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.

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.

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.

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.

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

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.

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.

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

Zur näheren Darstellung der Erfindung sind 3 Zeichnungen beigefügt.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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

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.

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.

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.

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

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

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