CH577402A5 - Curved support for guided vehicle wheels - has curved elongate surfaces on tunnel wall to hold vehicle wheels - Google Patents

Description

  
 



   Die Erfindung betrifft eine Abstützvorrichtung für einen fortbewegenden Körper, die mit einer oder mehreren Schienen zusammenwirkende Führungsglieder, insbesondere Räder, besitzt.



   Die übliche Kombination Rad/Schiene ist ein bewährtes Prinzip zur mechanischen Fortbewegung. Die Bewegung des Laufrades ist durch Translation und Rotation gekennzeichnet.



  Mit der Rotation ist in die Bewegung ein Drehmoment eingebracht. Die jüngste Forschung befasst sich ernsthaft mit den hieraus resultierenden Grenzfragen.



   Beim Stand der heutigen Technik werden mit der Kombination Rad/Schiene im Eisenbahnwesen Spitzengeschwindigkeiten von rund 300 km/h erreicht. Die Entwicklungsrichtungen spurgeführter Schienentechnik sind vielseitig. Grundlegende Erörterungen zum neuesten Stand der anstehenden Problematik finden sich in der Literatur u.a.:   ((Transportsysteme    heute und   sorgen ,    E. Bahke, 1973;  Ballistik , Kutterer, 1959;  Internal   Ballistics      ofSolid-Fuel    Rockets , Wimpress, 1950.



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den geringen Rollwiderstand des Rades optimal zu nutzen.



   Gemäss der Erfindung wird bei einer Abstützvorrichtung der eingangs erwähnten Art diese Aufgabe dadurch gelöst, dass zur Halterung der Führungsglieder Radträger dienen, die während der Fortbewegung des Körpers rotieren oder sich hin- und herbewegen und zwar so, dass jedes Rad abwechselnd in und ausser Eingriff mit der bzw. den Gleitschienen gebracht wird, wobei die Radträger motorisch oder durch freiwerdende Kräfte aus der Fahrgeschwindigkeit bewegt werden.



   Mit dieser Abstützvorrichtung werden die Gleiteigenschaften des Rades optimiert indem die Räder zusätzlich zur Translation und Rotation eine weitere kontinuierliche und der jeweiligen Fahrgeschwindigkeit angepasste Bewegung erhalten. Zu diesem Zweck können die Räder an selbständigen oder sektionsweise bewegbaren Radträgern gelagert sein, die am fortbewegbaren Körper montiert sind. Vorzugsweise werden die Radträger rotierbar an einer Längsachse, die parallel zum Schienenweg am bewegten Körper gelagert ist, angeordnet, so dass die Räder mit einer als Hohlschiene ausgeformten Gleitschiene zusammenwirken können. Daneben kann auch Hub- oder Pendelbewegung durch entsprechende Radträger den abwechselnden Schienenkontakt einer Mehrzahl von Rädern auslösen; diese Ausformung eignet sich speziell zur Stromzuführung.

  Bedarfsweise können sich hier anstelle der Räder übliche Kufen oder Schleifkontakte bewähren. Die Ausformung im einzelnen ist von der Belastung abhängig. Die Transportlast des bewegten Körpers oder z.B. der Andruck bei Oberleitungen oder bei Stromzuführung können jeweils von den im Schieneneingriff befindlichen Rädern, Kufen oder Schleifkontakten getragen werden. Die Gesamtzahl der Räder am Fahrwerk wird zweckmässigerweise gemäss den Belastungsanforderungen, und zwar entsprechend den Relationen zwischen Einsatz- und Durchlaufphase, gegenüber der konservativen Rad- Schienenführung erhöht.



   Die Abstützvorrichtung kann dank der hervorragenden Gleiteigenschaften vielseitigste Anwendung finden. Verbesserungen können in der Gleitlagertechnik und speziell bei Transportanlagen erreicht werden. Anwendungsgebiete sind vor allem Maschinenbau, technische Transportanlagen, Fahrzeug- sowie Eisenbahnbau und Startanlagen. Es sind auch ballistische Anwendungen denkbar.



   Eine Verwendung der Abstützvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass mehrere solcher Abstützvorrichtungen am bewegten Körper in Bewegungsrichtung angeordnet sind und dass eine entsprechende Anzahl von komplementären Gleitschienen symmetrisch oder asymmetrisch horizontal oder rund um den bewegbaren Körper in Bewegungsrichtung angeordnet sind.



   Im folgenden wird anhand einer beigegebenen Zeichnung ein spezielles Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 schematische Seitenansicht eines Eisenbahnfahrzeuges, das von drei in einer Tunnelröhre angeordneten Führungsschienen geleitet ist;
Fig. 2 schematischer Querschnitt zu Fig. 1;
Fig. 3 im grösseren Massstab ein Detail zu Fig. 2.



   Das in der Zeichnung dargestellte Eisenbahnfahrzeug besteht aus starren   Fahrzeugzellen    1, die über elastische   Binde-    glieder miteinander verbunden sind. Zum Führen dieses Fahrkörpers sind in einer Tunnelröhre 2 dreieckförmig drei Gleitschienen 3 mit dem Profil der Hohlschiene angeordnet. Mit diesen Schienen wirken Räder 4 zusammen, die an Radträgern 8 gelagert sind, welche ihrerseits um zu den Schienen 3 paral   leleAchsen    5 drehbar sind. Im dargestellten Beispiel sind am Radträger 8 jeweils vier Räder 4 sternförmig angeordnet, welche mit der zur Radträgerachse 5 koaxialen, zylindersektorförmigen Oberfläche der Schiene 3 zusammenwirken. Die Radträgerachse 5 wird am Fahrzeug mit üblichen federnden Stützen 7 drehbar gelagert.



   Als Prinzip zur Minderung der Reibungswärme wurde die Wechselführung erkannt. Dieses Prinzip beruht darauf, dass der konventionelle Rad - Schienekontakt in geregelten Zeitintervallen unterbrochen wird. Die Räder 4 sind also abwechselnd einer Einsatz- bzw. Erhitzungsphase und einerRast- bzw.



  Kühlphase ausgesetzt. Beim gezeichneten Ausführungsbeispiel löst eine Einsatzphase mit Schienenberührung (ca. 25%) eine Kühlphase von ca. 75% ab. Zeitlich und räumlich ist der   Ph asen ablauf regulierbar    und anpassungsfähig.



   Im zeichnerischen Ausführungsbeispiel ist die Gleitschiene als Führungsschiene der Räder angelegt. Die zu den Radträgerachsen 5 parallel angeordneten Gleitschienen sind im Querschnitt zylindersektorförmig, also Hohlschienen 3. Diese Hohlschiene 3 als angepasste Gleitschiene für die wechselweise einsetzenden Räder 4 kann mit gedrallten Zügen bzw.



  stehenbleibenden Rippen 6 profiliert sein, wie selbe in der Ballistik für Rohre oder in der Getriebelehre für   Schraubge-    triebe üblich sind. Es ist dabei nicht unbedingt erforderlich, dass diese Züge bzw. Rippen durchlaufend sind, vielmehr können selbe auch unterbrochen sein. Durch die stehenbleibenden Rippen in der Oberfläche der Hohlschiene im Wechsel mit den vertieften, schraubenförmigen Zügen und der möglichen Unterbrechung derselben können drei Aufgaben erfüllt werden: 1) Durch die sekundäre Profilierung kann ein zeitweise frei schwebendes Gleiten ohne Reibungskontakt zwischen
Schiene und Rad auch in der Einsatzphase möglich wer den; 2) Es tritt eine Erhöhung der Richtungsstabilität ein; 3) Durch den einsetzenden Drall erhält die Radträgerachse 5 einen freilaufenden Selbstantrieb und Hilfsschub.

 

   Diese physikalischen Überlegungen werden bezüglich des erkannten Selbstantriebs eingeschränkt, denn maschineller Antrieb der Radträgerachse mittels Elektromotor o.ä. ist möglicherweise - besonders im unteren Geschwindigkeitsbereich unentbehrlich.



   Die Anzahl der Gleitschienen und der dazugehörigen Komplementäreinrichtungen am bewegbaren Körper ist an sich beliebig. Das Optimum der Spurführung ist die Verwendung dreier   Hohlschienen    - linksseitig, rechtsseitig und Oberleitung-, weil die Dreiecksanordnung die technisch zuverlässigste Lösung anbietet. Grundsätzlich wird man eingedenk des Primats der Wirtschaftlichkeit Erwägungen einer Hohlschienenbeschränkung bis zum Minimum des Einschienen  systems nachgeben. Bei gestreckter Trassenführung ist auch das monorail-System keineswegs zu verwerfen, weil sich der Raumbedarf der Spurführungseinrichtungen auf ein Objekt konzentriert.



   Zu den technischen Ausführungsmöglichkeiten wird des Weiteren erläutert:
Beim Stand der heutigen Technik bieten sich für Vorrichtungen eines die Reibungswärme abmindernden abwechselnden Radeinsatzes zahlreiche Ausführungsmöglichkeiten an.



  Neben vielfältiger Anordnung von einer längs angeordneten Radträgerachse 5 aus kann ebenso die konventionelle Querachse, ergänzt durch mögliche   P arallelschaltungen,    Lösungswege bringen. Beim Verzicht auf grössere Achsialsysteme können einzelne oder sektionsgerecht zusammenhängende Räder auch an spezifischer   Einzelradaufhängung    mit der Fahrzeugzelle bzw. dem bewegten Körper verbunden sein.



  Weitere Lösungsbeispiele erfüllen hubgeschaltete Räder, deren Phasengang durch Exzenterscheiben oder Nocken geregelt wird, so dass genaue Rasten erreicht werden. Es ist Aufgabe der Getriebetechnik, entsprechende Kurvengetriebe zu berechnen, die allerdings keinen Erfindungsspielraum mehr beinhalten, sondern routinierte Entwurfsarbeit verlangen.



  Auch wird als bekannt vorausgesetzt, dass unter den Kurbelgetrieben z.B. Geradschubkurbeln zur Minderung von Nachteilen des Kurvengetriebes (Verschleiss, Dichtungsmängel) Variationen anbieten, mit denen die vorgeschlagene Vorrichtung einer Wechselführung verfeinert und komplizierter gelöst werden kann.



   Im Rahmen wahlweiser Ausführungsmöglichkeiten wird die Variationsbreite möglicher Winkelstellungen der Räder zueinander und die Wahlfreiheit in deren Anzahl aufgeführt.



  Als Beispiel wird erwähnt, dass an einem Ausgangspunkt der Radträgerachse 5 statt vier ebenso auch acht oder nur zwei Räder angeordnet sein können und dass deren Anstellwinkel und Staffelung zueinander zweckentsprechend beliebig sein kann. Die Vollständigkeit der Ausführungsbeispiele kann schliesslich durch Hinweis auf Hubvorrichtungen oder auf hin- und herbewegte Zu- bzw. Wegführung der Räder seitlich oder schienenparallel abgerundet werden, womit das Prinzip und der Erfolg der Wechselführung variabel und vielgestaltig erreicht werden. Zur Erzielung optimaler Laufruhe und geringsten Materialverschleisses kann die grösstmögliche   Stetig-    keit der Umlaufgeschwindigkeit der im aussetzenden, also unterbrochenen Spurkontakt laufenden Räder geregelt sein.



  Auch können Räder da, wo keine Lasten abgestützt werden und sich die Funktion der Gleitanlage des bewegbaren Körpers auf Kontaktherstellung beschränkt, durch Gleitkufen oder Schleifkontakte ersetzt sein. Soweit die Erfindung nur während Startvorgängen verwendet wird, ist ebenfalls Patentschutz in den Ansprüchen hergestellt.



   Eine weitere Ausführungsform ist möglich, bei dem die Räder durch Kufen, bzw. Schleifkontakte ersetzt sind, wodurch insbesondere die Stromzuführung in hohen Geschwindigkeitsbereichen ermöglicht, bzw. verbessert werden kann.



   Die durch aufgezeigte Erfindung erzielbaren Vorteile werden in erster Linie in einer Verringerung von Reibungswärme dank gesteigerter Räderzahl gesehen. Der Rollwiderstand ist lastabhängig. Durch den Phasenablauf des beschriebenen wechselweisen Eingreifens und Abhebens in bzw. von der Gleitschiene folgt   fürjedes      Einzelradjeweils    eine Last- bzw.



  eine Durchlaufphase. Während der Durchlaufphase kann das Radlager kühlen. Daneben kann die Gleitschiene mit konkaver Innenfläche die Richtungsstabilität und bei entsprechender hochgezogener Ausführung die Seitenführung verbessern. Die Aktivierung der Innenprofilierung, die durch schraubenförmig verlaufende langgezogene erhöhte Rippen bzw. vertiefte Züge gekennzeichnet ist, kann zur selbständigen tragenden Grösse gesteigert werden.



   PATENTANSPRUCH I
Abstützvorrichtung für einen fortbewegbaren Körper   1),    die mit einer oder mehreren Schienen (3) zusammenwirkende Führungsglieder (4) besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass zur Halterung der Führungsglieder (4) Träger (8) dienen, die während der Fortbewegung des Körpers (1) rotieren oder sich hinund herbewegen und zwar so, dass jedes Führungsglied (4) abwechselnd in und ausser Eingriff mit der bzw. den Gleitschienen (3) gebracht wird, wobei die Träger (8) motorisch oder durch freiwerdende Kräfte aus der Fahrgeschwindigkeit bewegt werden.



   UNTERANSPRÜCHE
1. Abstützvorrichtung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsglieder als Räder (4) und die Träger als Radträger (8) ausgebildet sind.



   2. Abstützvorrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die   Radträger (8)    an Achsen (5) umlaufend bewegbar sind
3. Abstützvorrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass hin- und herbewegte Radträger (8) im abgestützten Hubraum durch Exzenterscheiben, Nocken oder Kurbeln angetrieben werden.



   4. Abstützvorrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abheben und Aufsetzen der in den Radträgern (8) gehaltenen   Räder (4)    elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch steuerbar ist.



   5. Abstützvorrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Radträger (8) in Sektionen zusammengefasst und radial an der Radträgerachse (5) angeordnet sind und dass die Radträger (8) dieser Sektionen in verschiedener Winkelstellung und periodisch aufeinander folgen.



   6. Abstützvorrichtung nach einem der Unteransprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Umdrehungsgeschwindigkeit der Räder (4) durch technische Hilfsvorrichtungen reguliert wird.



   7. Abstützvorrichtung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der Schiene zusammenwirkende Führungsglieder als Kufen bzw. Schleifkontakte ausgebildet sind.



   8. Abstützvorrichtung nach einem der Unteransprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiene (3) im Zusammenwirken mit den um eine rotierende Längsachse (5) angeordneten Radträgern (8) mit konkavem Innenquerschnitt ausgeformt ist und als Hohlschiene (3) auch die Seitenführung übernimmt.



   9. Abstützvorrichtung nach Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlschiene (3) mit langgezogenen, erhöhten Rippen bzw. vertieften Zügen (6), die schraubenförmig verlaufen, profiliert ist.

 

   10. Abstützvorrichtung nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Züge Unterbrechungen aufweisen.



   11. Abstützvorrichtung nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsvorrichtungen nach dem Prinzip der Fliehkraftregelung arbeiten.



   PATENTANSPRUCH II
Verwendung der Abstützvorrichtung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere solcher Abstützvorrichtungen am bewegten Körper (1) in Bewegungsrichtung angeordnet sind und dass eine entsprechende Anzahl von komplementären Gleitschienen (3) symmetrisch oder asymmetrisch horizontal oder rund um den bewegbaren   Körper (1)    in   B ewegungsrichtung    angeordnet sind.

**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.



   

Claims (1)

1. **WARNUNG** Anfang CLMS Feld konnte Ende DESC uberlappen **. systems nachgeben. Bei gestreckter Trassenführung ist auch das monorail-System keineswegs zu verwerfen, weil sich der Raumbedarf der Spurführungseinrichtungen auf ein Objekt konzentriert.

   Zu den technischen Ausführungsmöglichkeiten wird des Weiteren erläutert: Beim Stand der heutigen Technik bieten sich für Vorrichtungen eines die Reibungswärme abmindernden abwechselnden Radeinsatzes zahlreiche Ausführungsmöglichkeiten an.

   Neben vielfältiger Anordnung von einer längs angeordneten Radträgerachse 5 aus kann ebenso die konventionelle Querachse, ergänzt durch mögliche P arallelschaltungen, Lösungswege bringen. Beim Verzicht auf grössere Achsialsysteme können einzelne oder sektionsgerecht zusammenhängende Räder auch an spezifischer Einzelradaufhängung mit der Fahrzeugzelle bzw. dem bewegten Körper verbunden sein.

   Weitere Lösungsbeispiele erfüllen hubgeschaltete Räder, deren Phasengang durch Exzenterscheiben oder Nocken geregelt wird, so dass genaue Rasten erreicht werden. Es ist Aufgabe der Getriebetechnik, entsprechende Kurvengetriebe zu berechnen, die allerdings keinen Erfindungsspielraum mehr beinhalten, sondern routinierte Entwurfsarbeit verlangen.

   Auch wird als bekannt vorausgesetzt, dass unter den Kurbelgetrieben z.B. Geradschubkurbeln zur Minderung von Nachteilen des Kurvengetriebes (Verschleiss, Dichtungsmängel) Variationen anbieten, mit denen die vorgeschlagene Vorrichtung einer Wechselführung verfeinert und komplizierter gelöst werden kann.

   Im Rahmen wahlweiser Ausführungsmöglichkeiten wird die Variationsbreite möglicher Winkelstellungen der Räder zueinander und die Wahlfreiheit in deren Anzahl aufgeführt.

   Als Beispiel wird erwähnt, dass an einem Ausgangspunkt der Radträgerachse 5 statt vier ebenso auch acht oder nur zwei Räder angeordnet sein können und dass deren Anstellwinkel und Staffelung zueinander zweckentsprechend beliebig sein kann. Die Vollständigkeit der Ausführungsbeispiele kann schliesslich durch Hinweis auf Hubvorrichtungen oder auf hin- und herbewegte Zu- bzw. Wegführung der Räder seitlich oder schienenparallel abgerundet werden, womit das Prinzip und der Erfolg der Wechselführung variabel und vielgestaltig erreicht werden. Zur Erzielung optimaler Laufruhe und geringsten Materialverschleisses kann die grösstmögliche Stetig- keit der Umlaufgeschwindigkeit der im aussetzenden, also unterbrochenen Spurkontakt laufenden Räder geregelt sein.

   Auch können Räder da, wo keine Lasten abgestützt werden und sich die Funktion der Gleitanlage des bewegbaren Körpers auf Kontaktherstellung beschränkt, durch Gleitkufen oder Schleifkontakte ersetzt sein. Soweit die Erfindung nur während Startvorgängen verwendet wird, ist ebenfalls Patentschutz in den Ansprüchen hergestellt.

   Eine weitere Ausführungsform ist möglich, bei dem die Räder durch Kufen, bzw. Schleifkontakte ersetzt sind, wodurch insbesondere die Stromzuführung in hohen Geschwindigkeitsbereichen ermöglicht, bzw. verbessert werden kann.

   Die durch aufgezeigte Erfindung erzielbaren Vorteile werden in erster Linie in einer Verringerung von Reibungswärme dank gesteigerter Räderzahl gesehen. Der Rollwiderstand ist lastabhängig. Durch den Phasenablauf des beschriebenen wechselweisen Eingreifens und Abhebens in bzw. von der Gleitschiene folgt fürjedes Einzelradjeweils eine Last- bzw.

   eine Durchlaufphase. Während der Durchlaufphase kann das Radlager kühlen. Daneben kann die Gleitschiene mit konkaver Innenfläche die Richtungsstabilität und bei entsprechender hochgezogener Ausführung die Seitenführung verbessern. Die Aktivierung der Innenprofilierung, die durch schraubenförmig verlaufende langgezogene erhöhte Rippen bzw. vertiefte Züge gekennzeichnet ist, kann zur selbständigen tragenden Grösse gesteigert werden.

   PATENTANSPRUCH I Abstützvorrichtung für einen fortbewegbaren Körper 1), die mit einer oder mehreren Schienen (3) zusammenwirkende Führungsglieder (4) besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass zur Halterung der Führungsglieder (4) Träger (8) dienen, die während der Fortbewegung des Körpers (1) rotieren oder sich hinund herbewegen und zwar so, dass jedes Führungsglied (4) abwechselnd in und ausser Eingriff mit der bzw. den Gleitschienen (3) gebracht wird, wobei die Träger (8) motorisch oder durch freiwerdende Kräfte aus der Fahrgeschwindigkeit bewegt werden.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Abstützvorrichtung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsglieder als Räder (4) und die Träger als Radträger (8) ausgebildet sind.

   2. Abstützvorrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Radträger (8) an Achsen (5) umlaufend bewegbar sind 3. Abstützvorrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass hin- und herbewegte Radträger (8) im abgestützten Hubraum durch Exzenterscheiben, Nocken oder Kurbeln angetrieben werden.

   4. Abstützvorrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abheben und Aufsetzen der in den Radträgern (8) gehaltenen Räder (4) elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch steuerbar ist.

   5. Abstützvorrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Radträger (8) in Sektionen zusammengefasst und radial an der Radträgerachse (5) angeordnet sind und dass die Radträger (8) dieser Sektionen in verschiedener Winkelstellung und periodisch aufeinander folgen.

   6. Abstützvorrichtung nach einem der Unteransprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Umdrehungsgeschwindigkeit der Räder (4) durch technische Hilfsvorrichtungen reguliert wird.

   7. Abstützvorrichtung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der Schiene zusammenwirkende Führungsglieder als Kufen bzw. Schleifkontakte ausgebildet sind.

   8. Abstützvorrichtung nach einem der Unteransprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiene (3) im Zusammenwirken mit den um eine rotierende Längsachse (5) angeordneten Radträgern (8) mit konkavem Innenquerschnitt ausgeformt ist und als Hohlschiene (3) auch die Seitenführung übernimmt.

   9. Abstützvorrichtung nach Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlschiene (3) mit langgezogenen, erhöhten Rippen bzw. vertieften Zügen (6), die schraubenförmig verlaufen, profiliert ist.

   10. Abstützvorrichtung nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Züge Unterbrechungen aufweisen.

   11. Abstützvorrichtung nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsvorrichtungen nach dem Prinzip der Fliehkraftregelung arbeiten.

   PATENTANSPRUCH II Verwendung der Abstützvorrichtung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere solcher Abstützvorrichtungen am bewegten Körper (1) in Bewegungsrichtung angeordnet sind und dass eine entsprechende Anzahl von komplementären Gleitschienen (3) symmetrisch oder asymmetrisch horizontal oder rund um den bewegbaren Körper (1) in B ewegungsrichtung angeordnet sind.