AT407138B - Laufwerk mit druckbehälter - Google Patents

Description

AT 407 138 B

Die Erfindung betrifft ein Laufwerk, insbesondere Drehgestell, mit einem Rahmen sowie zumindest zwei in diesem gelagerten, Laufräder tragende Achsen, mit zumindest einem pneumatischen Federelement und zumindest einem damit kommunizierenden Zusatz-Druckbehälter.

Bei pneumatischen Federelementen ist es oftmals wünschenswert, die Federcharakteristik weicher zu machen, was durch eine Vergrößerung des Luft- bzw. Gasvolumens zu erreichen ist. Da für ein pneumatisches Federelement nur ein begrenzter Einbauraum zur Verfügung steht, wird diese Volumsvergrößerung durch Verbindung des Federelementes mit einem baulich getrennten, aber mit ihm kommunizierenden Zusatzbehälter verwirklicht. Nachteilig daran ist aber, dass dieser Zusatzbehälter auch ein zusätzliches Bauvolumen und ein zusätzliches Gewicht darstellt, wodurch u. a. seine Dimensionen begrenzt sind. Speziell ist dieses Problem bei mit sehr hohen Drücken arbeitenden Federelementen - und damit Zusatzbehältem mit hoher Druckfestigkeit und entsprechend großer Wandstärke und Gewicht - akut.

Es sind verschiedene Ausführungsformen von pneumatischen Federelementen bekannt, so offenbart beispielsweise die US 3 580 557 eine Luftfeder, welche in Serie zu einer herkömmlichen Stahlfeder angeordnet und zwischen Drehgestell und Trägem eines Schienenfahrzeuges vorgesehen ist. Von Nachteil bei dieser Ausführungsform ist vor allem, dass sie ein großes Volumen aulweisen muss, um eine entsprechend weiche Federcharakteristik zu erreichen, weshalb ein relativ großer Einbauraum notwendig ist.

Weiters beschreiben die DE 1 455 128 A und die DE 1 131 719 B Federvorrichtungen für Schienenfahrzeuge, bei welchen ein zur Federung dienender Luftbehälter als Wiege eines Drehgestells ausgebildet ist. Nachteilig an dieser Federung ist vor allem ihr großes Einbauvolumen und die harte Federcharakteristik.

Die in der US 4 817 536 A beschriebene Federung weist Luftfedem auf die in vertikaler Richtung zwischen den Längsträgem und der Drehgestellunterkannte angeordnet sind. Bei dieser Anordnung ist es notwendig, um die gewünschte Federwirkung zu erreichen, einen großen Einbauraum zur Verfügung zu haben.

Die US 4 368 672 A beschreibt eine Luftfederung die zwischen Drehgestell und Trägem eines Schienenfahrzeuges vorgesehen ist. Ein großer Nachteil dieser Federung besteht darin, dass sie sehr raumfordemd ist und zu einer weiteren Erhöhung des Fahrzeugeigengewichtes beiträgt.

Die US 4 368 672 A offenbart eine Federung, bei welcher zwei Federn übereinander angeordnet sind, was unter anderem den Nachteil eines großen Bauvolumens mit sich bringt.

Keine der bekannten Ausführungsformen von Federungen für Schienenfahrzeuge kann das Problem der Minimierung des Gewichtes und des Bauvolumens eines Laufwerkes mit pneumatischen Federelementen bei gleichzeitiger Verwirklichung einer weichen Federcharakteristik lösen.

Ziel der vorliegenden Erfindung war daher eine Laufwerkskonstruktion, die bei möglichst geringem Bauvolumen und Gewicht für die Verwendung von Zusatz-Luft- bzw. Gasbehältern für pneumatische Federelemente ausgelegt ist.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass als Zusatz-Druckbehälter mindestens ein eigenständiger Druckbehälter vorgesehen ist, der zumindest teilweise einen tragenden Bauteil des Laufwerkrahmens bildet.

Der eigenständige Druckbehälter ist somit je nach dem gewünschten Arbeits- und Maximaldruck des mit ihm kommunizierenden pneumatischen Federelementes auslegbar und kann beispielsweise auch vor dem Zusammenbau mit den übrigen, das Laufwerk bildenden Bauteilen separat überprüft und abgenommen werden. Da der Behälter selbst tragende Funktion im Laufwerk ausübt, muss in seinem Bereich kein oder nur ein sehr klein dimensionierter Tragteil vorgesehen sein, wodurch sowohl Gewicht als auch Bauvolumen eingespart wird.

Wiewohl pneumatische Federungen für Schienenfahrzeuge in verschiedenen Ausführungsformen bekannt sind, wie auch aus dem eingangs diskutierten Stand der Technik hervorgeht, stellt die zumindest teilweise Integrierung eines Zusatz-Druckbehälters als tragendes Element in den Laufwerkrahmen eine Neuheit auf dem Gebiet des Fahrzeugbaues dar. Da herkömmliche Federelemente und Zusatz-Druckbehälter, die wie eingangs beschrieben zur Verwirklichung einer weichen Federcharakteristik dienen, nicht als tragende Teile eines Laufwerkrahmens ausgeführt und konzipiert sind, ergibt sich auch die erfindungsgemäße Ausführung des Druckbehälters als tragender Teil des Laufwerkrahmens selbst für einen Fachmann nicht in naheliegender Weise. Es ist somit ein Verdienst der Erfindung gleichzeitig eine kompakte Bauweise eines 2

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Schienenfahrzeuguntergestells und eine weiche Federcharakteristik der verwendeten pneumatischen Federelemente zu ermöglichen.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist zu beiden Längsseiten des Laufwerkes mindestens je ein Zusatz-Druckbehälter als rohrförmiger Bauteil, vorzugsweise mit durchgehender Mantelfläche, zwischen zwei endseitigen Trägerteilen eingesetzt und mit diesen verbunden. Diese Bauart ergibt die besten Festigkeitswerte für hohe Luft oder Gasdrücke, wobei ohne weiteres ein Betriebsdruck von etwa 10 bar und ein Prüfdruck von etwa 15 bar erzielbar ist.

Vorzugsweise ist an beiden Längsseiten des Laufwerkrahmens mindestens je ein Druckbehälter vorgesehen, welcher sich über die gesamte Länge des Drehgestellrahmens erstreckt.

Gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal besitzt der Laufwerkrahmen einen Obergurt und einen Untergurt, wobei zumindest einer der Gurte durchgehend entlang des Druckbehälters verläuft und der andere Gurt den Druckbehälter umgreift. Diese Ausführungsform kommt bei Drehgestellen mit kurzen Achsständen und großer Sekundärfederauflagefläche zur Anwendung und ist für diesen Fall - neben dem Vorteil der einfachen Herstellung - der beste Kompromiss zwischen Gewichts- und Festigkeitsoptimierung.

Alternativ dazu kann mindestens einer der Längsträger des Laufwerkrahmens aus einem, allenfalls als endseitiger Abschnitt ausgebildeter Ober- und Untergurt bestehen, wobei beide Gurte den Druckbehälter umgreifen und zumindest einen über den Druckbehälter hinausragenden Abschnitt bilden. Diese Ausführungsform kommt bei Drehgestellen mit längeren Achsständen (2500 mm) bevorzugt zur Anwendung. Durch Weglassen des Obergurtes in Teilbereichen des Druckbehälters - wo dieser allein die tragende Funktion ausübt - wird die Gewichtsbilanz wesentlich verbessert, wobei lediglich eine Sekundärfederauflagefläche in einem kleinen Teilbereich des Druckbehälters vorgesehen werden muss.

Vorzugsweise sind zwei einander gegenüberliegende, über den Druckbehälter hinausragende Abschnitte von Trägem vorgesehen, wodurch wieder ein durchgehender Trägerteil gebildet ist der außerhalb des Bereiches des Druckbehälters mit anderen Bauteilen verbunden werden kann.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind an den Druckbehälter zusätzliche Konsolen od. dgl. für den Anbau von Zusatzteilen, beispielsweise von Dämpfern oder Schlingerdämpfem angebaut, vorzugsweise angeschweißt, sind. Damit ist eine vollständige bauliche Integration des Druckbehälters in den tragenden Aufbau des Laufwerks ermöglicht.

In der nachfolgenden Beschreibung soll anhand eines in den Zeichnungsfiguren dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels die Erfindung näher erläutert werden.

Dabei zeigt Fig. 1 eine Seitenansicht eines zweiachsigen Drehgestelles mit pneumatischer Sekundärfederstufe nach dem erfindungsgemäßen Aufbau, Fig. 2 ist eine Draufsicht auf nur den Drehgestellrahmen der Fig. 1 und Fig. 3 ist eine Seitenansicht diese Drehgestellrahmens.

Auf den Rädern 1 stützt sich über eine Primärfederstufe 2 mit Schraubenfedem und zugehörigen Dämpfungselementen 3 der Drehgestellrahmen 4 ab. Die Sekundärfederstufe wird durch je einen Luftfederbalg 5 mit zugehörigem Dämpfer 6 symmetrisch auf beiden Seiten der vertikalen Längsmittelebene des Drehgestells bewerkstelligt.

Der Drehgestellrahmen 4 setzt sich zusammen aus zwei Teilträgem 7, 8 mit im wesentlichen gleichem strukturellen Aufbau aus einem Obergurt 71 bzw. 81, einem Untergurt 72 bzw. 82, zumindest einem die Gurte 71, 72 bzw. 81, 82 verbindenden Steg 73 bzw. 83 und allfälligen zusätzlichen Buchsen 84 für die Primärfederung bzw. Konsolen zum Anbau beispielsweise des Dämpfers 3 oder etwa einer Querwegsbegrenzung 9. Im Falle von zwei Stegen 73 bzw. 83 können diese an den gegenüberliegenden Längsrändem der Gurte 71, 72 bzw. 81, 82 vorgesehen sein, sodass sich eine kastenförmige Trägerkonstruktion ergibt.

Zwischen die beiden Trägerteile 7, 8 ist als Verbindung und tragendes Element der Zusatz-Druckbehälter 10 eingesetzt und mit diesen verbunden. Zu diesem Zweck umgreift im dargestellten Ausführungsbeispiel jeder Untergurt 72 bzw. 82 einen Endbereich des Behälters 10 und ist daran festgemacht, vorzugsweise festgeschweißt. Ebenso kann einer oder jeder Steg 73 bzw. 83 mit dem Behälter 10 verbunden sein, vorzugsweise über die gesamte Länge über die sich beide Bauteile berühren.

Die Obergurte 71 bzw. 81 können (nicht dargestellt) ebenfalls den Druckbehälter 10 umfassen und mit ihm verbunden sein, wobei dann auch die Stege 73 bzw. 83 nur bis jeweils zum Endbereich des Behälters 10 verlaufen und eine Konstruktion gegeben ist, bei der die beiden Trägerteile 3

Claims (7)

1. AT 407 138 B baulich voneinander getrennt und lediglich durch den Behälter 10 miteinander verbunden sind. Beim dargestellten Drehgestell hingegen geht der Obergurt 71 des einen Trägerteils 7 direkt in den Obergurt 81 des zweiten Trägerteils 8 über, sodass ein von einem Ende zum gegenüberliegenden Ende des Drehgestellrahmens 4 durchgehender Obergurt vorliegt, auf welchem Obergurt dann auch der Luftfederbalg 5 der Sekundärfederstufe aufgesetzt ist. Bei getrennten Trägerteilen müsste allenfalls auf dem Druckbehälter 10 eine zusätzliche Konsole oder ein Lagerelement für den Luftfederbalg angebaut werden. Ebenso können am Zusatz-Druckbehälter 10 weitere Konsolen 11, beispielsweise jene zur Anlenkung des Schlingerdämpfers 12 oder auch zur Aufhängung einer Magnetschienenbremse 13 und/oder weitere Anbauteile befestigt sein. In der Draufsicht der Fig. 2 ist die bezüglich der vertikalen Längsmittelebene symmetrische Ausführung des Drehgestellrahmens zu erkennen, wobei auch die Buchsen 74 und 84 in beiden Trägerteilen 7, 8 für die Primärfederung eingezeichnet sind, denen identisch aufgebaute Teile 74' und 84' in den gleich aufgebauten Trägerteilen 7', 8' der gegenüberliegenden Drehgestellseite entsprechen Die Trägerteile 7, 8 sind mit den gegenüberliegenden Trägerteilen 7', 8' über einen vorderen Querträger 14 und einen hinteren Querträger 15 verbunden. Vorzugsweise ist auf beiden Drehgestellseiten zumindest je ein Luftfederbalg 5 (in Fig. 2 nicht dargestellt) vorgesehen, wobei jeder Federbalg vorteilhafterweise mit je einem Zusatz-Druckbehälter 10 bzw. 10' auf seiner Seite kommuniziert. Auch zumindest je ein Luftfederbalg 5 einer Seite kann - alternativ oder zusätzlich zur Verbindung mit zumindest einem Druckbehälter 10 bzw. 10' - mit dem gegenüberliegenden Luftfederbaig auf der anderen Seite des Drehgestelles kommunizieren. In Fig. 3 ist nochmals in größerem Maßstab nur ein in Längsrichtung des Drehgestells verlaufender Rahmenabschnitt aus zwei Trägerteilen 7, 8 und dem Druckbehälter 10 dargestellt, wobei auch hier der direkte Übergang des Obergurtabschnittes 71 in den Obergurtabschnitt 81 unter Bildung eines vom Vorderende des jeweiligen Drehgestellrahmen-Seitenteiles 7, 8, 10 zu dessen Hinterende durchgehenden Gurtes deutlich erkennbar ist. Im Rahmen der Erfindung sind natürlich verschiedene Abwandlungen der für das dargestellte Drehgestell beispielhaft angeführten Merkmale möglich. Beispielsweise könnte der Druckbehälter 10 sich über die gesamte Länge des Drehgestellrahmens erstrecken und direkt mit entsprechenden Anbauten für die Primärfederstufe auf der oder den Radachsen abgestützt sein. Auch die querliegende Anordnung eines oder mehrerer Druckbehälter wäre denkbar, wobei diese dann zumindest teilweise tragende Funktionen entsprechend etwa den Querträgern 14, 15 des oben beschriebenen Drehgestelles übernehmen würden. Schließlich ist auch die geometrische Auslegung des Drehgestellrahmens in H-, Kasten- oder ähnlicher Form, prinzipiell nach Belieben und Bedarf möglich, wobei der oder jeder Druckluft-Zusatzbehälter in tragender Funktion an jeder Stelle des Rahmens vorgesehen sein kann. Anwendung kann der erfindungsgemäße tragende Zusatz-Druckluftbehälter sowohl bei Triebais auch Laufdrehgestellen oder auch einachsigen Laufwerken mit angetriebener oder antriebsloser Achse finden, wenn diese mit zumindest einer pneumatischen Federstufe versehen sind. PATENTANSPRÜCHE: 1. Laufwerk, insbesondere Drehgestell, mit einem Rahmen sowie zumindest zwei in diesem gelagerten, Laufräder tragende Achsen, mit zumindest einem pneumatischen Federelement und zumindest einem damit kommunizierenden Zusatz-Druckbehälter, dadurch gekennzeichnet, dass als Zusatz-Druckbehälter mindestens ein eigenständiger Druckbehälter (10) vorgesehen ist, der zumindest teilweise einen tragenden Bauteil des Laufwerkrahmens (4) bildet.
2. 2. Laufwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zu beiden Längsseiten des Laufwerkes mindestens je ein Zusatz-Druckbehälter (10 bzw. 10') als rohrförmiger Bauteil, vorzugsweise mit durchgehender Mantelfläche, zwischen zwei endseitigen Trägerteilen (7, 8) eingesetzt und mit diesen verbunden ist.
3. 3. Laufwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an beiden Längsseiten des 4 AT 407 138 B Laufwerkrahmens (4) mindestens je ein Druckbehälter (10 bzw. 10') vorgesehen ist, welcher sich über die gesamte Länge des Drehgestellrahmens erstreckt.
4. 4. Laufwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Laufwerkrahmen (4) einen Obergurt (71, 81) und einen Untergurt (72, 82) besitzt, wobei zumindest einer der Gurte (71, 81) durchgehend entlang des Druckbehälters (10 bzw. 10') verläuft und der andere Gurt (72, 82) den Druckbehälter (10 bzw. 10') umgreift.
5. 5. Laufwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Längsträger des Laufwerkrahmens (4) aus einem, allenfalls als endseitlger Abschnitt ausgebildeten Ober- und Untergurt (71, 72 bzw. 81, 82) besteht, wobei beide Gurte (71, 72 bzw. 81, 82) den Druckbehälter (10 bzw. 10') umgreifen und zumindest einen über den Druckbehälter (10 bzw. 10’) hinausragenden Abschnitt (7, 8) bilden.
6. 6. Laufwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwei einander gegenüberliegende, über den Druckbehälter (10 bzw. 10') hinausragende Abschnitte (7, 8) von Trägem vorgesehen sind.
7. 7. Laufwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an den Druckbehälter (10 bzw. 10') zusätzliche Konsolen od. dgl. (11) für den Anbau von Zusatzteilen, beispielsweise von Dämpfern (3, 6) oder Schlingerdämpfem (12) angebaut, vorzugsweise angeschweißt, sind. HIEZU 3 BLATT ZEICHNUNGEN 5