Beschreibung
[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kompensation unerwünschter Lenkmomente
an angetriebenen oder gebremsten, einzeln aufgehängten Rädern von insbesondere Schienenfahr-Zeuge,
wobei
- dem jeweiligen Rad ein der an seinem Umfang als Antriebs- oder Bremskraft wirksamen
Radumfangskraft proportionales, durch Radumfangskraft und Lenkrollhalbmesser des betreffenden
Rades bestimmtes und dem Lenkmoment entgegengerichtetes Wendemoment von außen aufgeprägt
wird,
- die Übertragung der Antriebs- und Bremsmomente über ein in einer Hohlnabe des Rades
angeordnetes Planetengetriebe erfolgt,
- die Hohlnabe über ein oder mehrere Wälzlager auf einem um Lenkzapfen einer Achsbrücke
schwenkbaren Achsschenkel gelagert ist,
- zwischen der Achsbrücke und einem als Reaktionsteil abzustützenden Hohlrad des Planetengetriebes
eine in beiden Drehrichtungen wirksame, gelenkige Drehmomentabstützung angeordnet
ist.
[0002] Aus der EP-A-0 135 877 (Fig. 2) sind bei einem Schienenfahrzeug einzeln aufgehängte,
lenkbare Räder bekannt, wobei zwischen dem Berührpunkt des jeweiligen Rades mit der
Schiene und der fahrzeugseitigen Achse, um die das Rad lenkbar ist, ein Querabstand
(Lenkrollhalbmesser) besteht. Falls ein solches Rad angetrieben oder gebremst wird,
entstehen Umfangskräfte am Rad und daraus Längskräfte zwischen Rad und Schiene. Aus
diesen Längskräften und dem vorgenannten Lenkrollhalbmesser resultierende Lenkmomente
für das Rad sind vor allem dann unerwünscht, wenn - wie bei EP-A-0 135 877 - die Räder
bei Kurvenfahrt allein durch ihren Anlauf an der gebogenen Schiene gelenkt werden
sollen. Um solche Lenkmomente nicht wirksam werden zu lassen, ist es üblich, quer
zur Fahrtrichtung gegenüberliegende Räder durch eine Spurstange miteinander zu verbinden.
Wenn die Lenkmomente an gegenüberliegenden Rädern jedoch ungleich groß sind, gelingt
deren Ausschaltung mit Hilfe von Spurstangen nur teilweise.
[0003] Durch eine Vorrichtung mit den eingangs genannten gattungsgemäßen Merkmalen, die
aufgrund der DE-A-3 541 732 zum Stand der Technik gehören, ist eine bei jeder Umfangskraft
wirksame Kompensation des Lenkmomentes zu erreichen. Die Antriebs- und Bremsmomente
werden über ein Getriebe auf das Rad übertragen, wobei das am Getriebe unvermeidliche
Stützmoment dem jeweiligen Antriebs- oder Bremsmoment und der entstehenden Radumfangskraft
proportional und daher zur Aufhebung des Lenkmomentes bestens geeignet ist. Es können
also keine aus Radumfangkräften resultierende frei Lenkmomente, welche unerwünschte
Lenkbewegungen an angetriebenen oder gebremsten Rädern einleiten, entstehen. Bei der
Vorrichtung nach DE-A-3 541 732 sind insbesondere die Lagerung des als Reaktionsteil
abzustützenden Hohlrades innerhalb des Getriebes und das mehrteilige Hebelwerk für
die Drehmomentabstützung als nachteilig anzusehen, weil dadurch der bauliche Aufwand
erheblich ist und zuviel Platz benötigt wird.
[0004] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen
Art in ihrem Aufbau zu vereinfachen und im Hinblick auf einen möglichst geringen Raumbedarf
derart kompakt zu gestalten, daß eine Verwendung auch bei Rädern kleineren Durchmessers
möglich ist.
[0005] Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichenteil des Patentanspruches 1 angegebenen
Merkmale dadurch gelöst, daß das Hohlrad des Planetengetriebes mit Wälzlagern in der
Hohlnabe des Rades gelagert ist und die Drehmomentabstützung aus einer Gabel sowie
einem Hebel besteht, der einen von der Gabel umgriffenen Kugelkopf aufweist, wobei
einer dieser Teile - Gabel oder Hebel - an dem Hohlrad des Planetengetriebes und der
andere Teil an der Achsbrücke befestigt ist.
[0006] Eine alternative erfindungsgemäße Lösung der zugrundeliegenden Aufgabe besteht nach
dem Kennzeichenteil des Anspruches 2 darin, daß das Hohlrad des Planetengetriebes
mit Wälzlagern in der Hohlnabe des Rades gelagert ist und die Drehmomentabstützung
eine Kegelradverzahnung besitzt, bei der das eine Kegelrad bzw. ein Segment davon
mit dem Hohlrad und das andere Kegelrad bzw. ein Segment davon mit der Achsbrücke
verbunden ist.
[0007] Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die beiden
senkrecht zur Radachse stehenden Lenkzapfen für den Achsschenkel in einer zwischen
der Lagergruppe des Hohlrades und der Lagergruppe des Achsschenkels liegenden Ebene
angeordnet sind.
[0008] Die Vorteile der Erfindung liegen vor allem darin, daß die Vorrichtung zur Lenkmoment-Kompensation
einfach und platzsparend ausgebildet ist und bei allen Radgrößen verwendet werden
kann, was bisher nicht möglich war; außerdem wird auf ein aufwendiges Hebelwerk verzichtet,
um die Momente gegeneinander zu schalten.
[0009] Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, die in
den Figuren I und II jeweils schematisch dargestellt sind. In beiden Figuren sind
gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
[0010] Der Antrieb des Schienenrades 11 erfolgt über ein in das Rad integriertes Planetengetriebe.
Dabei hat das Rad 11 eine Hohlnabe 12, über dies es unter Zwischenschaltung von zwei
Wälzlagern 13 auf einen Achsschenkel 14 gelagert ist, der seinerseits durch Wälzlager
15 um etwa senkrecht zur Radachse stehende Lenkzapfen 16 an einer Achsbrücke 26 des
Fahrwerkrahmens 17 schwenkbar befestigt ist. In der Hohlnabe 12 ist außerdem mit Wälzlagern
18 das Hohlrad 19 eines Planetengetriebes angeordnet, welches mit den Planetenrädern
20 kämmt. Die Planetenräder 20 sind mit Wälzlagern 21 auf dem mit der Hohlnabe 12
verbundenen Planetenradträger 22 gelagert und kämmen mit dem Zentralrad 23. Das Zentralrad
23 ist über Kupplungselemente und eine Kardangelenkwelle 24 mit der Antriebswelle
25 verbunden, die innerhalb der Achsbrücke 26 verläuft. Die Lenkzapfen 16 und damit
die Schwenkachse des Achsschenkels 14 liegen in einer Ebene, die sich zwischen der
Lagergruppe 18 des Hohlrades 19 und der Lagergruppe 13 des Rades 11 auf dem Achsschenkel
14 erstreckt.
[0011] Zwischen dem Hohlrad 19 des Planetengetriebes und der Achsbrücke 26 ist nach Fig.
I eine in zwei Richtungen wirksame Drehmomentabstützung in Form eines Gabelstückes
27 und eines Hebels 28 angeordnet, wobei das Gabelstück 27 einen Kugelkopf des Hebels
28 umgreift. Das Stützmoment wird durch diese Wirkverbindung auf die Achsbrücke 26
übertragen.
[0012] Eine andere Möglichkeit der Drebmomentabstützung ist in Fig. II dargestellt, wonach
ein Kegelzahnrad 29 bzw. ein Segment davon mit der Achsbrücke 26 und ein anderes Kegelzahnrad
30 bzw. ein Segment davon mit dem abzustützenden Hohlrad 19 verbunden sind. Die Drehmomentabstützung
kann auch aus insgesamt drei Nocken (nicht gezeichnet) bestehen, von denen zwei Nocken
an der Achsbrücke 26 angeordnet sind und der dritte Nocken, der am Hohlrad 19 befestigt
ist, zwischen die beiden Nocken der Achsbrücke 26 greift.
[0013] Der Planetenradträger 22 ist mit dem Rad 11 verbunden, wohingegen das Hohlrad 19
des Planetengetriebes über die Drehmomentabstützung 27, 28 bzw. 29, 30 mit der Achsbrücke
26 verbunden ist und deshalb zu den nicht drehenden Teilen des Planetengetriebes gehört.
Über die Antriebswelle 25 wird ein Drehmoment auf das Zentralrad 23 übertragen, welches
ein Antriebs- oder ein Bremsmoment sein kann. Das am Hohlrad 19 auftretende, zum Antriebs-
oder Bremsmoment proportionale Stützmoment erzeugt in den Wirkflächen der Drehmomentabstützung
27, 28 bzw. 29, 30 eine Umfangskraft, die mit ihrem Hebelarm zur Mittelachse der Lenkzapfen
16 ein Kompensationsmoment erzeugt, welches dem aus Radumfangskraft und Lenkrollhalbmesser
gebildeten Lenkmoment entgegenwirkt.
1. Vorrichtung zur Kompensation unerwünschter Lenkmomente an angetriebenen oder gebremsten,
einzeln aufgehängten Rädern (11) von insbesondere Schienenfahrzeugen, wobei
- dem jeweiligen Rad (11) ein der an seinem Umfang als Antriebs- oder Bremskraft wirksamen
Radumfangskraft proportionales, durch Radumfangskraft und Lenkrollhalbmesser des betreffenden
Rades bestimmtes und dem Lenkmoment entgegengerichtetes Wendemoment von außen aufgeprägt
wird,
- die Übertragung der Antriebs- und Bremsmomente über ein in einer Hohlnabe (12) des
Rades (11) angeordnetes Planetengetriebe erfolgt,
- die Hohlnabe (12) über ein oder mehrere Wälzlager (13) auf einem um Lenkzapfen (16)
einer Achsbrücke (26) schwenkbaren Achsschenkel (14) gelagert ist,
- zwischen der Achsbrücke (26) und einem als Reaktionsteil abzustützenden Hohlrad
(19) des Planetengetriebes eine in beiden Drehrichtungen wirksame, gelenkige Drehmomentabstützung
angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlrad (19) des Planetengetriebes mit Wälzlagern
(18) in der Hohlnabe (12) des Rades (11) gelagert ist und die Drehmomentabstützung
aus einer Gabel (27) sowie einem Hebel (28) besteht, der einen von der Gabel (27)
umgriffenen Kugelkopf aufweist, wobei einer dieser Teile - Gabel (27) oder Hebel (28)
- an dem Hohlrad (19) des Planetengetriebes und der andere Teil an der Achsbrücke
(26) befestigt ist.
2. Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Hohlrad (19) des Planetengetriebes mit Wälzlagern (18) in der Hohlnabe (12) des Rades
(11) gelagert ist und die Drehmomentabstützung eine Kegelradverzahnung besitzt, bei
der das eine Kegelrad (30) bzw. ein Segment davon mit dem Hohlrad (19) und das andere
Kegelrad (29) bzw. ein Segment davon mit der Achsbrücke (26) verbunden ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden senkrecht
zur Radachse stehenden Lenkzapfen (16) für den Achsschenkel (14) in einer zwischen
der Lagergruppe (18) des Hohlrades (19) und der Lagergruppe (13) des Achsschenkels
(14) liegenden Ebene angeordnet sind.
1. Device to provide compensation for unintended steering moments on driven or braked,
individually suspended wheels (11) of, in particular, rail vehicles, in which
- the particular wheel (11) has, externally imposed on it, a turning moment proportional
to the wheel peripheral force effective at its periphery (as a driving force or braking
force) determined by the wheel peripheral force and the steering rolling radius of
the wheel concerned and directed against the steering moment,
- the transmission of the driving and braking moments takes place by means of an epicyclic
gear located in a hollow hub (12) of the wheel (11),
- the hollow hub (12) is supported by means of one or a plurality of rolling contact
bearings (13) on a stub axle (14) which can be pivoted about steering trunnions (16)
of an axle bridge (26),
- an articulated torque support effective in both rotational directions is located
between the axle bridge (26) and a internal gear wheel (19) of the epicyclic gear
which, as the reaction part, has to be supported
characterised in that the internal gear wheel (19) of the epicyclic gear is supported
by means of rolling contact bearings (18) in the hollow hub (12) of the wheel (11)
and the torque support consists of a fork (27) and a lever (28) which has a spherical
head encompassed by the fork (27), one of these parts - fork (27) or lever (28) -
being fastened to the internal gear wheel (19) of the epicyclic gear and the other
part to the axle bridge (26).
2. Device according to the preamble of Claim 1, characterised in that the internal gear
wheel (19) of the epicyclic gear is supported by means of rolling contact bearings
(18) in the hollow hub (12) of the wheel (11) and the torque support has a bevel gear
in which one bevel wheel (30) or a segment of it is connected to the internal gear
wheel (19) and the other bevel wheel (29) or a segment of it is connected to the axle
bridge (26).
3. Device according to Claim 1 or 2, characterised in that the two stub axle (14) steering
trunnions (16) at right angles to the wheel axis are arranged in a plane located between
the bearing group (18) of the internal gear wheel (19) and the bearing group (13)
of the stub axle (14).
1. Dispositif pour la compensation de moments de guidage indésirables survenant sur des
roues (11) entraînées ou freinées, suspendues individuellement en particulier de véhicules
sur rails, où
- est imprimé à la roue (11) entrant en ligne de compte, de par l'extérieur, un moment
d'inflexion de marche, proportionnel à la force agissant sur son pourtour sous forme
de force d'entraînement ou de freinage, déterminé par la force agissant sur le pourtour
de la roue et le rayon de pivotement du chemin de roulement de la roue concernée et
orienté dans le sens contraire de celui du moment de guidage,
- la transmission des moments d'entraînement et de freinage a lieu par l'intermédiaire
d'un mécanisme épicycloïde logé dans un moyeu creux (12) de la roue (11),
- le moyeu creux (12) est disposé en palier sur une fusée d'essieu (14) pouvant pivoter
autour de pivots de direction (16) d'un pont d'essieu (26) par l'interrmédiaire d'un
ou plusieurs roulements (13).
- entre le pont d'essieu (26) et une roue creuse (19) devant être appuyée en tant
que partie réactionnelle de l'engrenage épicylcoïdal, est placé un dispositif d'appui
du moment rotatif articulé, actif dans les deux sens de rotation,
caractérisé par le fait que la roue creuse (19) de l'engrenage épicycloïdal tourne
dans des roulements à billes (18) dans le moyeu creux (12) de la roue (11) et que
l'appui du moment rotatif comprend une fourche (27), ainsi qu'un levier (28), présentant
une tête sphérique entourée par la fourche (27), l'une de ses parties - fourche (27),
ou levier (28)- est fixée sur la roue creuse (19) de l'engrenage épicycloïdal et l'autre
sur le pont d'essieu (26).
2. Dispositif suivant le préamble de la revendication 1, caractérisé par le fait que
la roue creuse (19) de l'engrenage épicycloïde est placée dans des roulements (18)
dans le moyeu creux (12) de la roue (11) et que l'appui du moment rotatif possède
une denture de pignon conique , où l'un des pignons coniques (30), respectivement,
l'un de ses segments, est relié à la roue creuse (19) et l'autre Pignon conique (29),
respectivement, un de ses segments est relié au pont d'essieu (26).
3. Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que les deux pivots
de direction (16), perpendiculaires à l'essieu, sont disposés, pour la fusée d'essieu
(14), dans un plan situé entre le groupe de roulements (18) de la roue creuse (19)
et le groupe de roulements (13) de la fusée d'essieu (14).