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(11) | EP 0 182 138 B1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
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Untergestelle für Eisenbahngüterwagen Underframes for railway freight cars Châssis pour wagons ferroviaires à marchandises |
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| Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft ein Untergestell für Eisenbahngüterwagen ohne verwindungssteifen Wagenkasten, zumindest bestehend aus äußeren Längsträgern und zwischen diesen fest angeordneten Querträgern sowie mindestens einem zusätzlichen, zwischen den äußeren Längsträgern in Wagenquerrichtung angeordneten und mit den äußeren Längsträgern torsionsfest verbundenen Hohlträgern.
[0002] Aufgrund der zu erwartenden Einführung der automatischen Mittelpufferkupplung wurden in der Vergangenheit durch die UIC-Vorschriften ORE B 125 und ORE B 55 bei zweiachsigen Eisenbahngüterwagen möglichst verwindungsweiche Untergestelle entwickelt, damit in Überhöhungsrampen und bei Gleisfehlern eine möglichst geringe Radentlastung auftritt. Moderne zweiachsige Eisenbahngüterwagen haben jedoch inzwischen eine so große Länge über Puffer erreicht, daß beim Nachschieben von Zugteilen diese Wagen extrem zur Entgleisung neigen. Die Radentlastung des kurveninneren Rades wird dabei bei zunehmender Wagenlänge unzulässig hoch, so daß die Entgleisungssicherheit nicht mehr gewährleistet ist. Um bei langen zweiachsigen Güterwagen die Entgleisungssicherheit zu gewährleisten, muß daher die Verwindungssteifigkeit des Wagens genau definiert sein, wobei die Verwindungssteifigkeit in Abhängigkeit von der Länge über Puffer und von dem Eigengewicht des Wagens steht. Hierbei muß die Verwindungssteifigkeit um so höher sein, je leichter der Wagen ist.
[0003] Da jedoch auch über moderne Rechnersysteme die Verwindungswerte eines Eisenbahngüterwagen-Untergestells bzw. eines Eisenbahngüterwagen-Untergestells mit verwindungsweichem Aufbau nur annähernd zu ermitteln sind, muß über Versuchsprogramme an Prototypen die exakte Verwindungssteifigkeit des Eisenbahngüterwagens nachgewiesen werden.
[0004] Aus der DE-B-2 030 278 ist ein Untergestell für Eisenbahngüterwagen bekannt, bei dem die zwischen den äußeren Längsträgern in Wagenquerrichtung angeordneten Querträger mit den Längsträgern gelenkig verbunden sind. Diese bekannten Untergestelle sollen sowohl den Wagenaufbau als auch die Laufwerke sowie an den Stirnseiten Kopfträger zur Aufnahme von Mittelpufferkupplungen tragen. Durch eine solche gelenkige Verbindung zwischen Quer- und Längsträgern soll eine hohe Verwindungsfähigkeit des Untergestells erzielt werden. Hierdurch soll das problem gelöst werden, Mittelpufferkupplungen auch für zweiachsige Schienenfahrzeuge ohhe Drehgestell verwendbar zu machen, ohne daß die Entgleisungssicherheit gefährdet wird. Bei diesem bekannten Untergestell wird also eine extreme Verwindungsfähigkeit des Untergestells zur Erhöhung der Entgleisungssicherheit angestrebt, und zwar für solche Untergestelle, in die sowohl ein Versteifungsrahmen für den Wagenaufbau als auch Kopfträger zur Aufnahme von Mittelpufferkupplungen integriert sind.
[0005] Aus der DE-B-10 46 658, von der die Erfindung ausgeht, ist ein anderes Untergestell für Schienenfahrzeuge bekannt, bei dem zwischen einem System aus Längs- und Querträgern zusätzlich Hohlträger in Wagenquerrichtung zwischen den äußeren Längsträgern angeordnet und mit diesen torsionsfest verbunden sind. Diese zusätzlichen, torsionsfest mit den Längsträgern verbundenen hohlen Querträger dienen dem Zweck, eine Mittelpufferkupplung derart aufzunehmen, daß das Untergestell bei starken Auflaufstößen besser geschützt wird. Insbesondere soll das Trägersystem zur Aufnahme der Mittelpufferkupplungen leicht auswechselbar sein, um im Falle von Beschädigungen zeitraubende und kostspielige Instandsetzungsarbeiten zu vermeiden. Die Torsionsfestigkeit derVerbindung zwischen dem hohlen Querträger und den Längsträgern ist deshalb erforderlich, weil die Mittelpufferkupplung exzentrisch an dem hohlen Querträger aufgehängt wird und deshalb der hohle Querträger extrem auf Torsion beansprucht wird.
[0006] Um im Falle allzu hoher Torsionskräfte eine Beschädigung des Untergestells zu vermeiden, wird dieser bekannte Hohlträger mit Solibruchstellen versehen. Um ferner zu erreichen, daß diese Sollbruchstellen auch ungehindert wirksam werden können, ist der hohle Querträger im Bereich zusätzlich vorgesehener Mittelstreben drehbar gelagert. Diese Mittelstreben sind aufgrund der außermittigen Lagerung erforderlich, um die durch Stoßkräfte von der Kupplung ausgehenden Momente besser in das Untergestell überleiten zu können. Diese bekannten, an den Längsträgern oder Seitenwänden torsionsfest angeschlossenen hohlen Querträger haben einzig und allein die Aufgabe, die bei Mittelpufferkupplungen auftretenden Stoßenergien nach der Art eines Torsionsstabes zu speichern und (bei Überbelastung) durch Verformung im Bereich der Sollbruchstelle zu "vernichten", um so das Untergestell vor Beschädigungen zu schützen. Diese Aufgabe können die zusätzlichen hohlen Querträger aber nur dann erfüllen, wenn das Untergestell bereits von Hause aus, d.h. ohne diese speziellen hohlen Querträger ausreichend verwindungssteif ist.
[0007] Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, für Untergestelle von Eisenbahngüterwagen der eingangs genannten Art bei geringem wirtschaftlichem Aufwand den Verwindungswert des Untergestells und damit des Eisenbahngüterwagens innerhalb der zulässigen Werte genau festzulegen.
[0008] Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das die Hohlträger noch nicht enthaltende System aus äußeren Längsträgern und den zwischen diesen fest angeordneten Querträgern eine derart geringe Verwindungssteifigkeit aufweist, daß diese Verwindungssteifigkeit für sich allein genommen für das Untergestell noch zu gering ist, daß die gewünschte und erforderliche Torsionssteifigkeit des Untergestells dadurch erreicht wird, daß jeder der Hohlträger mit einer speziell festgelegten Torsionssteifigkeit derart versehen ist, daß diese Torsionssteifigkeit die Torsionssteifigkeit des gesamten Untergestells und damit des Eisenbahngüterwagens bestimmt und daß Öffnungen auf der Unterseite der Hohlträger durch Form und Größe oder die Querschnitte der Hohlträger oder die Wandstärke der Hohlträger oder mehrere dieser Parameter gemeinsam die Größe der Torsionssteifigkeit der Hohlträger bestimmen.
[0009] Durch die definiert torsionssteif ausgebildeten Hohlträger kann das Untergestell des Eisenbahngüterwagens und damit der gesamte Eisenbahngüterwagen genau definiert im Rahmen dervorgegebenen Sollwerte torsionssteif ausgebildet werden. Die Hohlträger können dabei nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kastenförmig mit rechteckigem Querschnitt und als in die Querträger des Untergestells integriertes Bauteil zur zusätzlichen Überleitung von Vertikalkräften ausgebildet sein.
[0010] Nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann der Hohlträger rohrförmig mit rundem Querschnitt ausgebildet sein.
[0011] Die Hohlträger sind dabei entweder in Wagenlängsmitte oder bei erforderlicher Anordnung mehrerer Hohlträger beidseitig symmetrisch zur Wagenlängsmitte oder in Wagenlängsmitte und beidseitig symmetrisch zur Wagenlängsmitte angeordnet. Durch die mögliche Anordnung eines oder mehrerer Hohlträger können dabei auch extrem verwindungsweiche Untergestelle mit der erforderlichen Verwindungssteifigkeit ausgerüstetwerden. Bei der Ausbildung der Hohlträger als kastenförmiges Bauteil kann dieser einen oder mehrere Querträger ersetzen und zur Überleitung der aus der Zuladung entstehenden Vertikalkräfte mitverwendet werden.
[0012] Zweckmäßige Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes, die insbesondere die Torsionsfestigkeit der Verbindung der Hohlträger mit den Längsträgern gewährleisten sowie bevorzugte Anwendungen der Erfindung kennzeichnen, sind in weiteren Ansprüchen enthalten.
[0013] Insgesamt wird durch die Erfindung erreicht, daß die Untergestelle für das Ziehen der Eisenbahngüterwagen hinreichend verwindungsweich sind, um Radentlastungen im Bereich von Überhöhungsrampen, insbesondere S-Kurven, und bei Gleisfehlern in den zulässigen Grenzen zu halten, und andererseits für das Schieben der Eisenbahngüterwagen hinreichend verwindungssteif sind, um die Radentlastungen der kurveninneren Räder ebenfalls in den zulässigen Grenzen zu halten. Diese Vorteile machen sich insbesondere bei extrem, z.B. mehr als 13m langen und/oder lediglich zwei Achsen aufweisenden Untergestellen besonders gravierend bemerkbar. Hierbei ist die Verwindungssteifigkeit um so höher, je leichter und/oder länger die Eisenbahngüterwagen sind. Im übrigen kommt es für die Anwendung der Erfindung nicht auf die Anzahl der außer den Hohlträgern stets erforderlichen, zwischen den Längsträgern fest angeordneten Querträger an.
[0014] Einzelheiten der Erfindung sind anhand von Ausführungsbeispielen in derZeichnung erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt durch das Untergestell eines Eisenbahngüterwangs der Erfindung in schematischer Darstellung,
Fig. 2 die Draufsicht auf das Untergestell nach Fig. 1 zum Teil aufgebrochen in schematischer Darstellung,
Fig. 3 einen vertikalen Längsschnitt durch das Untergestell eines Eisenbahngüterwagens gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer Darstellung,
Fig. 4 die Draufsicht auf das Untergestell nach Fig. 3 in schematischer Darstellung.
[0015] In dem in Fig. 1 dargestellten Untergestell eines Eisenbahngüterwagens sind zwischen den äußeren Längsträgern 1 Hohlträger 2 angeordnet und mit den äußeren Längsträgern 1 torsionsfest verbunden. Die Hohlträger 2 sind dabei kastenförmig mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet, wobei die Wandstärke jedes Hohlträgers und dessen Querschnitt entsprechend den aufzunehmenden Torsionskräften dimensioniert sind. In der Unterseite 2a des Hohlträgers sind dabei Öffnungen 3 angeordnet, mittels deren Dimensionierung eine gegebenfalls nachträgliche Feinabstimmung der Torsionssteifigkeit erreicht werden kann. Jeder Hohlträger 2 ist dabei so in das System der Querträger 4 des Untergestells integriert, daß er entweder direkt als Auflage für den Fußboden 5 oder indirekt über Fußbodenträger 6 zur Auflage des Fußbodens 5 mitverwendet wird. Die Anordnung der Hohlträger 2 kann dabei je nach erforderlicher Verwindungssteifigkeit des Untergestells in Wagenlängsmitte, symmetrisch beidseitig der Wagenlängsmitte oder in Wagenlängsmitte und symmetrisch beidseitig der Wagenlängsmitte erfolgen.
[0016] In dem in den Figuren 3 und 4 dargestellen Ausführungsbeispiel der Erfindung sind in dem Untergestell des Eisenbahngüterwagens zwischen äußeren Längsträgern 8 rohrförmige Hohlträger 9 mit rundem Querschnitt angeordnet. Die Bemessung dieser Hohlträger9 im Querschnitt und in ihrer Wandstärke erfolgt ebenfalls wieder entsprechend der geforderten Verwindungssteifigkeit. Die Anordnung dieser rohrförmigen Hohlträger 9 kann wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung wieder in Wagenlängsmitte, beidseitig symmetrisch der Wagenlängsmitte oder in Wagenlängsmitte und beidseitig symmetrisch der Wagenlängsmitte erfolgen.
a) ohne verwindungssteifen Wagenkasten, zumindest bestehend
b) aus äußeren Längsträgern (1 bzw. 8) und
c) zwischen diesen fest angeordneten Querträgern (4) sowie
d) mindestens einem zusätzlichen, zwischen den äußeren Längsträgern (1 bzw. 8) in Wagenquerrichtung angeordneten und
e) mit den äußeren Längsträgern (1 bzw. 8) torsionsfest verbundenen Hohlträgern (2
bzw. 9)
dadurch gekennzeichnet,
f) daß das die Hohlträger noch nicht enthaltende System aus äußeren Längsträgern (1 bzw. 8) und den zwischen diesen fest angeordneten Querträgern (4) eine derart geringe Verwindungssteifigkeit aufweist, daß diese Verwindungssteifigkeit für sich allein genommen für das Untergestell noch zu gering ist,
g) daß die gewünschte und erforderliche Torsionssteifigkeit des Untergestells dadurch erreicht wird, daß jeder der Hohlträger (2 bzw. 9) mit einer speziell festgelegten Torsionssteifigkeit derart versehen ist, daß diese Torsionssteifigkeit die Torsionssteifigkeit des gesamten Untergestells und damit des Eisenbahngüterwagens bestimmt und
h) daß Öffnungen (3) auf der Unterseite der Hohlträger durch Form und Größe oder die Querschnitte der Hohlträger oder die Wandstärke der Hohlträger oder mehrere dieser Parameter gemeinsam die Größe der Torsionssteifigkeit der Hohlträger (2 bzw. g) bestimmen.
a) sans caisse de wagon rigide en torsion, comprenant au moins
b) des longerons extérieurs (1 ou 8) et
c) des traverses (4), placées de manière fixe entre ceux-ci ainsi que
d) au moins une poutre creuse (2 ou 9) supplémentaire, placée entre les longerons extérieurs (I ou 8) dans la direction transversale du wagon et
e) cette poutre creuse étant reliée fixe en torsion aux longerons extérieurs (1 ou
8)
caractérisé en ce que
f) le système, ne comprenant pas encore les poutres creuses, constitué de longerons extérieurs (1 ou 8) et des traverses (4), placées de manière fixe entre ceux-ci, présente une rigidité en torsion si faible que cette rigidité en torsion est encore trop faible en soi pour le châssis,
g) en ce que la rigidité en torsion du châssis souhaitée et nécessaire, est atteinte en ce que chacune des poutres creuses (2 ou 9) est pourvue d'une rigidité en torsion spécialement définie de manière que cette rigidité en torsion détermine celle de l'ensemble du châssis et donc du wagon de marchandises et
h) en ce que des ouvertures (3), pratiquées sur la face inférieure des poutres creuses, déterminent, par leur forme et leurs dimensions, ou les sections transversales des poutres creuses, ou l'épaisseur de paroi des poutres creuses ou plusieurs de ces paramètres déterminent ensemble la valeur de la rigidité en torsion des poutres creuses (2 ou 9).
a) without a car body which is rigid against torsion, comprising at least
b) external longitudinal bearers (1 or 8) and
c) transverse bearers (4) arranged fixed between these and
d) at least one additional hollow bearer (2 or 9), arranged between the external longitudinal bearers (1 or 8) in the transverse direction of the car and
e) connected in a manner rigid against torsion to the external longitudinal bearers
(1 or 8),
characterised in that
f) the system not yet containing the hollow bearers, and comprising external longitudinal bearers (1 or 8) and the transverse bearers (4) arranged fixed between these, has a rigidity against torsion which is so low that this rigidity against torsion is too low, taken by itself, for the underframe,
g) the desired and required torsional rigidity of the underframe is achieved by providing each of the hollow bearers (2 or 9) with a specially established torsional rigidity such that this torsional rigidity determines the torsional rigidity of the entire underframe and thus of the rail freight car, and
h) openings (3) on the underside of the hollow bearers determine the magnitude of the torsional rigidity of the hollow bearers (2 or 9) by the shape and size or the cross-sections of the hollow bearers or the wall thickness of the hollow bearers or several of these parameters together.