskanal 1 ein von außen steuerbares Strömungsleitelement 18 vorgesehen.

[0014] In dem in FIG 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Strömungskanal 1 in Richtung der Längsachse des Fahrzeugs angeordnet (Pfeil 19). Es sind jedoch auch andere Anordnungen des Strömungskanals denkbar. Durch die in FIG 1 dargestellte Anordnung des Strömungskanals 1 verläuft in vorteilhafter Weise die Richtung des strömenden Mediums parallel zur Längsachse des zugeordneten Fahrzeugteils.

[0015] Durch das strömende Medium wird bei einem Geradeaus-Lauf der Strömungskörper 8 in der gezeigten Stellung gehalten und übt auf diesen eine Richtungskraft aus. Diese Richtungskraft ist abhängig von der Durchflußmenge des strömenden Mediums. Diese kann durch das Stellventil 4 geändert werden, wodurch die Arbeitspunktlage für den Geradeaus-Lauf einstellbar ist. Sollten Schlingerbewegungen im Fahrzeug auftreten, kann durch das Strömungsleitelement 18 eine asymmetrische Aufteilung des strömenden Mediums im Strömungskanal 1 erzielt und damit eine von der Schlingerbewegung abhängige Vor- oder Nachspur des zugeordneten Einzelrades zur Stabilisierung des Geradeaus-Laufs eingestellt werden.

[0016] Bei Einlauf in einen Gleisbogen läuft das kurvenäußere Einzelrad mit seinem Spurkranz die Fahrkante des Schienenkopfes an. Ist die dabei am Spurkranz auftretende Anlaufkraft größer als die durch das strömende Medium erzielte Richtungskraft, dann stellt sich das Einzelrad aufgrund seiner horizontalen Drehbeweglichkeit in die Einlauftangente des Schienenbogens ein. Über das Kopplungselement 14 wird dabei die Radebenenstellung winkelgetreu auf den Strömungskörper 8 übertragen. Mit dem Verstellen des Strömungskörpers 8 wird über den Stellhebel 10 und das Gestänge 11 das Regelventil 7 betätigt. Dadurch wird der Druck-Nebenschlußkreis 6 geöffnet, was zu einer Reduzierung der Durchflußmenge im Strömungskanal 1 und damit zu einer Herabsetzung der Richtungskräfte am Strömungskörper 8 führt. Mit der Herabsetzung der Richtungskräfte tritt eine Entlastung des Spurkranz-Druckpunktes um die Stellkraftkomponente ein.

[0017] Zusätzlich oder alternativ zur Regelung der Richtungskraft über den Druck-Nebenschlußkreis 6 und das Regelventil 7 kann die Durchflußmenge auch direkt im Rohrleitungssystem 2 mittels des Stellventils 4 geregelt werden. Das Stellventil 4 ist hierzu über den Stellhebel 10 und das Gestänge 11 und 12 mit dem Strömungskörper 8 verbunden.

[0018] Die vorbeschriebenen Regelvorgänge werden nur wirksam, wenn eine vorgebbare Ausschwenktoleranz des Einzelrades überschritten wird. Dies erfolgt im Hinblick auf die Überlagerung eines um die Nulllage symmetrisch oszillierenden Ausschlages um einen Sinuslauf des Einzelrades zu simulieren.

[0019] Während der Kurvenfahrt treten aufgrund der Auslenkung des Strömungskörpers 8 innerhalb des Strömungskanals 1 unterschiedliche Druckverhältnisse auf. Zur ausgeschwenkten Seite des Strömungskörpers 8 hin entsteht hierbei proportional zu seiner Auslenkung ein höherer, auf der anderen Seite ein niedrigerer Druck. Diese unterschiedlichen Drücke werden über die Druckrohrabgänge 15 und 16 der Differenzdruckhydraulik 17 zugeführt. Über die Differenzdruckhydraulik 17 wird mittels eines Gestänges 20' das kurveninnere Einzelrad gelenkt.

[0020] In FIG 2 ist der durch die erfindungsgemäße Einzelrad-Steuervorrichtung ermöglichte Regelvorgang am Beispiel eines in eine Rechtskurve einlaufenden Radpaares dargestellt. Das linke Einzelrad ist hierbei das kurvenäußere, anlaufende Rad. Die Komponenten der zugeordneten Einzelrad-Steuervorrichtung, die mit denen in FIG 1 übereinstimmen, weisen die gleichen Bezugszeichen auf. Das rechte Einzelrad ist das kurveninnere Rad. Die entsprechenden Komponenten der zugehörigen Einzelrad-Steuervorrichtung erhalten die gleichen Bezugsziffern, wie die Komponenten der Einzelrad-Steuervorrichtung für das linke anlaufende Einzelrad; sie sind jedoch zur Unterscheidung durch eine Strichsignierung gekennzeichnet.

[0021] Zusätzlich weist jede Einzelrad-Steuervorrichtung eine Lenkwinkel-Korrekturvorrichtung auf, die im wesentlichen aus einem Differentialregler 21' sowie einem einseitig wirkenden Stellzylinder 22' besteht. Der Stellzylinder 22' ist mechanisch über ein Gestänge 23' mit dem Kopplungselement 14' verbunden und verstellt den Angriffspunkt des Kopplungselementes 14' in der Kulisse 13' in Richtung der Drehachse 9' des Strömungskörpers 8' (gestrichelt dargestellt). Dadurch wird bei gleichbleibendem linearen Weg der Differentialdruckhydraulik 17 der Winkelweg des Stellhebels 10' über das Gestänge 20' und das Kopplungselement 14' um einen bestimmten Betrag vergrößert. Die Anlenkung des Gestänges 20' bzw.20 an das jeweilige Einzelrad erfolgt über nicht näher bezeichnete Winkelhebel.

[0022] Von den beiden Lenkwinkel-Korrekturvorrichtungen für ein Radpaar ist in FIG 2 aus Übersichtlichkeitsgründen nur die Lenkwinkel-Korrekturvorrichtung für das rechte Einzelrad (das ist bei einer Rechtskurve das kurveninnere Rad) dargestellt. Die nicht dargestellte Lenkwinkel-Korrekturvorrichtung für das Durchfahren einer Linkskurve (linkes Einzelrad ist dann das kurveninnere Rad) ist auf analoge Weise der Einzelrad-Steuervorrichtung für das linke Einzelrad zugeordnet. Es wird also jeweils das kurveninnere Einzelrad eines Radpaares in seinem Stellwinkel korrigiert.

[0023] Zur Korrektur des Stellwinkels γ' des kurveninneren Einzelrades benötigt der Differentialregler 21' neben den fahrzeugspezifischen, im Rechner des Differentialreglers 21' gespeicherten Festwerten (Radaufstandsspur S_r und dem Radpaarabstand L) den sich jeweils einstellenden Stellwinkel γ des anlaufenden, kurvenäußeren Einzelrades. Diesen Stellwinkel γ erhält der Differentialregler 21' von einem Winkelschrittgeber des anlaufenden, kurvenäußeren Rades; im dargestellten Fall ist dies der Winkelschrittgeber 24. Er ist mit seinem gehäusefesten Teil auf den Strömungskanal 1 montiert und mit seinem Abnehmer mit der Drehachse 9 verbunden. Es wird nur der rechts- bzw. linksausschlagende Winkel des jeweils anlaufenden kurvenaußenseitigen Rades für die Korrekturrechnung des innenseitigen Rades ausgewertet. Bei Änderung der Fahrtrichtung des Fahrzeuges wird durch einen Fahrtrichtungsimpulsgeber der einzuwerfende Winkelbereich aktiv geschaltet.

[0024] Die Korrektur des Stellwinkels γ' um einen Nachstellwinkel ergibt den Lenkwinkel α für das kurveninnere Einzelrad. Der Lenkwinkel α wird im Rechner des Differentialreglers 21' durch folgende Rechenvorgänge ermittelt:




Lenkwinkel des kurveninneren Einzelrades

[0025] Der Stellwinkel γ' wird durch den Korrekturwinkel Δγ gemäß folgender Beziehung auf den Lenkwinkel α korrigiert:

[0026] Damit ist der Lenkwinkel α auf die Tangente des kleineren Radius der kurveninnenseitigen Schiene eingestellt. Der Differentialregler 21' beeinflußt den Stellzylinder 22' derart, daß die Lageveränderung des Kupplungselementes 14' in der Kulisse 13' nur um den Betrag erfolgt, der dem Korrekturwinkel Δγ entspricht.

[0027] Die beiden Strömungskanäle 1 und 1' sind über die Druckrohrabgänge 15 und 16, die Differenzdruckhydraulik 17, das Gestänge 20', das Kopplungselement 14' sowie über Druckrohrleitungen 25 und 26, die Differenzdruckhydraulik 17', dem Gestänge 20' und das Kopplungselement 14 miteinander kraftschlüssig verbunden.

[0028] Bei der in der FIG 2 dargestellten Rechtskurvenfahrt tritt über diese kraftschlüssige Verbindung eine servounterstützte Nachsteuerung des kurvenäußeren, anlaufenden Einzelrades auf. Durch die Einstellung des kurveninneren Einzelrades auf den Lenkwinkel α (der sich aus der Korrektur des Stellwinkels γ' ergibt) wird dieser über die Servosteuerung auch auf das kurvenäußere Einzelrad übertragen, wodurch der Spurkranzanlauf des kurvenäußeren Einzelrades beendet wird. Wenn die Stellwinkelkorrektur des inneren Einzelrades eine vorgebbare Einstelltoleranz überschreitet, dann wird durch einen Schiebeschalter 28, der am Gestänge 23' des Stellzylinders 22' angeordnet ist, über ein Schließventil 27 der Servokreislauf geschlossen und die Servounterstützung beendet, so daß eine weitere Übertragung des Lenkwinkels α nicht erfolgen kann. Die vorgebbare Einstelltoleranz wird durch den Einbauabstand des Schiebeschalters 28 in Bezug auf das Kopplungselement 14' und damit in Relation zum Korrekturwinkel Δγ bestimmt.

[0029] Die in FIG 2 beschriebene Verstellung des Angriffpunktes des Kopplungselementes 14' in der Kulisse 13' des Stellhebels 10' erfolgte hydraulisch über den Stellzylinder 22'. Anstatt einer hydraulischen Verstellung des Angriffspunktes kann auch eine elektrische Verstellung, beispielsweise mittels eines Schrittmotors mit Spindelantrieb angewandt werden. Der Differentialregler 21' gibt zu diesem Zweck nach der Verarbeitung der zugeführten Werte der Stellwinkel γ sowie der Druckverhältnisse im Strömungskanal 1 elektrische Stellimpulse für den Schrittmotor ab, der über den Spindelantrieb den Angriffspunkt des Kopplungselementes 14' in der Kulisse 13' des Stellhebels 10' entsprechend verstellt und damit den Korrekturwinkel Δγ bestimmt.

[0030] Die in den FIG 3 und 4 dargestellten Strömungskörper 8 sind ebenso wie der Strömungskörper in FIG 1 symmetrisch ausgebildet. An den beiden Seiten, die im wesentlichen vom Strömungsmedium umflossen sind, ist jeweils ein Leitwerkteil 29 und 30 (FIG 3) bzw. 31 und 32 (FIG 4) angeordnet. Aufgrund der symmetrischen Form des Strömungskörpers 8 sowie seiner symmetrischen Anordnung im Strömungskanal (siehe FIG 1) sind die beiden Leitwerkteile 29 und 30 bzw.31 und 32 ebenfalls symmetrisch angeordnet und ausgebildet. Durch die Leitwerkteile 29 bis 32 bleibt insbesondere auch während einer Schrägstellung des Strömungskörpers 8 (Verschwenken aus seiner Nullage heraus aufgrund der winkelgetreuen Übertragung der Radebenenstellung) die laminare Strömung entlang des Strömungskörpers 8 erhalten. Durch die Leitwerkteile 29 bis 32 wird die Wirbelbildung von dem (in Strömungsrichtung betrachtet) hinteren Ende des Strömungskörpers 8 nach außen (in Richtung der Innenseite des Strömungskanals 1) verlegt. Eine Berührung der Innenseite des Strömungskanals 1 durch den Strömungskörper 8 wird damit zuverlässig verhindert.

[0031] Die Form der Leitwerkteile 29 und 30 bzw.31 und 32 ist nicht auf die in FIG 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr kann in vorteilhafter Weise sowohl die Form der Leitwerkteile 29-32 als auch ihre Lage am Strömungskörper 8 sowie die Anzahl der benötigten Leitwerkteile dem jeweiligen Anwendungsfall (z.B. Form und Größe des Strömungskanals oder Art des strömenden Mediums) angepaßt werden (z.B. nach Art von Spoilern).

Ansprüche

1. Einzelrad-Steuervorrichtung für wenigstens ein horizontal drehbewegliches Einzelrad eines Fahrzeuges, insbesondere Schienenfahrzeuges, mit einer diesem zugeordneten Richtungsvorgabe-Einrichtung, die folgendes umfaßt:

a) Einen Strömungskanal (1,1') für ein strömendes Medium,

b) einen im Strömungskanal (1,1') in der Strömung schwenkbar angeordneten und mit dem Einzelrad gekoppelten Strömungskörper (8,8') für die Übernahme der Strömungsrichtung zwecks Übertragung auf das Einzelrad sowie

c) eine Einrichtung (4,6,7;4'6'7') zur Druck- und/oder Geschwindigkeitsänderung des strömenden Mediums, die aktiviert wird, wenn vom Einzelrad auf dem Strömungskörper (8,8') eine Richtungsänderungskraft ausgeübt wird.

2. Einzelrad-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Strömungskanal parallel zur Längsachse (19) des Fahrzeuges angeordnet ist.

3. Einzelrad-Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei Strömungskörper (8,8') und Einzelrad im Sinne einer winkelgleichen Verstellung von Radebenenlauffläche und Strömungskörper (8,8') miteinander gekoppelt sind.

4. Einzelrad-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Strömungskörper (8,8') entlang dem Strömungskanal (1,1') symmetrisch ausgebildet ist.

5. Einzelrad-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei dem Strömungskörper (8,8'), im Strömungskanal (1,1') eine, Strömungsleitanordnung (18) zugeordnet ist zur Vorgabe einer einseitigen Lageänderung des Strömungskörpers (8,8') für eine Vor- oder Nachspur und/ oder zur Überlagerung eines um die Nullage symmetrisch oszillierenden Ausschlages des angekoppelten Einzelrades.

6. Einzelrad-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Strömungsleitanordnung wenigstens ein von den Seitenbewegungen des Fahrzeuges steuerbares Strömungsleitelement (18) umfaßt.

7. Einzelrad-Steuervorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Strömungsleitanordnung zur Überlagerung eines um die Nulllage symmetrisch oszillierenden Ausschlages in vorgebbarer Konfiguration und Formgebung fest installierte Strömungsleitelemente umfaßt.

8. Einzelrad-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Einrichtung zur Druck- und/oder Geschwindigkeitsänderung des strömenden Mediums einen Druck-Nebenschlußkreis (6,6') umfaßt, der ein mit dem Strömungskörper (8,8') gekoppeltes und in Abhängigkeit von dessen Stellung aktivierbares Ventil (7,7') enthält.

9. Einzelrad-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit wenigstens zwei paarweise einander zugeordneten Einzelrädern mit zugehörigen strömungshydraulischen Richtungsvorgabe-Einrichtungen, wobei jedem Strömungskörper (8,8') eine Differenzdruckhydraulik (17,17') zur Steuerung des jeweiligen anderen Strömungskörpers (8,8') in Abhängigkeit vom Differenzdruck im Strömungskanal (1,1') zu beiden Seiten des Strömungskörpers (8,8') in dessen Auslenkbereich zugeordnet ist.

10. Einzelrad-Steuervorrichtung nach Anspruch 9, wobei jeder Differenzdruckhydraulik (17,17') eine vom Differenzdruck und vom Winkel des kurvenäußeren Einzelrades gesteuerte Lenkwinkel-Korrekturvorrichtung für das kurveninnere Einzelrad durch Änderung der mechanischen Übertragung von der Differenzdruckhydraulik (17,17') zum Strömungskörper (8,8') des kurveninneren Einzelrades zugeordnet ist.

11. Einzelrad-Steuervorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Lenkwinkel-Korrekturvorrichtung einen Winkelschrittgeber (24,24'), einen Differentialregler (21') sowie einen einseitig wirkenden Stellzylinder (22') umfaßt, und wobei dem Differentialregler (21') der Stellwinkel (γ) sowie der Differenzdruck des Strömungskanals (1) des kurvenäußeren Einzelrades zur Steuerung des einseitig wirkenden Stellzylinders (22') zugeführt wird, der mechanisch auf eine Kulissenanlenkung des Strömungskörpers (8') für das kurveninnere Rad arbeitet.

12. Einzelrad-Steuervorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Lenkwinkel-Korrekturvorrichtung elektrisch, vorzugsweise durch einen Schrittmotor mit Spindelantrieb, erfolgt und der Differentialregler (21') nach der Verarbeitung der zugeführten Werte der Stellwinkel (γ') sowie der Druckverhältnisse im Strömungskanal (1) des kurvenäußeren Einzelrades elektrische Stellimpulse für den Schrittmotor abgibt, der über den Spindelantrieb den Angriffspunkt des Kopplungselementes (14') der Kulisse (13') des Stellhebels (10') entsprechend verstellt und damit den Korrekturwinkel (Δγ) bestimmt.

13. Einzelrad-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Strömungskörper (8,8') einen aus dem Strömungskanal (1,1') herausgeführten Stellhebel (10,10') besitzt, der die Stellung des Strömungskörpers (8,8') nach außen überträgt.

14. Einzelrad-Steuervorrichtung nach Anspruch 12 und 13, wobei die Kulissenanlenkung am Stellhebel (10,10') erfolgt.

15. Einzelrad-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei am Strömungskörper (8) ein Leitwerk (29-32) zur Stabilisierung des Strömungsverlaufs vorgesehen ist.

16. Einzelrad-Steuervorrichtung nach Anspruch 15, wobei das Leitwerk (29-32) seitlich am Strömungskörper (8) angeordnet ist.

17. Einzelrad-Steuervorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, wobei ein symmetrisch ausgebildeter Strömungskörper (8) auf jeder Seite ein entsprechendes Leitwerkteil (29-32) aufweist.

18. Einzelrad-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei das Leitwerk wenigstens ein in Form eines Spoilers ausgebildetes Leitwerkteil (29-32) umfaßt.

Claims

1. Single-wheel control arrangement for at least one horizontally rotatable single wheel of a vehicle, in particular a rail vehicle, having a direction-selecting device which is associated with the latter, comprising the following:

a) a flow channel (1,1') for a flowing medium,

b) a flow body (8,8') which is arranged in the flow channel (1,1') such that it can be swung in the flow and which is coupled with the single wheel, for taking over the flow direction for the purpose of transmission to the single wheel, and also

c) a device (4,6,7; 4',6',7') for changing the pressure and/or velocity of the flowing medium, which device is activated when a direction-changing force is exerted on the flow body (8,8') by the single wheel.

2. Single-wheel control arrangement according to claim 1, in which the flow channel is arranged so as to be parallel to the longitudinal axis (19) of the vehicle.

3. Single-wheel control arrangement according to claim 1 or 2, in which the flow body (8,8') and the single wheel are coupled together for the purposes of equal-angle adjustment of the wheel plane contact surface and the flow body (8,8').

4. Single-wheel control arrangement according to one of the claims 1 to 3, in which the flow body (8,8') is formed so as to be symmetrical along the flow channel (1,1').

5. Single-wheel control arrangement according to one of the claims 1 to 4, in which a flow-guiding arrangement (18) is associated with the flow body (8,8') in the flow channel (1,1') for selecting a one-sided positional change of the flow body (8,8') for a toe-in or toe-out and/or for superimposing a symmetrical oscillating deflection of the coupled single wheel about the rest position.

6. Single-wheel control arrangement according to one of the claims 1 to 5, in which the flow-guiding arrangement comprises at least one flow-guiding element (18) which can be controlled by the lateral movements of the vehicle.

7. Single-wheel control arrangement according to claim 5 or 6, in which the flow-guiding arrangement for superimposing a deflection, oscillating symmetrically about the rest position, comprises fixedly installed flow-guiding elements of preselectable configuration and design.

8. Single-wheel control arrangement according to one of the claims 1 to 7, in which the device for changing the pressure and/or velocity of the flowing medium comprises a pressure shunt circuit (6,6') which contains a valve (7,7') which is coupled with the flow body (8,8') and which can be activated as a function of the position of the flow body.

9. Single-wheel control arrangement according to one of the claims 1 to 8, having at least two single wheels, which can be associated with each other in pairs, with accompanying hydraulic flow direction-selecting devices, in which there is associated with each flow body (8,8') a differential pressure hydraulic system (17, 17') for the control of the other respective flow body (8,8') as a function of the differential pressure in the flow channel (1,1') on both sides of the flow body (8,8') in the deflection range of the latter.

10. Single-wheel control arrangement according to claim 9, in which there is associated with each differential pressure hydraulic system (17,17') a steering angle-correcting arrangement, which is controlled by the differential pressure and by the angle of the single wheel on the outside curve, for correcting the steering angle for the single wheel on the inside curve by changing the mechanical transmission of the differential pressure hydraulic system (17,17') to the flow body (8,8') of the single wheel on the inside curve.

11. Single-wheel control arrangement according to claim 10, in which the steering angle-correcting arrangement comprises a shaft angle encoder (24,24'), a differential governor (21') and also an adjusting cylinder (22') acting on one side, and in which the adjusting angle (γ) and also the differential pressure of the flow channel (1) of the single wheel on the outside curve are supplied to the differential governor (21') for the control of the adjusting cylinder (22') which acts on one side and operates mechanically on a link coupling of the flow body (8') for the wheel on the inside curve.

12. Single-wheel control arrangement according to claim 10, in which the steering angle-correcting arrangement is effected electrically, preferably by means of a stepping motor with a spindle drive, and in which the differential governor (21') emits electrical adjusting pulses for the stepping motor after processing the supplied values of the adjusting angles (γ') and also the pressure ratios in the flow channel (1) of the single wheel on the outside curve, which motor, by way of the spindle drive, adjusts the point of application of the coupling element (14') of the link (13') of the adjusting lever (10') in a corresponding manner and therewith determines the correcting angle (Δγ).

13. Single-wheel control arrangement according to one of the claims 1 to 12, in which the flow body (8,8') has an adjusting lever (10,10') which projects out of the flow channel (1,1') and which transmits the position of the flow body (8,8') to the outside.

14. Single-wheel control arrangement according to claim 12 and 13, in which the link coupling is effected at the adjusting lever (10,10').

15. Single-wheel control arrangement according to claim 1, in which a stabiliser means (29-32) is provided on the flow body (8) for the stabilization of the course of the flow.

16. Single-wheel control arrangement according to claim 15, in which the stabiliser means (29-32) is arranged laterally on the flow body (8).

17. Single-wheel control arrangement according to claim 15 or 16, in which a symmetrically formed flow body (8) has a corresponding stabiliser portion (29-32) on each side.

18. Single-wheel control arrangement according to one of the claims 15 to 17, in which the stabiliser means comprises at least one portion (29-32) in the form of a spoiler.

Revendications

1. Dispositif de commande de roue indépendante pour au moins une roue indépendante, mobile horizontalement en rotation, d'un véhicule, notamment d'un véhicule sur rails, comportant un dispositif de prescription de direction, qui est associé à cette roue, et qui comprend ce qui suit :

a) un canal d'écoulement (1,1') pour un fluide en écoulement,

b) un corps d'écoulement (8,8') disposé de manière à pouvoir basculer dans l'écoulement à l'intérieur du canal d'écoulement (1,1') et accouplé à la roue individuelle, pour prendre en charge la direction d'écoulement, en vue d'une transmission à la roue individuelle, et

c) un dispositif (4,6,7;4',6',7') pour modifier la pression et/ou la vitesse du fluide en écoulement et qui est mis en action lorsqu'une force de changement de direction est appliquée par la roue individuelle au corps d'écoulement (8,8').

2. Dispositif de commande de roue individuelle suivant la revendication 1, dans lequel le canal d'écoulement est disposé parallèlement à l'axe longitudinal (19) du véhicule.

3. Dispositif de commande de roue individuelle suivant la revendication 1 ou 2, dans lequel le corps d'écoulement (8,8') et la roue individuelle sont accouplés entre eux, en vue d'un déplacement, sur un même angle, de la surface de roulement du plan de roue et du corps d'écoulement (8,8').

4. Dispositif de commande de roue individuelle suivant l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le corps d'écoulement (8,8') est agencé de manière à être symétrique le long du canal d'écoulement (1,1').

5. Dispositif de commande de roue individuelle suivant l'une des revendications 1 à 4, dans lequel un dispositif (18) de guidage de l'écoulement est associé au corps d'écoulement (8,8') dans le canal d'écoulement (1,1'), de manière à prédéterminer un changement unilatéral de position d'un côté du corps d'écoulement (8,8') pour un pincement avant ou un pincement arrière et/ou pour la superposition d'un braquage, qui oscille symétriquement par rapport à la position neutre, de la roue individuelle accouplée.

6. Dispositif de commande de roue individuelle suivant l'une des revendications 1 à 5, dans lequel le dispositif de guidage de l'écoulement comprend au moins un élément (18) de guidage de l'écoulement, qui peut être commandé par les déplacements latéraux du véhicule.

7. Dispositif de commande de roue individuelle suivant l'une des revendications 5 ou 6, dans lequel le dispositif de guidage de l'écoulement comprend, pour la superposition d'un braquage oscillant symétriquement autour de la position neutre, des éléments de guidage de l'écoulement installés de façon fixe selon une configuration et avec une forme pouvant être prédéterminées.

8. Dispositif de commande de roue individuelle suivant l'une des revendications 1 à 7, dans lequel le dispositif servant à modifier la pression et/ou la vitesse du fluide en écoulement comprend un circuit secondaire de pression (6,6'), qui comporte une vanne (7,7'), qui est accouplée au corps d'écoulement (8,8') et qui peut être mise en action en fonction de la position du corps d'écoulement.

9. Dispositif de commande de roue individuelle suivant l'une des revendications 1 à 8, comportant au moins deux roues individuelles associées entre elles par couples et auxquelles sont associés des dispositifs à écoulement hydraulique de prescription de la direction, et dans lequel à chaque corps d'écoulement (8,8') est associé un système hydraulique à pression différentielle (17,17') qui sert à commander l'autre corps d'écoulement respectif (8,8') en fonction de la pression différentielle dans le canal d'écoulement (1,1') des deux côtés du corps d'écoulement (8,8'), dans la zone de déviation de ce dernier.

10. Dispositif de commande de roue individuelle suivant la revendication 9, dans lequel à chaque système hydraulique à pression différentielle (17,17') est associé un dispositif de correction de l'angle de braquage, qui est commandé par la pression différentielle et par l'angle de la roue individuelle du côté extérieur de la courbe, et qui est prévu pour la roue individuelle du côté intérieur de la courbe, par modification de la transmission mécanique du système hydraulique à pression différentielle (17,17') au corps d'écoulement (8,8') de la roue individuelle du côté intérieur de la courbe.

11. Dispositif de commande de roue individuelle suivant la revendication 10, dans lequel le dispositif de correction de l'angle de braquage comprend un transmetteur de pas angulaire (24,24'), un régulateur différentiel (21') ainsi qu'un vérin de réglage (22') à simple effet, et dans lequel au régulateur différentiel (21') sont envoyés l'angle de réglage (g) ainsi que la pression différentielle du canal d'écoulement (1) de la roue individuelle du côté extérieur de la courbe, pour commander le vérin de réglage (22') à simple effet, qui agit mécaniquement sur une articulation à coulisse du corps d'écoulement (8') pour la roue du côté intérieur de la courbe.

12. Dispositif de commande de roue individuelle suivant la revendication 10, dans lequel le dispositif de correction de l'angle de braquage s'effectue électriquement, de préférence au moyen d'un moteur pas-à-pas par un dispositif d'entraînement à broche, et le régulateur différentiel (21') envoie, après le traitement des valeurs envoyées de l'angle de réglage (g') ainsi que du rapport des pressions dans le canal d'écoulement (1) de la roue individuelle du côté extérieur de la courbe, des impulsions électriques de réglage du moteur pas-à-pas, qui, au moyen du dispositif d'entraînement à broche, déplace de façon correspondante le point d'attaque de l'élément de couplage (14') de la coulisse (13') du levier de réglage (10') et détermine par conséquent l'angle de correction (Dg).

13. Dispositif de commande de roue individuelle suivant l'une des revendications 1 à 12, dans lequel le corps d'écoulement (8,8') possède un levier de réglage (10,10'), qui sort du canal d'écoulement (1,1') et qui transmet à l'extérieur la position du corps d'écoulement (8,8').

14. Dispositif de commande de roue individuelle suivant la revendication 12 ou 13, dans lequel l'articulation de la coulisse est réalisée sur le levier de réglage (10,10').

15. Dispositif de commande de roue individuelle suivant la revendication 1, dans lequel un mécanisme de guidage (29-32) servant à stabiliser le déroulement de l'écoulement est prévu sur le corps d'écoulement (8).

16. Dispositif de commande de roue individuelle suivant la revendication 15, dans lequel le mécanisme de guidage (29 à 32) est disposé latéralement sur le corps d'écoulement (8).

17. Dispositif de commande de roue individuelle suivant la revendication 15 ou 16, dans lequel un corps d'écoulement (8) symétrique comporte, de chaque côté, une partie correspondante (29-32) du mécanisme de guidage.

18. Dispositif de commande de roue individuelle suivant l'une des revendications 15 à 17, dans lequel le mécanisme de guidage comprend au moins une partie (29 à 32) ayant la forme d'un spoiler.

Zeichnung