Driven type of the traveling device for a rail vehicle equipped with a gauge changing device

【発明の詳細な説明】 軌間変更装置を備えたレール車両用の被駆動式の走行装置 本発明は、ドイツ連邦共和国特許第１０６７４６６号明細書により公知である、請求項１の上位概念に記載した被駆動式の走行機構に関する。 ヨーロッパにおいては、種々異なる軌間（ゲージ）を有する鉄道網が存在する。 例えばスペインにおける軌間は、フランスにおける軌間とは異なり、またロシアは、その他の東ヨーロッパにおける軌間とは異なる軌間を有している。 それに応じて、国境を越える交通において、レール車両の軌間を変えることができるようにする要求が存在し、過去において、このような軌間を変えるための種々異なる装置が提案されている。 例えば各軌間のための固有の走行機構が設けられており、この場合、それぞれ必要な走行機構が必要に応じてレール上に降ろされるようになっている。 しかしながらこの解決策は、付加的な重量、構造的な大きさのために、また費用の理由から駆動技術的及び経済的に受け入れることができない。 輪軸若しくは車軸上で車輪をスライドさせることは、軸上で車輪を係止させるための機能と、車輪を軸方向でスライドさせるための機能とを不都合に組み合わせたために、同様に適当な解決策ではない。 このような提案は、種々異なる要求のために構造が高価であるか又は堅固さに関して満足のいくものではない。 さらにまた、スライド時にブレーキ装置が追従するので、走行ダイナミック的に不都合である特に重く高価なブレーキ装置が必要となる。 また、内部で個別車輪ユニットが支承されている完全な走行機構ハーフフレームをスライドさせることも殆ど実現することができない。 何故ならば、スライド力が、スライド軸受から離れた車輪及びひいてはてこ腕を介して走行機構に導入されるために、互いに向き合うスライド可能なフレーム半部の支承部内でのスライド過程時の力は、曲げモーメント及び、滑動運動を妨げる縁部押しつけ力を生じるからである。 走行ダイナミック的な力の影響に基づく軌間維持に関連した問題のために、接続箇所は比較的大きい寸法で構成しなければならないので、走行機構の重量はさらに重くなる。 前記ドイツ連邦共和国特許第１０６７４６６号明細書には、車輪と車軸ジャーナルと軸箱とから成る車輪ユニットを、全体的に摺動可能であるクランク揺動装置に支承することが提案されている。 軌間変更時のスライド運動は、ボギー台車フレームに設けられたクランク揺動装置の軸受内で受容される。 この場合においても、スライド過程時の力が、曲げモーメント及び、 滑動運動を妨げる縁部押しつけ力を生じる。 ここでも、クランク揺動装置の軸受箇所における相対する要求を満たさなければならないという問題が生じる。 つまりこの軸受箇所は一方では、走行ダイナミック的な力の影響下にあるクランク揺動装置のガイド部材として使用され、他方では軌間変更時の滑動運動を許容しなければならない。 この解決策も、実際の軌道運転において実施することはできない。 さらにまた、種々異なる軌間の軌道網の境界において走行機構全体を交換するという可能性もある。 しかしながら、これに基づく高い物的及び人的なコストははやり満足のいくものではない。 実際に有効であることが分かっている唯一の軌間変更原則としては、いわゆる“Talgo-Prinzip”（タルゴ原則）が提供されている。 この軌間変更原則においては、車軸ジャーナルと車輪と軸受とから成る車輪ユニット全体は、個別車輪走行機構フレーム内でスライドさせられる。 種々異なる要求つまり、一方では車輪を回転軸受すること、他方では滑り軸受することは、「タルゴ原則」においては、車輪ユニットが維持されて全体としてスライドさせられることによって、徹底して分離されている。 つまり、前記「タルゴ原則」は、今日では車両(wagon)及びこれと類似のものにおいて効果的に使用されている。 スライド可能な車軸ジャーナルと個別走行機構における軸受とを備えた構造的な特殊性によって、及びこれに基づく個別車輪間の狭い構造スペースによって、従来では、軌間変更調節装置を高出力の駆動装置と組み合わせることができなかった。 従って車両は、別個の牽引手段（機関車又は駆動ヘッド）を用いて、軌間変更装置によってスライドさせる必要があり、これは、付加的な操車過程を必要とし、連結若しくは解放のための待機時間を必要とする。 前記ドイツ連邦共和国特許第１０６７４６６号明細書には、軌間変更装置に駆動装置が設けられているが、駆動装置をどのように構成するかに関する具体的な提案はされていない。 そこで本発明の課題は、レール走行車両用の軌間変更装置を備えた被駆動式の走行機構特にボギー台車で、有利には高速作業に完全に適していて、操車停滞なしに全体的な列車接続の自動的な軌間変更を行うことができるようなものを提供することである。 この課題は請求項１及び２に記載した被駆動式の走行機構によって解決された。 従属請求項は、本発明のさらなる改良を提供する。 本発明によれば、軌間変更するために車輪ユニット全体を軸方向でスライドさせ、この際に車輪を、例えば電気式又はハイドロ式のハブモータ(Nabenmotor)等の、車軸ジャーナルのスライド運動を受容する適当な駆動機械を介して直接駆動されるかまたは、相応にスライド運動を受容する車輪伝動装置を介して駆動される。 車輪走行機構を受容する個別車輪走行機構は、別個に構成することができるか又はそれぞれ１対形式で車軸ブリッジを介して互いに結合されている。 特に、駆動機械は車輪伝動装置若しくは車輪ユニットから空間的に分離されていて、トルク伝達はカルダン軸によって行われる。 このカルダン軸は、有利には長手方向摺動可能に構成されていて、車輪伝動装置若しくは駆動機械に枢着されているので、駆動機械はばね緩衝された車体に固定することができ、従って車輪におけるばね緩衝されない質量は非常に小さい。 ばね緩衝された車体若しくはばね緩衝されない車輪の種々異なる運動は、カルダン軸の長手方向摺動可能性に基づいて補償される。 この場合、駆動される各車輪にそれぞれ１つの固有の駆動機械及び車輪伝動装置を配属するか又はそれぞれ１つの車輪対を駆動機械及び共通の伝動装置を介して一緒に駆動させることができる。 また、個別の駆動機械を、介在された動力分割装置を介して多数の個別車輪のために使用することも可能である。 また本発明によれば、ブレーキ装置は車輪に設けるのではなく、駆動軸に連結すれば有利である。 これによって駆動軸を介して制動を得ることができる。 本発明によれば、駆動ボギー台車及び軌間変更走行機構の各部材の機能は、完全に分離されているので、それぞれの機械部材のために許容できない応力が生じることはない。 走行機構の構成は、その機能、支持、 ガイド、軌間変更及び牽引力及びブレーキ力伝達に関して、高い走行ダイナミック的な性能を有する、高速に適した軌間変更走行機構が得られる。 この走行機構は、特別な特徴によって、傾倒技術において列車のためのカーブ高速走行のためにも適しており、一方、走行機構は、軌間変更可能性と並んで、必要であれば車輪の半径方向調節の可能性も得られる。 以下に図面に示した本発明の実施例を説明する。 図１は、車輪のための個別モータを備えた、本発明の第１実施例の側面図である。 図２は、第１実施例の平面図である。 図３及び図４は、１対の車輪駆動装置を備えた、本発明の第２実施例の側面図若しくは平面図である。 図５は、１対形式の駆動のための変化実施例による装置を備えた実施例の平面図である。 図６は、１対形式の駆動のための別の変化実施例の平面図である。 図７及び図８は、個別の駆動機械が動力分割装置を介して多数の車輪ユニットを駆動する、本発明の別の実施例の側面図若しくは平面図である。 図９は、個別の個別車輪走行機構が車軸ブリッジによって互いに結合された、 図４に対する変化実施例の平面図である。 図１によれば、車体１０は、ばね／緩衝器４０を介してボギー台車フレーム５ ０上で支えられている。 ボギー台車フレームの下側では、個別車輪走行機構７０ がヒンジ５６で枢着されていて、さらに、ばね５２及び緩衝器５４を介してボギー台車フレーム５０に接続されている。 図２に示されているように、個別車輪走行機構はフォーク状に構成されていて、フォーク脚の間で車輪ユニット９０を受容している。 各車輪ユニット９０は、 車輪９４と車軸ジャーナル９２，９６とから成っている。 車軸ジャーナルのための回転軸受は図示されていない。 この回転軸受は、車軸ジャーナル９２，９６に相対的に不動に結合されているが、個別車輪走行機構７０に関連して軸方向で摺動可能である。 これによって、車輪と車軸ジャーナルと車輪軸受とから成る車輪ユニット全体は、個別車輪走行機構７０内で軸方向に摺動せしめられ、車輪の種々異なる位置が図面に示されている。 個別車輪走行機構には車輪伝動装置１００がフランジ接続されていて、車軸ジャーナル９６が、車輪伝動装置内で軸方向摺動するように、該車輪伝動装置１０ ０内に突入している。 車輪伝動装置は、カルダン軸７２を介して、車体１０に固定されたモータ３０に結合されているので、モータ（若しくは駆動機械）３０の駆動モーメントは、カルダン軸７２を介して車輪伝動装置１００に伝達され、ここから車軸ジャーナル９６に伝達される。 カルダン軸７２は、小さい（理想的な場合ではゼロ）摺動抵抗で長手方向摺動可能であるので、駆動機械３０と車輪伝動装置１００との間で、車体１０をばね弾性的に支承するために走行中に生じる種々異なる相対位置に合わせることができる。 走行機構のすべての駆動装置は、この実施例では中空軸構造形式と同じように構成されており、この場合、軌間変更時の車輪ユニットの移動経路は、適当な連結器例えば円弧状の歯付き連結器によって受容することができる。 個別車輪走行機構は、それぞれ個別に互いに独立して又は１対で半径方向に調節することができる。 この場合車輪調節は、ボギー台車フレーム５０における走行機構の弾性的な枢着結合(Anlenken)によって互いに又は車体側の制御装置によって行うことができる。 図１及び図２にはさらにブレーキ装置６０が図示されており、このブレーキ装置６０は、適当な固定装置によって車体１０に又は、駆動機械３０のための懸架装置２０に固定することができる。 ブレーキ装置６０は、例えばブレーキ円板６ ４を有しており、このブレーキ円板６４は、軸６６を介してモータ３０の駆動軸に連結されている。 このような形式でブレーキ円板は、車輪ユニットに直接接続されて作業するのではなく、車輪ユニットとは別個に作業する。 これによって走行機構は、ブレーキ装置の、走行ダイナミック的に不都合な質量から解放される。 さらにブレーキ装置の摩擦速度は、ブレーキ技術的に必要な値を車輪の値とは無関係に最適に合致させることができる。 摩擦部材（ブレーキ円板６４、ブレーキジョー６２）を空間的に分離したことによって、駆動される軌間変更走行機構の車輪に、緩衝されない質量を著しく減少し駆動及び走行機構の設計を容易にするゴム緩衝器を備えることが可能である。 一方、従来形式の車輪ブレーキ円板を使用することもできる。 図３及び図４に示された本発明の第２実施例は、第１実施例に対して、主に、 １対の車輪を駆動するためにそれぞれ１つの駆動機械３２が設けられている点が異なっている。 図４によく示されているように、車輪ユニットは、中空−輪軸伝動装置(Hohlwelle-Radsatzgetriebe)１１０によって１対形式で駆動される。 この場合、適当な連結器１１６が、摺動経路とトルク伝達とを受容し、輪軸伝動装置がばね部材１１４を介して車輪ユニットの車軸ジャーナル上に揺動可能に支承されている。 これらのばね部材は有利には、振動を緩衝するエラストマー軸受として構成することができ、中空軸として構成された車軸ジャーナル内に又は、中空軸１１２として構成された、輪軸伝動装置軸の端部内に配置されている。 輪軸伝動装置は、カルダン軸を介して駆動機械３２に結合されている。 図５には、輪軸伝動装置の一部破断した変化実施例の平面図が示されている。 この中空軸−輪軸伝動装置１２０は、一次的にばね緩衝されたボギー台車フレーム５０に支承されている。 車軸ジャーナルと輪軸伝動装置１２０との間の接続は、スリーブ１２４を介して行われる。 このスリーブ１２４は、円弧状の歯列を有しており、これらの歯列は、中空軸−車輪伝動装置の内部の円弧状の歯列と噛み合い、車軸ジャーナルの外側に設けられた円弧状の歯列と噛み合う。 スリーブ１ ２４は、ばね力によって、走行方向に対して直交する方向で半円形当接部１２７ に押しつけられてセンタリングされる。 駆動は、駆動機械３２とカルダン軸７６ （有利な形式で長手方向移動可能である）とを介して行われる。 何故ならば、輪軸伝動装置１２０は一次的にばね緩衝されるボギー台車フレーム５０に支承されているが、駆動機械は一次的に及び二次的にばね緩衝される車体１０に支承されているからである。 図６では、車輪伝動装置が、中空軸−車軸伝動装置(Hohlwelle-Achsgetriebe) １３０として構成されており、この中空軸−車軸伝動装置１３０は、車両の長手方向中央の外側に配置されていて、ボギー台車フレームに固定されている。 中空軸−車軸伝動装置１３０は、車両の長手方向中央に向けられたフランジ１３８を備えた中空軸１３２を有している。 このフランジの両側に、長手方向摺動可能なほぼ同じ長さのカルダン軸１３４，１３６が配置されており、この場合、車輪ユニット若しくはその車軸ジャーナルの摺動経路はカルダン軸内で受容される。 さらに、カルダン軸は、個別車輪軸受及び一次的にばね緩衝される中空軸−車軸伝動装置１３０の種々異なる相対運動を補償する。 図７及び図８に示された実施例においては、車輪伝動装置は、第１実施例におけるのと同じように、個別車輪走行機構７０に直接フランジ接続されている。 この実施例においては勿論、すべての車輪ユニットは、単独の駆動機械３４を介して駆動される。 この駆動機械３４は、カルダン軸３８と動力分割装置３６とカルダン軸７０とを介して車輪伝動装置に接続されている。 中央の動力分割装置３６ は、一次的及び二次的にばね緩衝される、メインフレームの車体に支承されていて、場合によっては、適当な連続的な又は段階的に作業する差動つめを備えた差動伝動装置として構成することができる。 この場合、動力分割装置は有利には、車輪伝動装置が、その都度逆方向に回転するカルダン軸７０を介して小さい長手方向移動抵抗で駆動されるので、車輪と車体との間の駆動モーメントの影響を受けることなしに、動力車に能動的又は受動的な勾配機構を装備することが可能である。 この場合、一方側の又は幾何学的な軸の車輪ユニットは選択的に機械的に互いに連結されるか、又は多数の駆動機械が設けられている場合には、それぞれ所定の駆動機械と連結される。 一次的及び二次的にばね緩衝される動力分割装置３６と、走行機構に直接固定されたそれぞれの車輪伝動装置との間の位置の差は、長手方向摺動可能なカルダン軸７０によって補償される。 図７及び図８に示されているように、動力分割装置にはカルダン軸６６を介してブレーキ装置６０が接続されている。 これによってブレーキ作用は、車輪から分離して、ブレーキ装置内で、カルダン軸６６と動力分割装置３６とカルダン軸７０と車輪伝動装置１００とを介して車輪ユニットに伝達される。 図９には、図５に対する変化実施例が示されており、この図９に示した実施例においては個別車輪走行機構７０は付加的な軸ブリッジ７０′によって接続されている。 車輪ユニット９０は、中空軸構造の伝動装置１２０によってそれぞれ１ 対形式で駆動される。 それぞれの軸ブリッジ７０′を備えた個別車輪走行機構７ ０は、旋回軸Ｓでボギー台車５０に枢着されている。 図５に示した実施例におけるように、輪軸伝動装置１２０もボギー台車フレームに支承されている。 これによって、ばね緩衝されない質量は最小に減少される。 伝動装置から各車輪へのトルクの伝達は、レール車両構造において公知である例えばカルダン中空軸構造の連結器及び、運転時に生じる半径方向及び軸方向のずれ及び角度ミスを補償す複数のスライド部材を介して行われる。 軌間（若しくはゲージ）変更時における車輪ユニットのスライド運動は、適当なスライド部材によって、例えば円弧形の歯付き連結器又はこれと類似のものによって形状接続式（形状による束縛）に、或いは例えば切り換え可能な緊締接続装置によって切り換え可能に摩擦接続式（摩擦による束縛）に受容される。 基本的には、前記実施例に示されたすべての駆動／伝動構造は、個別車輪走行機構７０が車軸ブリッジ７０′を介して接続されている変化実施例においても使用することができる。 輪軸伝動装置１２０がボギー台車フレーム５０に支承されている、図９に示した実施例と共に、伝動装置（同様に有利には中空軸構造）が軸ブリッジに直接支承されている別の実施例も提供される。 有利には、伝動装置は軸ブリッジに弾性的に支承されており、この場合、弾性的な支承に起因する相対運動を受容するのに適した連結器が使用される。 この場合においても、車輪ユニットスライド運動は、軌間変更時に適当な連結器例えば円弧状の歯付き連結器又はその他のスライド部材或いはこれと類似のものによって受容される。 軸ブリッジを備えた実施例においては、個別車輪走行機構は有利には旋回軸Ｓでボギー台車フレームに枢着されており、この場合、 枢着点に向き合う、個別車輪走行機構の端部は、剛性な結合部つまり軸ブリッジ７０′によって互いに結合されている。 このような形式で、例えばレール支持材内での信頼性が高められる。 すべての実施例において、車輪ユニット９０の車軸ジャーナル９６のスライド運動は、所属の車輪伝動装置若しくは輪軸伝動装置によって受容され、車輪伝動装置は、駆動機械自体に又は動力分割装置に結合されている相応のヒンジ軸を介して駆動される。 摩擦部材を備えたブレーキ装置は、車輪とは別個に支承されていて、駆動系若しくは付加的なヒンジ軸を介して作用する。 ばね緩衝された個別車輪走行機構７０は、ガードレールとして構成することができるか又はガイド部材によってボギー台車フレームに結合されている。 個別車輪走行機構は１対形式で半径方向に調節可能であって、この場合、車輪調節は、 ボギー台車フレームに設けられた走行機構を弾性的に枢着することによって又は互いに向き合って配置された連結によって（クロスバー原理;Kreuzankerprinzip で）、或いは車体側の制御によって行われる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マルティン ユング ドイツ連邦共和国 Ｄ−82256 フュルス テンフェルトブルック ケレラーシュトラ ーセ 14 (72)発明者 マンフレート ミッターマイアー ドイツ連邦共和国 Ｄ−86482 アイシュ テッテン アム フェルトレ 20 (72)発明者 カール−ペーター ツァンダー ドイツ連邦共和国 Ｄ−85244 レールモ ース オーバーアンガー ５アー(72)発明者 ネストル ガルシア デ ミゲル ドイツ連邦共和国 Ｄ−82194 グレーベ ンツェル ベルンハルト レスナー シュ トラーセ 17