磁悬浮车的转辙装置.pdf

本发明描述一种磁悬浮车的转辙装置，其包括：一可横向于行驶方向弯曲的、设有行车道元件或设备零件的梁(1)；一横向于行驶方向设置的轨道(17)；一横向于行驶方向设置的齿条(23)和一支承所述梁(1)的支架(15)，该支架(15)以一滚轮(16)支承在轨道(17)上并且具有一驱动机构(18)，它包括一嵌入齿条(23)的齿轮(20)和一为其驱动确定的电机(22)。按照本发明，梁(1)、支架(15)和驱动机构(18)构成一相互固定连接的组合部件，其沿行驶方向作为整体相对于轨道(17)和齿条(23)可移动地设置。

1.  磁悬浮车的转辙装置，包括：一沿一行驶方向(x)延伸的并且可横向于行驶方向弯曲的、设有行车道元件或设备零件(6、8)的梁(1)；一横向于行驶方向设置的轨道(17)；一横向于行驶方向设置的齿条(23)和一支承所述梁(1)的支架(15)，该支架(15)具有一可旋转支承的、在轨道(17)上支承的滚轮(16)和一驱动机构(18)，该驱动机构包括一嵌入齿条(23)的齿轮(20)和一为其驱动确定的电机(22)，其中通过支架(15)沿轨道(17)借助于驱动机构(18)的移动和由此引起的梁(1)的弯曲来实现转辙调整；其特征在于，梁(1)、支架(15)和驱动机构(18)构成一相互固定连接的组合部件，它沿行驶方向(x)作为整体相对于轨道(17)和相对于齿条(23)可移动地设置。

2.  按照权利要求1所述的转辙装置，其特征在于，支架(15)具有一与滚轮(16)固定连接的空心轴(28)，它由一驱动轴(19)穿过，该驱动轴在一端与电机(22)而在另一端与齿轮(20)固定相连接。

3.  按照权利要求1或2所述的转辙装置，其特征在于，电机(22)借助于一支承元件(38)固定在梁(1)上或固定在支架(15)的一与梁固定连接的安装元件(15a)上。

4.  按照权利要求2或3所述的转辙装置，其特征在于，支架(15)具有一轴承部分(32)，其中借助于一推力轴承(33)可旋转地支承空心轴(28)。

5.  按照权利要求4所述的转辙装置，其特征在于，推力轴承(33)构成为自动调心轴承。

6.  按照权利要求2至5之一项所述的转辙装置，其特征在于，驱动轴(19)借助于径向滑动轴承(35)可旋转地支承于空心轴(28)中。

7.  按照权利要求2至6之一项所述的转辙装置，其特征在于，驱动轴(19)借助于轴向滑动轴承(36)可旋转地、但不能轴向移动地支承于空心轴(28)的各端侧的末端中。

8.  按照权利要求1至7之一项所述的转辙装置，其特征在于，滚轮(16)是一可横向于轨道(17)移动的、没有轮缘的轮子。

9.  按照权利要求1至8之一项所述的转辙装置，其特征在于，齿轮(20)可横向于齿条(23)移动。

磁悬浮车的转辙装置
技术领域
本发明涉及一种权利要求1的前序部分中所述类型的转辙装置。
背景技术
一种与此有关的型式的转辙装置包括一所谓弯道转辙器(例如“磁轨快速运输-运输的新范围”，Hestra出版社，达姆施塔特，1989年，32至35页，DE 10 2004 015 495 A1)。这样的弯道转辙器的重要的构件是一可弯曲的由钢构成的梁，其例如为50m长或更长并且由其支承行车道或设备零件。梁在一端固定设置并且还借助于多个支架和在其上安装的滚轮可移动地支承在轨道上，各轨道横向于其纵向方向，即行驶方面设置。为了调整转辙器，支架可以沿轨道来回移动，借此梁转弯并且可选择地定位在多个由转辙器分岔的车行道中的一个上。
为了支架的移动，目前采用具有液压的或气动的缸/活塞装置的驱动装置，其活塞杆铰接在支架上而其缸铰接在固定的轴承座上。但由于在采用缸/活塞装置的情况下产生不可避免的密封问题和空间问题，一种开头所述类型的转辙装置也是已知的。其具有一横向于行驶方向延伸的齿条，它与一齿轮相啮合，借助于一平行于梁的纵向方向设置的驱动轴驱动该齿轮，可以由一在支架上安装的电动机使驱动轴旋转。在开动电动机时齿轮在齿条上滚动并同时带动整个的驱动机构、其所属的支架和一配属的梁部分。
由于较大的梁长度，在转辙装置的结构中还必须考虑其由于温度变化引起的可能的长度变化。为此在开头所述的转辙装置中采用干摩擦滑动轴承，借其使梁支承在支架上并且其能够实现梁与支架的配属的部分之间需要的轴向和旋转运动。在两侧设有轮缘的在轨道上可移动导向的滚轮在此阻止支架平行于行驶方向的运动，同时滑动轴承允许梁相对于支架在该方向的膨胀或收缩。为了使电机在开动状态下不绕驱动轴转动，其借助于至少一个支承元件支承在梁上，其中在电机与梁之间设有另一干摩擦滑动轴承，其使梁能相对于电机运动。
由于上述的结构，支承梁的滑动轴承具有多种功能。其不仅必须支承梁的重量，而且必须能够实现梁与支架之间的相对运动。由此必须设置较长而稳定的滑动轴承，因此包括梁和支架的总装置是比较复杂而昂贵的。此外由于梁在全部三维中可能是较大的，在温度变化和特别在不均匀的日光辐射时在梁中会产生较高的应力，其将载荷相应不均匀地分配到滑动轴承上。这可能导致滑动轴承的很高的局部载荷，在极端情况下可能导致滑动轴承的卡塞并且还导致滑动轴承的强的噪音形成。因此在某些情况下显著缩短滑动轴承的寿命。
发明内容
据此本发明的技术问题在于，构成开头所述的转辙装置，使其可以取消梁与支架之间的滑动轴承。
权利要求1特征部分的特征用作为该问题的本发明的解决方案。
本发明带来的优点是，梁、支架和驱动机构不产生相互相对的运动，而在梁热膨胀或热收缩时简单地经受这种运动。代之以，滚轮在轨道上和齿轮在齿条中可平行于行驶方向移动，从而在温度变化时不可能产生不符合要求的应力。此外本发明的解决方案产生的结果是，可以补偿由于滚轮在轨道上和齿轮在齿条中的可移动支承可能出现的不一致性，其是这样产生的，即轨道和齿条不总是沿这些轨道延伸，这些轨道精确地相当于梁的所属部分在转弯过程中的稍微不同于环形轨道的运动轨道。
由诸从属权利要求得出本发明的其他有利的特征。
附图说明
以下结合各附图更详细地说明本发明。其中：
图1和2分别为磁悬浮车确定的转辙装置包括一转弯梁的示意的侧视图和俯视图；
图3本发明的转辙装置的示意的俯视图；
图4和5沿图3的线IV-IV和V-V截取的旋转90°的示意横视面图；
图6本发明的转辙装置向图3的箭头V的方向的示意侧视图；
图7按图6的转辙装置的两个支柱的示意俯视图，其中略去其一个梁和各个支架；以及
图8一按图6的支架和一本发明的转辙装置的驱动机构的放大的纵剖视图。
具体实施方式
按照图1至6，磁悬浮车的弯道转辙器形式的一通常的转辙装置包括一可弯曲的由钢构成的并且沿转辙器全长延伸的梁1，其例如约50m长或更长。梁1包括一沿纵向方向(＝x方向)延伸的支承元件2，其优选由一箱形型材，亦即一具有矩形横截面的空心型材构成，其中高度大于宽度。如特别图4和5所示，支承元件2包括两个在安装状态下基本上竖直的并垂直于地面设置的腹板或侧面部分3。在各侧面部分3之间设有用于加固的横板或隔板。在每一侧面部分3上固定从其垂直伸出的托架或支撑板4，在其各端固定平行于各侧面部分3延伸的并在安装状态下竖直设置的板条5。其中车辆沿梁1或其纵向方向的行驶方向总体上标记为一想象的坐标系的x轴，而横向于其延伸的方向(宽度)，支撑板4在该方向延伸，视为y轴，并且垂直于该两轴的方向(高度)视为想象的坐标系的z轴。
在各板条5上固定平行于各支撑板4并优选在其延长部(y方向)中设置的筋条，在各筋条的外端面上安装以在安装状态下竖直设置的、用于车辆的方向控制的侧面导轨形式的设备零件6。在该实施例中在弯曲梁1的每一纵侧面上各设置一个侧面导轨，其中该设置优选相对于平行于想象的坐标系的xz平面的中心平面是镜面对称的。
在梁1或一由其和支撑板4支承的盖板7的上面固定优选同样相对于中心平面镜面对称的两个其他的设备零件，其为未示出的滑动板条的形式，其用于车辆的沉降并且如同设备零件6沿梁1的全长延伸，但与其不同，在安装状态下基本上水平设置。最后，梁1在各板条5的下面上设有定子载体形式的设备零件8，其可以包括横向于板条5和设备零件6设置的板或垫块并且例如用于固定一长定子-直线电动机的定子叠片。
所述元件1至8由钢构成并且在形成由图1至6显而可见的梁1情况下优选通过焊接不可拆卸地相互连接。
如由图2表明的，为了调整转辙装置，梁1例如从一直通的行车道部分A连续地弯曲最大例如约3.65m到一分岔的行车道部分B上。为此梁1支承在例如六个固定在地面上的支柱9至14上，其中梁1的一端(例如图1和6)以未更详细示出的方式固定连接于第一支柱上，在这里为支柱9，而梁1的其他的部分在其他的支柱10至14，例如按图3和5的支柱10上，可以横向于纵向方向并基本上水平地来回运动。为此在每个支柱9的区域内采用一在梁1的下面上安装的或支承它的支架15，其借助于各滚轮16可移动地安装在各轨道17上。因此通过滚轮16和轨道17承受梁1的重量。
轨道17，例如图7以无梁1和支架15的俯视图中所示，设置在相关的支柱10至14上，基本上沿y方向延伸并同时构成轻微弧形的。根据梁1的构成的弯曲曲线来确定各轨道17的相应的曲率，亦即基本上根据那一轨道确定，即当梁1在固定端1a的情况下因相关的支架15沿y方向运动被弯曲时，梁1的支承在所属的支架15上的部分沿该轨道运动。
为了各支架15沿y方向的移动，分别采用一与其连接的、例如图3、6和8中所示的驱动机构18。其包括一大致平行于行驶方向或纵向方向延伸的驱动轴19，它在一端与一齿轮20而在另一端经由一联轴器21与一马达22、特别是电动机的输出轴固定连接。不同的驱动机构18的齿轮20与各一个齿条23(图8)相啮合，后者横向于行驶方向并且基本上平行于相关的轨道17(图7)设置。各齿条23具有一基本上符合所配属的轨道17的曲率并且在其底面上分别固定一支持板24(图8)，其由一安装在相关的支柱(例如10)上的并从其竖立的支架25支承。因此如果开动马达22并且使驱动轴19沿一个或另一旋转方向旋转，则齿轮20在为其配置的齿条23上滚动并由此，如以下还要详细说明的，使所属的支架15和与其一起静止在其上的梁1部分沿y方向运动。因此梁1以由图2显而易见的方式弯曲并调整到至少两个车行道A或B中的一个上。
如由图2显而易见的，为了调整转辙装置，需要至少一个支架15，其以所述的方式可横向于行驶方向移动。但事实上根据梁1的长度，大多设置许多这样的支架15。全部这些支架15和为其移动需要的装置可以基本上构成相同的，从而以下借助图8只举例更详细地说明那些组件，其为支柱10配置。此外例如图3示出，在该实施例中，两个同类的驱动机构18分别在梁1的两侧设置，其驱动相关的支架15的各一个滚轮16。该两个驱动机构18基本上也是结构相同的，从而以下只更详细地说明该两个驱动机构18中的一个。
按照本发明，梁1、支架15和在支架15中安装的驱动机构18构成一相互固定连接的组合部件，其沿行驶方向(x轴)作为整体相对于轨道17和齿条23可移动地设置。其中一方面轨道17借助于固定装置26和齿条23借助于支架25刚性而不动地固定在所属的支柱10上。另一方面每一滚轮16不同于已知的结构而没有成对的或在两侧设置的轮缘，而只具有一光滑的、优选圆柱形的、轻微圆锥形的或凸面的圆周表面27。因此滚轮16不仅可以沿y方向在轨道17滚动，而且也可以横向于它、亦即沿x方向以滑动摩擦在轨道17上移动。以相应的方式，齿轮20和齿条23的齿面构成使齿轮20可以经历滚轮16沿x方向的可能出现的滑移，因为其在齿条23中同样沿x方向移动。这些措施的目的以下还要说明。
按照图8支架15包括一空心轴28，其具有一平行于x方向延伸的中心轴线29。空心轴28同心穿过滚轮16的轮毂30并且与该轮毂30借助于其他的固定装置31旋转固定地以及轴向和径向固定地相连接，从而滚轮16与空心轴28之间的相对运动是不可能的。
支架15按图8具有一在梁1的下面上固定的框架元件或安装元件15a，其支承两个沿x方向间隔开的轴承部分32，该轴承部分设置在滚轮16的两侧。这些轴承部分32包括例如推力轴承33的壳体，在其中可旋转地支承空心轴28的在滚轮16的两侧设置的部分。推力轴承33优选构成为自动调心轴承，其轴向(x方向)固定而不能移动地使梁1和空心轴28相互连接，但允许梁1与空心轴28之间的相对旋转运动和微小的摆动运动。借此可以补偿由于不均匀的温度分布引起的梁1的可能的变形。如图8所示，推力轴承33向外面由盖34密封。
在所述的和目前认为最好的本发明实施例中驱动轴19同心穿过空心轴28，并且使其支承齿轮20的一端从空心轴28的一端伸出而使其连接到联轴器21上的一端从空心轴28的另一端伸出。此外驱动轴19优选利用至少两个径向滑动轴承35可稍微旋转地支承于空心轴28中。在空心轴28的两端侧的端面上设有附加的轴向滑动轴承36，其与驱动轴19的阶梯部分37相配合并且向外面由其他的盖密封。因此该装置总体上使空心轴28和驱动轴19虽然不能轴向移动，但可旋转地相互连接。
电机22借助于一支架38不能轴向移动地并且与梁1或与其连接的安装元件15a旋转固定地相连接。因此一方面阻止电动22绕中心轴线29的转动，而另一方面阻止电动22与梁1之间的轴向相对运动。
借助图8描述的装置的工作方式和作用原理基本上如下：
转辙装置的调整这样来实现，即开动电机22，以便使驱动轴19向要求的旋转方向旋转。借此一方面齿轮20沿y方向在齿条23上滚动，而另一方面驱动轴19、与其连接的空心轴28和在其上固定的滚轮16一起经受该运动，从而滚轮16在轨道17上滚动同时使相应的梁1弯曲。此时产生的齿轮20和滚轮16的不同的转数和方向由于轴19、28之间借助于滑动轴承35的相应的相对转动是可能的。与空心轴28一起，由其支承的梁1部分也沿y方向运动。这相应地适用于全部存在的、基本上同时操作的支架15，从而转辙装置按如上借助图2描述的方式调整。如果达到了新的转辙位置，将其利用未示出的和本来已知的装置锁定。
对于梁1由于较强的温度变化而沿x方向膨胀或收缩的情况，这一方面产生的结果是，支架38并因此电机22和驱动轴19经受该运动，此时齿轮20在齿条23中可沿x方向滑动。而另一方面支架15的轴承部分32和空心轴28和滚轮16与其一起也以相应的方式沿x方向运动，此时滚轮16的圆周表面27可以平行于x方向在轨道17上移动。因此与温度膨胀或收缩相关的梁部分可以与驱动机构18(特别由齿轮20、驱动轴19和电机22构成)以及与支架15(特别由空心轴28、滚轮16和推力轴承33构成)一起沿x方向运动，从而在这些组件之间不需要相对运动。在这方面明确的是，将滚轮、轨道17、齿轮20和齿条23的宽度优选选择成，即使在梁1的极端的热膨胀或热收缩的情况下也始终确保在元件16、17或20、23之间的完全接触。
本发明并不限于描述的实施例，其可以按多种多样的方式加以改变。这对于借助图8描述的结构尤其如此。或者，也有可能例如，虽然滚轮16不能轴向移动，但可旋转地支承在空心轴28上并且代之以将梁1不可旋转地固定在空心轴28上。在这种情况下同样有利于梁的长度膨胀或收缩，如以上所述。唯一的区别将在于，空心轴28在转辙装置调整时不随滚轮16一起旋转，取消推力轴承33并代之以设置相应的用于滚轮16的枢轴承。另一方案可以在于，将电机22在图8中在支架25的一侧安装在梁1上并且驱动轴19设置和支承在空心轴28之外。在该两方案中梁1、支架15和驱动机构18也分别作为整体构成为可相对于轨道17和齿条23移动的组合部件，从而支架15和驱动机构18的轴向位置由梁1确定而不象至今那样由轨道17确定。此外明确的是，每一支柱10至14和每一支架15可以设置多于一个滚轮16，例如图3至5所示，据此设有各两个滚轮16。在这方面有可能为每一滚轮16配置一自身的驱动机构18，其齿轮20可以嵌入同一或不同的齿条23中。此外每一支柱10至14也可以设置两个或更多个支架15，其具有在同一或不同的轨道17上滚动的各滚轮16。但由于全部这些在某些情况下多次存在的元件，按照本发明按同样的方式进行设置、支承和运动，在以上的描述中和在诸从属权利要求中分别只提及这些元件之一。其中默认假定，该阐述也包括两个或更多个相应的元件的存在。此外可以符合目的的是，这样确保梁1在一确定的平面内的转弯运动，即在支持板24的下面安装一导轨39，在其规定确定的平面的下面上，一在驱动轴19上固定的压紧辊40滚动。其中装置类似于以上描述，从而压紧辊40也可以沿x方向相对于导轨39运动，如果这由于梁1的热膨胀或热收缩是需要的话。最后易于理解，也可以以不同于所描述的和示出的组合采用不同的特征。