Schienenfahrzeug mit einer gewichtsoptimierten Anbindung des Fahrwerks an einen Wagenkasten

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug mit einer gewichtsoptimierten Anbindung des Fahrwerks an einen Wagenkasten.
Die Art und Weise, wie der Wagenkasten eines Schienenfahrzeuges an das Fahrwerk angebunden ist, hat erheblichen Einfluss auf die dynamischen Eigenschaften eines Schienenfahrzeuges. Dabei muss diese Anbindung unterschiedlichen Anforderungen gerecht werden. So ist aus Komfortgründen, aber auch für einen guten Rad-Schiene Kontakt, der in Hinblick auf eine hohe Entgleisungssicherheit notwendig ist, eine "weiche" Anbindung erforderlich, der allerdings Einschränkungen beispielsweise durch das einzuhaltende Lichtraumprofil der Strecke bei Wankvorgängen entgegenstehen.
Besondere Anforderungen bestehen bei angetriebenen Fahrwerken. Hier muss die Übertragung von Zug und Druckkräften auf den Wagenkasten in geeigneter Weise erfolgen.

[0002] Ein gattungsgemäßes Schienenfahrzeug mit einer gewichtsoptimierten Anbindung des Fahrwerks an einen Wagenkasten ist aus dem Dokument US 3 961 584 A bekannt. Aus der DE 1 530 155 ist ein Drehgestell mit einem Antriebs- oder Bremssystem bekannt, wobei sich der Wagenkasten auf einen Drehschemel stützt, der gegenüber dem Kasten in Bezug auf die Wagenlängsrichtung fest ist, sich aber um die Hochachse drehen kann. Der Drehschemel stützt sich seinerseits beidseitig über Drehpunkte auf dem Drehgestellrahmen, der um die Querachse gegenüber dem Drehschemel neigbar ist.

[0003] Diese Lösung ist sehr aufwändig, darüber hinaus können bei hohen Geschwindigkeiten longitudinale Erregerkräfte auftreten, die den Wagen zu vertikalen Biegeschwingungen anregen.
Die DE 833 505 zeigt ein Drehgestell mit in Lenkern gelagerten Radsätzen und einem in dem Drehgestellrahmen angeordneten Drehzapfen, wobei der in der Mitte des schmalen Querträgers ruhende, axial federnd ausgebildete Drehzapfen über mittels in Fahrtrichtung verlaufender Lenkerstangen über sogenannte Silentblocs mit dem Wagenkasten verbunden.
Diese Lösung weist vor allem bei hohen Geschwindigkeiten Nachteile in Bezug auf Laufruhe und Stabilität auf.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, den Stand der Technik weiterzuentwickeln.

[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Schienenfahrzeug mit einer gewichtsoptimierten Anbindung der eingangs genannten Art gelöst, bei der an dem Fahrwerkrahmen eine nach oben ragende zapfenförmige Konsole vorgesehen ist, die in eine am Wagenkasten vorgesehene Aufnahmevorrichtung ragt und bei der die Aufnahmevorrichtung den Bewegungsspielraum der zapfenförmige Konsole in der Weise begrenzt, dass vorgegebene Wankwinkel des Wagenkastens in Querrichtung und Nickwinkel eines Querträgers in Längsrichtung nicht überschritten werden, wobei bei einem Fahrwerk ein tiefliegender Längslenker vorgesehen ist, durch welchen der Fahrwerkrahmen mit dem Wagenkasten verbunden ist.

[0005] Damit ist eine einfache, robuste und wirkungsvolle Anbindung des Wagenkastens an das Fahrwerk gegeben.

[0006] Günstig ist es überdies, wenn die Aufnahmevorrichtung Puffer und Festanschläge mit vorgegebenen Steifigkeitskennlinien aufweist. Damit kann das Verhalten der Begrenzung an die unterschiedlichen Anforderungen im ordnungsgemäßen Betrieb (weicher Puffer) und bei einem Crash (harter Anschlag) angepasst werden.
Die zapfenförmige Konsole kann vom Fahrwerkrahmen abnehmbar gestaltet sein um so die Montage zu erleichtern. Sie ist in üblicher Weise am Querträger angebracht.
Für Service und Montagezwecke ist es überdies günstig, wenn der Wagenboden im Bereich der Aufnahmevorrichtung eine verschließbare Öffnung in das Wageninnere aufweist.
Aus Sicherheitsgründen ist es zweckmäßig, wenn die Aufnahmevorrichtung eine Abhebesicherung aufweist.

[0007] Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn der Fahrwerkrahmen gelenkig ausgeführt ist. Durch einen flexiblen oder gelenkigen Fahrwerkrahmen wird die Entgleisungssicherheit erhöht und eine höherer Auflast und damit Zuladung auf das Fahrwerk ermöglicht.

[0008] Vorteilhaft ist es auch,wenn die Aufnahmevorrichtung als Teil eines Wagenkastenquerträgers ausgebildet oder mit diesem verbunden ist.

[0009] Zur näheren Darstellung der Erfindung sind 3 Zeichnungen beigefügt.

[0010] Es zeigen beispielhaft:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform in einer

Fig.2 und Fig.3 eine schematische Darstellung einer zweiten und dritten Ausführungsform.

[0011] Die Darstellung nach Fig. 1 zeigt einen schematischen Schnitt durch ein Fahrwerk entlang einer Längsachse. Das Fahrwerk weist einen gelenkigen Fahrwerkrahmen auf, der zumindest einen Querträger 1 und zwei Längsträger 3 umfasst, die über ein Rahmengelenk 2 miteinander verbunden sind.

[0012] Durch einen flexiblen oder gelenkigen Fahrwerkrahmen wird zwar die Entgleisungssicherheit erhöht und eine höherer Auflast und damit Zuladung auf das Fahrwerk ermöglicht. Allerdings hat der Querträger des Fahrwerkrahmens einen zusätzlichen Freiheitsgrad um seine Achse quer zur Fahrtrichtung (Rollen bzw. Nicken), wodurch es zu unzulässig hohen Winkeln bzw. Wegen kommen kann, bei denen z.B. das Lichtraumprofil verletzt wird oder Fahrwerkbauteile miteinander kollidieren.

[0013] Erfindungsgemäß weist der Fahrwerkrahmen eine nach oben ragende zapfenförmige Konsole 4 auf ist, die in eine am Wagenkasten 6 vorgesehene Aufnahmevorrichtung 5 ragt. Die Aufnahmevorrichtung 5 begrenzt den Bewegungsspielraum der zapfenförmigen Konsole 4 in der Weise dass vorgegebene Wankwinkel des Wagenkastens 6 in Querrichtung und Nickwinkel des Querträgers 1 in Längsrichtung nicht überschritten werden.

[0014] Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Aufnahmevorrichtung 5 Puffer und Festanschläge mit vorgegebenen Steifigkeitskennlinien aufweist. Damit kann das Verhalten der Begrenzung an die unterschiedlichen Anforderungen angepasst werden. So ist im ordnungsgemäßen Betrieb ein weicher Puffer zweckmäßig, während bei einem Crash ein harter Anschlag vorgesehen wird.

[0015] Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist weiterhin ein tiefliegender Längslenker 7 vorgesehen, durch welchen der Fahrwerkrahmen mit dem Wagenkasten 6 verbunden ist. Im Ausführungsbeispiel ist der Längslenker 7 am Querträger 1 befestigt. Durch die tiefliegende Anordnung des Längslenkers 7 werden die Radsatzlastunterschiede zwischen den Radsätzen minimiert. Als weiterer Vorteil muß die Querträgerstruktur nicht durchbrochen werden.

[0016] Die Figuren 2 und 3 zeigen weitere Ausführungsformen der Erfindung anhand einer schematischen Darstellung eines Schnittes quer durch ein Schienenfahrzeug.

[0017] Die Darstellungen umfassen einen Wagenkasten 6, der sich über Sekundärfedern 8 auf einem Fahrwerkrahmen 9 abstützt. Dieser weist eine nach oben ragende zapfenförmige Konsole 4 auf ist, die in eine am Wagenkasten 6 vorgesehene Aufnahmevorrichtung 5 ragt. Die Aufnahmevorrichtung 5 kann nun entweder wie in Fig. 2 dargestellt, durch eine am Boden des Wagenkastens 6 angebrachte, beispielsweise reifenförmige Begrenzung oder aber, wie in Fig. 3 dargestellt, durch eine entsprechende Ausnehmung im Boden des Wagenkastens 6 gebildet sein.

[0018] Dazu noch die folgenden Erläuterungen:
Unter gegebenen Randbedingungen wie insbesondere der Wagenkastenmasse incl. Zuladung und der zugehörigen Schwerpunkte, der Fahrgeschwindigkeit, des Bogenradius und der Überhöhung der Strecke muss ein Schienenfahrzeug auch Einschränkungen in Bezug auf den Fahrweg einhalten, d.h. es darf das sogenannte Lichtraumprofil nicht verletzen.

[0019] Dies ist dann erfüllt, wenn der Wankwinkel des Wagenkastens eine definierte Grenze nicht überschreitet. Der Wankwinkel wird insbesondere durch folgende Fahrwerkbauteile und ihre Parameter bestimmt:

• Primär- und Sekundärfederung: Vertikalsteifigkeiten und Einbaulage,
• Wankstütze (wenn vorhanden): Steifigkeit und Einbaulage,
• Querfederung incl. Queranschlag: Kraft-Weg-Kennlinie und Einbaulage,
• Luftfedersteuerung (wenn vorhanden): Kennlinie.

[0020] Aufgrund der Massen, Schwerpunktshöhen, Steifigkeiten und Geometrien ergibt sich ein Wankpol und ein Wankwinkel des Wagenkastens.

[0021] Bei der Festlegung der genannten Parameter müssen insbesondere zusätzlich noch die Vorgaben hinsichtlich der Entgleisungssicherheit und des Fahrkomforts eingehalten werden.

[0022] Erfindungsgemäß erfolgt die Begrenzung der Wankbewegung so hoch wie möglich - im Fahrzeugboden versenkt. Dadurch wird ein über Schienenoberkante höherer Wankpol erreicht und der Wankwinkel des Wagenkastens reduziert. Unter gleichen Randbedingungen können bei konstantem Wankwinkel durch die erfindungsgemäße Lösung sowohl die Vertikalsteifigkeiten von Primär- und/oder Sekundärfederung reduziert und damit der Fahrkomfort erhöht werden als auch die Wankstütze entfallen.

Bezugszeichenliste

Querträger	1
Rahmengelenk	2
Längsträger	3
zapfenförmige Konsole	4
Aufnahmevorrichtung	5
Wagenkasten	6
Längslenker	7
Sekundärfedern	8
Fahrwerkrahmen	9
Abhebesicherung	10

Ansprüche

1. Schienenfahrzeug mit einer gewichtsoptimierten Anbindung des Fahrwerks an einen Wagenkasten, wobei an dem Fahrwerkrahmen(9) eine nach oben ragende zapfenförmige Konsole(4) vorgesehen ist, die in eine am Wagenkasten (6) vorgesehene Aufnahmevorrichtung(5) ragt und wobei die Aufnahmevorrichtung(5) den Bewegungsspielraum der zapfenförmigen Konsole(4) in der Weise begrenzt, dass vorgegebene Wankwinkel des Wagenkastens (6) in Querrichtung und Nickwinkel eines Querträgers(1) in Längsrichtung nicht überschritten werden,
dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Fahrwerk ein tiefliegender Längslenker (7) vorgesehen ist, durch welchen der Fahrwerkrahmen mit dem Wagenkasten(6) verbunden ist.

2. Schienenfahrzeug mit einer gewichtsoptimierten Anbindungdes Fahrwerks an einen Wagenkasten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmevorrichtung (5) Puffer und Festanschläge mit vorgegebenen Steifigkeitskennlinien aufweist.

3. Schienenfahrzeug mit einer gewichtsoptimierten Anbindung des Fahrwerks an einen Wagenkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zapfenförmige Konsole(4) vom Fahrwerkrahmen (9) abnehmbar gestaltet ist.

4. Schienenfahrzeug mit einer gewichtsoptimierten Anbindung des Fahrwerks an einen Wagenkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zapfenförmige Konsole (4) am Querträger (1) angebracht ist.

5. Schienenfahrzeug mit einer gewichtsoptimierten Anbindung des Fahrwerks an einen Wagenkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wagenboden im Bereich der Aufnahmevorrichtung (5)eine verschließbare Öffnung in das Wageninnere aufweist.

6. Schienenfahrzeug mit einer gewichtsoptimierten Anbindung des Fahrwerks an einen Wagenkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmevorrichtung (5) eine Abhebesicherung (10)aufweist.

7. Schienenfahrzeug mit einer gewichtsoptimierten Anbindung des Fahrwerks an einen Wagenkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrwerkrahmen (9)gelenkig ausgeführt ist.

8. Schienenfahrzeug mit einer gewichtsoptimierten Anbindung des Fahrwerks an einen Wagenkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmevorrichtung(5) als Teil eines Wagenkastenquerträgers ausgebildet oder mit diesem verbunden ist.

Claims

1. Rail vehicle with a weight-optimised connection of the chassis to a railcar body, wherein an upwardly projecting pin-shaped bracket (4) which projects into a receptacle arrangement (5) provided on the railcar body (6) is provided on the chassis frame (9) and wherein the receptacle arrangement (5) limits the freedom of movement of the pin-shaped bracket (4) in such a way that predefined rolling angles of the railcar body (6) are not exceeded in the lateral direction, and pitching angles of a transverse member (1) are not exceeded in the longitudinal direction,
characterised in that a chassis is provided with a low-lying semitrailing arm (7) by means of which the chassis frame is connected to the railcar body (6).

2. Rail vehicle with a weight-optimised connection of the chassis to a railcar body according to claim 1, characterised in that the receptacle arrangement (5) has bumpers and positive stops with predefined stiffness characteristic curves.

3. Rail vehicle with a weight-optimised connection of the chassis to a railcar body according to one of claims 1 to 2, characterised in that the pin-shaped bracket (4) is designed so as to be removable from the chassis frame (9).

4. Rail vehicle with a weight-optimised connection of the chassis to a railcar body according to one of claims 1 to 3, characterised in that the pin-shaped bracket (4) is mounted on the transverse member (1).

5. Rail vehicle with a weight-optimised connection of the chassis to a railcar body according to one of claims 1 to 4, characterised in that the railcar floor has a closable opening into the interior of the railcar in the region of the receptacle arrangement (5).

6. Rail vehicle with a weight-optimised connection of the chassis to a railcar body according to one of claims 1 to 5, characterised in that the receptacle arrangement (5) has an anti-lift stop (10).

7. Rail vehicle with a weight-optimised connection of the chassis to a railcar body according to one of claims 1 to 6, characterised in that the chassis frame (9) is implemented as articulated.

8. Rail vehicle with a weight-optimised connection of the chassis to a railcar body according to one of claims 1 to 7, characterised in that the receptacle arrangement (5) is embodied as part of a railcar body transverse member or is connected to the latter.

Revendications

1. Véhicule sur rails avec un raccordement optimisé en termes de poids du châssis à une caisse, dans lequel au niveau du cadre de châssis (9) est prévue une console en forme de tourillon faisant saillie vers le haut (4) qui fait saillie dans un dispositif de réception (5) prévu au niveau de la caisse (6) et dans lequel le dispositif de réception (5) limite la marge de manoeuvre de déplacement de la console en forme de tourillon (4) de telle sorte que des angles de roulis prédéterminés de la caisse (6) dans la direction transversale et des angles d'inclinaison d'une traverse (1) dans la direction longitudinale ne peuvent pas être dépassés, caractérisé en ce que dans le cas d'un châssis un bras oscillant longitudinal enfoncé (7) est prévu, par le biais duquel le cadre de châssis est relié à la caisse (6).

2. Véhicule sur rails avec un raccordement optimisé en termes de poids du châssis à une caisse selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de réception (5) présente des tampons et des butées fixes avec des courbes caractéristiques de rigidité prédéterminées.

3. Véhicule sur rails avec un raccordement optimisé en termes de poids du châssis à une caisse selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que la console en forme de tourillon (4) est configurée de manière à pouvoir être retirée du cadre de châssis (9).

4. Véhicule sur rails avec un raccordement optimisé en termes de poids du châssis à une caisse selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la console en forme de tourillon (4) est mise en place au niveau de la traverse (1).

5. Véhicule sur rails avec un raccordement optimisé en termes de poids du châssis à une caisse selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le plancher du wagon présente dans la zone du dispositif de réception (5) une ouverture refermable dans l'intérieur du wagon.

6. Véhicule sur rails avec un raccordement optimisé en termes de poids du châssis à une caisse selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le dispositif de réception (5) présente un système anti-soulèvement (10).

7. Véhicule sur rails avec un raccordement optimisé en termes de poids du châssis à une caisse selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le cadre de châssis (9) est réalisé de manière articulée.

8. Véhicule sur rails avec un raccordement optimisé en termes de poids du châssis à une caisse selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le dispositif de réception (5) est réalisé en tant qu'élément d'une traverse de caisse ou est relié à celle-ci.

Zeichnung