AT504310A1

AT504310A1 - Fahrwerkanlenkung zur verbesserten befahrung von trassierungsbedingten krümmungsänderungen

Info

Publication number: AT504310A1
Application number: AT0121604A
Authority: AT
Inventors: Martin Dipl Ing Mongold; Stefan Dipl Ing Greiner; Gerhard Dipl Ing Kaserer; Robert Dipl Ing Braun; Martin Josef Dipl Ing Lechner
Original assignee: Siemens Transportation Systems
Priority date: 2004-07-16
Filing date: 2004-07-16
Publication date: 2008-04-15
Also published as: PL1771326T3; WO2006007613A1; AT504310B1; JP2008506567A; EP1771326A1; AU2005263215A1; DE502005006338D1; AU2005263215B2; EP1771326B1

Description

Fahrwerkanlenkung zur verbesserten Befahrung von trassierungsbedingten

Krümmungsänderungen

Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug, bei welchem ein Wagenkasten über zumindest einen Lenker mit einem Fahrwerk in Fahrzeuglängsrichtung gekoppelt ist.

Ein Schienenfahrzeug der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der DE 298 12 001 Ul bekannt geworden.

Unter einem Fahrwerk werden in dem vorliegenden Zusammenhang angetriebene als auch nicht angetriebene Fahrwerke mit zwei oder vier Rädern verstanden, die paarweise durch eine Radsatzwelle verbunden oder auch als Losräder ausgeführt sein können.

Bei herkömmlichen Fahrwerken, wie sie unter anderem aus der oben zitierten Druckschrift bekannt geworden sind, können beim Befahren von trassierungsbedingten Krümmungsänderungen (Änderung der Krümmung der Trasse in der Schienenebene) hohe Kraftspitzen und Beschleunigungen im Fahrzeug auftreten, die sich negativ auf das Fahrzeug und das Gleis auswirken können.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, die oben genannten Nachteile zu überwinden.

Diese Aufgabe wird mit einem Schienenfahrzeug der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Fahrwerk in Bereichen der Kopfenden seines Fahrwerkrahmens je über Dämpfungseinrichtungen deren Hauptwirkrichtungskomponenten je in einer zu der Schienenebene parallelen Ebene liegen und quer zur Fahrtrichtung oder schräg im Raum zwischen dem Fahrwerksrahmen und dem Wagenkasten verlaufen, mit dem Wagenkasten verbunden ist.

Als Kopfenden des Fahrwerkrahmens werden hierbei die in bzw. entgegen der Fahrtrichtung des Schienenfahrzeuges gelegenen Endbereiche des Fahrwerkrahmens bezeichnet.

Durch die Anordnung der vorzugsweise quer zur Fahrtrichtung wirkenden Dämpfungseinrichtungen an den Kopfenden des Fahrwerks können aufgrund der wirksamen Hebelarme, durch trassierungsbedingte Krümmungsänderungen in der Schienenebene verursachte Kräfte bei abrupt auftretende Ausdreh- und Querbewegungen abgebaut und vergleichmäßigt werden. • · • ··· -2-

Um einen möglichst gleichmäßigen Abbau der auftretenden Kräfte bzw. Momente zu gewährleisten, können die Dämpfungseinrichtungen in Bezug auf eine normal zur Längsmittelgeraden des Fahrwerks verlaufende Ebene symmetrisch zueinander angeordnet sein.

Eine vorteilhafte Variante der Erfindung sieht vor, dass an jedem Achsträger des Fahrwerkrahmens zumindest eine Dämpfungseinrichtung angeordnet ist.

Gemäß einer weiteren günstigen Ausführungsform der Erfindung weist der Fahrwerksrahmen an jedem seiner Kopfenden einen Kopfträger auf, wobei jeder Kopfträger über zumindest eine Dämpfungseinrichtung mit dem Wagenkasten verbunden ist.

Um die Ausdrehsteifigkeit zwischen Wagenkasten und Fahrwerk/ Drehgestell in geeigneter Form an die jeweiligen Anforderungen anzupassen, können zusätzlich in Längsrichtung wirkende Federelemente - welche einen definierten Spalt und vorzugsweise eine progressive Steifigkeits-Charakteristik aufweisen, angeordnet werden.

Der Wagenkasten kann vorteilhafterweise über zwei bezüglich einer Längsmittelgeraden des Fahrwerks im wesentlichen symmetrisch zueinander angeordnete Lenker mit dem Fahrwerk verbunden sein.

Weiters kann die Dämpfungseinrichtung als hydraulischer, pneumatischer oder hydro-pneumatischer Dämpfer ausgebildet sein.

Die Erfindung samt weiterer Vorteile wird im Folgenden anhand einiger nicht einschränkender Ausführungsbeispiele näher erläutert, welche in der Zeichnung dargestellt sind. In dieser zeigen schematisch:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erste Variante eines Fahrwerks eines erfindungsgemäßen Schienenfahrzeuges;

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine zweite Variante eines Fahrwerks eines erfindungsgemäßen Schienenfahrzeuges und

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine dritte Variante eines Fahrwerks eines erfindungsgemäßen Schienenfahrzeuges

Gemäß Fig. 1, 2 und 3 weist ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug SCH ein Fahrwerk FAR mit einem Fahrwerksrahmen und einen Wagenkasten WKA auf. Das Fahrwerk FAR -3- bzw. der Fahrwerksrahmen ist über mindestens einen Lenker - in der hier dargestellten Ausführungsform über zwei Lenker LEI, LE2 - mit dem Wagenkasten WKA in Fahrzeuglängsrichtung L gekoppelt. D. h. die Projektion der Längserstreckung der Lenker LEI, LE2 in die Schienenebne E verläuft im wesentlichen parallel zur Fahrzeuglängsrichtung L. Somit werden in bzw. gegen die Fahrtrichtung auftretenden Antriebs- und Bremskräfte über die Lenker von dem Fahrwerk FAR auf den Wagenkasten WKA übertragen.

Das in Fig. 1, 2 und 3 dargestellte Fahrwerk FAR weist einen Fahrwerksrahmen mit Längs-bzw. Achsträgern ATI, AT2, AT3, AT4 und eine zwischen diesen angeordneten Traverse TRA auf. Die Traverse TRA kann beispielsweise als Rahmen ausgebildet sein und im Fall eines angetriebenen Fahrwerks einen Antrieb tragen. In den dargestellten Ausführungsformen der Erfindung sind die Lenker LEI, LE2 an ihrem fahrwerkseitigen Ende mit der Traverse TRA verbunden, wobei die Lenker LEI, LE2 bezüglich einer Längsmittelgeraden λ des Fahrwerks im wesentlichen symmetrisch zueinander angeordnet sind.

Das Fahrwerk ist in Bereichen der Kopfenden KOI, K02 seines Fahrwerkrahmens je über Dämpfungseinrichtungen DE1, DE2, DE3, DE4, DE5, DE6, DE7, DE8, DE9, D10 deren Hauptwirkrichtungskomponenten vorzugsweise in einer zur Schienenebene parallelen Ebene liegen und quer zur Fahrtrichtung F verlaufen bzw. schräg im Raum angeordnet sind, direkt mit dem Wagenkasten WKA verbunden. Unter Hauptwirkrichtungskomponente eines Dämpfers wird hierbei die größte, aus einer vektoriellen Zerlegung der Wirkrichtung des eingebauten Dämpfers gemäß einem durch das Fahrwerk gelegten orthogonalen Koordinatensystem, dessen Ursprung mit dem Mittelpunkt des jeweils betrachteten Dämpfers zusammenfällt, resultierende Komponente verstanden. Jede Dämpfungseinrichtung DE1, DE2, DE3, DE4, DE5, DE6, DE7, DE8, DE9, D10 ist somit so angeordnet, dass sie in erster Linie in einer parallel zur Schienenebene liegenden Ebene quer zur Fahrtrichtung wirkt. Günstigerweise liegen die Hauptwirkrichtungskomponenten aller Dämpfungseinrichtungen im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene.

Die Hauptwirkrichtungen der Dämpfungseinrichtungen DE1, DE2, DE3, DE4, DE5, DE6, DE7, DE8, DE9, D10 können somit sowohl in einer zur Schienenebene parallelen Ebene als auch schräg im Raum zwischen dem Fahrwerksrahmen und dem Wagenkasten WKA verlaufen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verlaufen die Hauptwirkrichtungskomponenten der Dämpfungseinrichtungen DE1, DE2, DE3, DE4, DE5, DE6, DE7, DE8, DE9, D10 in einer zur Schienenebene parallelen Ebene im wesentlichen normal zu der Fahrtrichtung des Schienenfahrzeuges. -4-

Bevorzugterweise sind die Dämpfungseinrichtungen DE1, DE2, DE3, DE4, DE5, DE6, DE7, DE8, DE9, D10 als an sich bekannte hydraulische, pneumatische oder hydropneumatische Dämpfer ausgebildet, wobei die Dämpfungseigenschaften der Dämpfer DE1, DE2, DE3, DE4, DE5, DE6, DE7, DE8, DE9, D10 auf die durch die Anordnung und Bauart der Lenker LEI, LE2 bestimmten, auftretenden Momente ausgelegt werden können.

Weiters sind die Dämpfungseinrichtungen DE1, DE2, DE3, DE4, DE5, DE6, DE7, DE8, DE9, D10 in Bezug auf eine normal zur Längsmittelgeraden λ des Fahrwerks FAR verlaufende Ebene E' symmetrisch zueinander angeordnet, um einen möglichst gleichmäßigen Kraftabbau über das gesamte Fahrwerk FAR zu gewährleisten und so die auftretenden Belastungsspitzen zu minimieren.

In der in Fig. 1 dargestellten Variante der Erfindung sind die Achsträger ATI, AT2, AT3, AT4 über zwei im Folgenden als Kopfquerträger KT1, KT2 bezeichnete Querträger miteinander verbunden.

Die beiden Kopfquerträger KT1, KT2 sind hierbei über je eine Dämpfungseinrichtung DE1, DE2 direkt mit dem Wagenkasten WKA verbunden. Die beiden Dämpfungseinrichtungen DE1, DE2 sind so angeordnet, dass sie auf die oben beschriebene Art quer zur Fahrtrichtung wirken.

Nach der Ausfühnmgsform nach Fig. 2 weist das Fahrzeug einen im wesentlichen H-förmigen Fahrwerksrahmen auf, wobei der Fahrwerksrahmen an jedem seiner freien Enden über je zumindest eine Dämpfungseinrichtung DE3, DE4, DE5, DE6 mit dem Wagenkasten WKA verbunden ist. Somit ist jeder der Achsträger ATI, AT2, AT3, AT4 an seinen freien Enden mit dem Wagenkasten WKA über einen Dämpfungseinrichtung direkt verbunden.

In der hier dargestellten Ausfühnmgsform der Erfindung sind die Dämpfungseinrichtungen DE3, DE4, DE5, DE6 mit ihren fahrwerkseitigen Enden an den parallel zur Fahrtrichtung verlaufenden Außenseiten der Achsträger ATI, AT2, AT3, AT4 befestigt.

Im Unterschied zu der in Fig. 2 dargestellten Ausfühnmgsform der Erfindung verlaufen bei der in Fig. 3 dargestellten Variante die Hauptwirkrichtungen der Dämpfungseinrichtungen DE7, DE8, DE9, DE10 schräg im Raum zwischen dem Fahrwerk FAR und dem Wagenkasten WKA. • · -5-

Auch hier kann durch die zueinander symmetrische Anordnung der Dämpfungseinrichtungen DE7, DE8, DE9, DE10 wie bei Fig. 2 mit DE3, DE4, DE5, DE6 ein besonders günstiger Kraftabbau erzielt werden.

Natürlich ist auch eine Kombination der beiden in Fig. 1,2 und 3 dargestellten Ausführungsformen prinzipiell möglich.

Weiters können in den oben beschriebenen Ausführungsformen an dem Wagenkasten WKA mit der Traverse TRA des Fahrwerks FAR zusammenwirkende Federelemente ZF1, ZF2, ZF3, ZF4 vorgesehen sein, um das Ausdrehen des Fahrwerks FAR gegenüber dem Wagenkasten WKA zu beeinflussen.

Wien, den 1 & Juli 2004

Claims

• · • · • · • ···· · • · · · · -6- PATENT ANSPRÜCHE 1. Schienenfahrzeug (SCH), bei welchem ein Wagenkasten (WKA) über zumindest einen Lenker (LEI, LE2) mit einem Fahrwerk (FAR) in Fahrzeuglängsrichtung (L) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrwerk (FAR) in Bereichen der Kopfenden (KOI, K02) seines Fahrwerkrahmens je über Dämpfungseinrichtungen (DE1, DE2, DE3, DE4, DE5, DE6, DE7, DE8, DE9, DE10) deren Hauptwirkrichtungskomponenten je in einer zu der Schienenebene parallelen Ebene liegen und quer zur Fahrtrichtung (F) oder schräg im Raum zwischen dem Fahrwerksrahmen und dem Wagenkasten (WKA) verlaufen, mit dem Wagenkasten (WKA) verbunden ist.
2. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinrichtungen (DE1, DE2, DE3, DE4, DE5, DE6, DE7, DE8, DE9, DE10) in Bezug auf eine normal zur Längsmittelgeraden (λ) des Fahrwerks verlaufende Ebene (E') symmetrisch zueinander angeordnet sind.
3. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Achsträger (ATI, AT2, AT3, AT4) des Fahrwerkrahmens zumindest eine Dämpfungseinrichtung (DE3, DE4, DE5, DE6, DE7, DE8, DE9, DE10) angeordnet ist.
4. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ???? dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrwerksrahmen an jedem seiner Kopfenden (KOI, K02) einen Kopfträger (ΚΤΊ, KT2) aufweist, wobei jeder Kopfträger (ΚΊΊ, KT2) über zumindest eine Dämpfungseinrichtung (DE1, DE2) mit dem Wagenkasten (WKA) verbunden ist.
5. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Wagenkasten (WKA) mit einer Traverse (TRA) des Fahrwerks (FAR) zusammenwirkende Zusatzfederelemente (ZF1, ZF2, ZF3, ZF4) vorgesehen sind.
6. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wagenkasten (WKA) über zumindest zwei bezüglich einer Längsmittelgeraden (λ) des Fahrwerks im wesentlichen symmetrisch zueinander angeordnete Lenker (LEI, LE2) mit dem Fahrwerk (FAR) verbunden ist.
7. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinrichtungen (DE1, DE2, DE3, DE4, DE5, DE6, DE7, DE8, DE9, DE10) als hydraulische, pneumatische oder hydropneumatische Dämpfer ausgebildet sind. -7-
8. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens zwei Achsträgern (ATI, AT2, AT3, AT4) des Fahrwerkrahmens zumindest eine Dämpfungseinrichtung (DE3, DE4, DE5, DE6, DE7, DE8, DE9, DE10) angeordnet ist.
9. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wagenkasten (WKA) über zumindest einen in der Längsmittelgeraden (λ) des Fahrwerks liegenden Ebene angeordneter Lenker mit dem Fahrwerk (FAR) verbunden ist. 6. Juli 2004