AT504310B1

AT504310B1 - Schienenfahrzeug mit einem drehzapfenlosen fahrwerk

Info

Publication number: AT504310B1
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 Ag Oesterreich
Priority date: 2004-07-16
Filing date: 2004-07-16
Publication date: 2011-04-15
Also published as: WO2006007613A1; JP2008506567A; AU2005263215B2; AU2005263215A1; EP1771326B1; DE502005006338D1; PL1771326T3; EP1771326A1; AT504310A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug (1), mit einem Wagenkasten (3) und einem drehzapfenlosen Fahrwerk (2) mit einem Fahrwerksrahmen , wobei der Wagenkasten (3) und das Fahrwerk (2) über zumindest einen Lenker (4, 5) in Fahrzeuglängsrichtung (L) miteinander gekoppelt sind, und das Fahrwerk (2) in Bereichen der Kopfenden (11, 12) seines Fahrwerkrahmens je über Dämpfungseinrichtungen (13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22) deren Arbeitsvolumen voneinander getrennt sind und 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 (3) verlaufen, mit dem Wagenkasten (3) verbunden ist, wobei die Kopfenden (11, 12) des Fahrwerkrahmens, in deren Bereichen die Dämpfungseinrichtungen (15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22) angeordnet sind, in Fahrtrichtung betrachtet hintereinander liegen, wobei entweder die Dämpfungseinrichtungen (15, 16,17, 18, 19, 20, 21, 22) in Bezug auf eine normal zur Längsmittelgeraden (λ) des Fahrwerks (2) verlaufende Ebene (E') spiegelsymmetrisch zueinander und zu beiden Seiten einer normal zu dieser Ebene (E') verlaufenden, die Längsmittelgerade (λ) enthaltenden Ebene angeordnet sind, oder die Dämpfungseinrichtungen (13, 14) punktsymmetrisch zueinander angeordnet sind und je von der die Längsmittelgerade (λ) enthaltenden Ebene geschnitten werden.

Description

österreichisches Patentamt AT 504 310 B1 2011-04-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug mit einem Wagenkasten und einem drehzapfenlosen Fahrwerk mit einem Fahrwerksrahmen, wobei der Wagenkasten und das Fahrwerk über zumindest einen Lenker in Fahrzeuglängsrichtung miteinander gekoppelt sind, und das Fahrwerk in Bereichen der Kopfenden seines Fahrwerkrahmens je über Dämpfungseinrichtungen, deren Arbeitsvolumen voneinander getrennt sind und 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.

[0002] Ein Schienenfahrzeug, welches einen Wagenkasten und ein Fahrwerk, die über zumindest einen Lenker miteinander verbunden sind, ist beispielsweise aus der DE 298 12 001 U1 bekannt geworden.

[0003] Die WO 1994/007728A1 zeigt ebenfalls ein Schienenfahrzeug, bei welchem ein Wagenkasten über Lenker mit einem Fahrwerk in Fahrzeuglängsrichtung gekoppelt ist Der Fahrwerksrahmen ist an seitlichen Abschnitten über Dämpfungseinrichtungen mit dem Wagenkasten verbunden.

[0004] Die DE 43 07 267 zeigt die Anordnung von Dämpfungsvorrichtungen an den Kopfenden eines Drehgestells für eine Dreiachsige Lokomotive. Der Drehgestellrahmen und der Wagenkasten sind über die quer zur Fahrtrichtung angeordneten Dämpfungsvorrichtungen miteinander verbunden. Die Dämpfungsvorrichtungen sind auf einer Seite der Längsmittelgraden des Fahrwerkrahmens angebracht und wirken somit in eine gemeinsame Richtung, womit der Nachteil eines ungleichmäßigen Kraftabbaus verbunden ist.

[0005] Die WO 2001/014198 A1 beschreibt ein Schienenfahrzeug mit einem Drehgestell, das über einen Drehzapfen mit einem Wagenkasten gekoppelt ist. Weiters sind das Drehgestell und der Wagenkasten über zwei quer zur Fahrtrichtung angeordnete hydraulische Schwingungsdämpfer miteinander verbunden, wobei die Arbeitsräume der Schwingungsdämpfer über Leitungen miteinander gekoppelt sind.

[0006] Die WO 1999/054704 A1 bezieht sich auf ein Schienenfahrzeug mit einem Drehgestell, welches über einen Drehzapfen mit einem Wagenkasten verbunden ist. Weiters ist sind zwischen dem Wagenkasten und dem Drehgestell parallel zur Fahrtrichtung und zur Schienenebene Dämpfungseinrichtungen angeordnet.

[0007] Die DE 197 14 745 A1 zeigt eine hydraulische Schwingungsdämpferanordnung mit zwei parallel angeordneten Schwingungsdämpfern für ein Drehgestell eines Schienenfahrzeuges. Das Drehgestell ist hierbei über die Schwingungsdämpfer mit einem Wagenkasten verbunden, wobei die Schwingungsdämpfer parallel zur Fahrtrichtung angeordnet sind.

[0008] 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.

[0009] Bei herkömmlichen Fahrwerken 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.

[0010] Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, die oben genannten Nachteile zu überwinden.

[0011] Diese Aufgabe wird mit einem Schienenfahrzeug der eingangs genannten Art erfin-dungsgemäß dadurch gelöst, dass die Kopfenden des Fahrwerkrahmens, in deren Bereichen die Dämpfungseinrichtungen angeordnet sind, in Fahrtrichtung betrachtet hintereinander liegen, wobei entweder Dämpfungseinrichtungen in Bezug auf eine normal zur Längsmittelgeraden des Fahrwerks verlaufende Ebene spiegelsymmetrisch zueinander und zu beiden Seiten einer normal zu dieser Ebene verlaufenden, die Längsmittelgerade enthaltenden Ebene angeordnet 1/7 österreichisches Patentamt AT 504 310 B1 2011-04-15 sind, oder die Dämpfungseinrichtungen punktsymmetrisch zueinander angeordnet sind und je von der die Längsmittelgerade enthaltenden Ebene geschnitten werden.

[0012] Als Kopfenden des Fahrwerkrahmens werden hierbei die in bzw. entgegen der Fahrtrichtung des Schienenfahrzeuges gelegenen Endbereiche des Fahrwerkrahmens bezeichnet.

[0013] Durch die Anordnung der vorzugsweise quer zur Fahrtrichtung wirkenden Dämpfungseinrichtungen an den Kopfenden des Fahrwerks können aufgrund der wirksamen Flebelarme, durch trassierungsbedingte Krümmungsänderungen in der Schienenebene verursachte Kräfte bei abrupt auftretende Ausdreh- und Querbewegungen abgebaut und vergleichmäßigt werden.

[0014] Eine vorteilhafte Variante der Erfindung sieht vor, dass an jedem Achsträger des Fahrwerkrahmens zumindest eine Dämpfungseinrichtung angeordnet ist.

[0015] 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.

[0016] 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.

[0017] Der Wagenkasten kann vorteilhafterweise über zwei bezüglich einer Längsmittelgeraden des Fahrwerks im Wesentlichen symmetrisch zueinander angeordnete Lenker mit dem Fahrwerk verbunden sein.

[0018] Weiters kann die Dämpfungseinrichtung als hydraulischer, pneumatischer oder hydro-pneumatischer Dämpfer ausgebildet sein.

[0019] Die Erfindung samt weiteren Vorteilen wird im Folgenden anhand einiger nicht einschränkender Ausführungsbeispiele näher erläutert, welche in der Zeichnung dargestellt sind. In dieser zeigen schematisch: [0020] Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erste Variante eines Fahrwerks eines erfindungsgemä ßen Schienenfahrzeuges; [0021] Fig. 2 eine Draufsicht auf eine zweite Variante eines Fahrwerks eines erfindungsgemä ßen Schienenfahrzeuges und [0022] Fig. 3 eine Draufsicht auf eine dritte Variante eines Fahrwerks eines erfindungsgemä ßen Schienenfahrzeuges [0023] Gemäß Fig. 1, 2 und 3 weist ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug 1 ein Fahrwerk 2 mit einem Fahrwerksrahmen und einen Wagenkasten 3 auf. Das Fahrwerk 2 bzw. der Fahrwerksrahmen ist über mindestens einen Lenker - in der hier dargestellten Ausführungsform über zwei Lenker 4, 5 - mit dem Wagenkasten 3 in Fahrzeuglängsrichtung L gekoppelt. D.h. die Projektion der Längserstreckung der Lenker 4,5 in die Schienenebne verläuft im wesentlichen parallel zur Fahrzeuglängsrichtung L. Somit werden in bzw. gegen die Fahrtrichtung F auftretenden Antriebs- und Bremskräfte über die Lenker von dem Fahrwerk 2 auf den Wagenkasten 3 übertragen.

[0024] Das in Fig. 1, 2 und 3 dargestellte Fahrwerk 2 weist einen Fahrwerksrahmen mit Längs-bzw. Achsträgern 6, 7, 8, 9 und eine zwischen diesen angeordneten Traverse TRA auf. Die Traverse 10 kann beispielsweise als Rahmen ausgebildet sein und im Fall eines angetriebenen Fahrwerks einen Antrieb tragen. In den dargestellten Ausführungsformen der Erfindung sind die Lenker 4, 5 an ihrem fahrwerkseitigen Ende mit der Traverse TRA verbunden, wobei die Lenker 4, 5 bezüglich einer Längsmittelgeraden λ des Fahrwerks 2 im Wesentlichen symmetrisch zueinander angeordnet sind.

[0025] Das Fahrwerk 2 ist in Bereichen der Kopfenden 11, 12 seines Fahrwerkrahmens je über Dämpfungseinrichtungen 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 deren Hauptwirkrichtungskom- 2/7 österreichisches Patentamt AT 504 310B1 2011-04-15 ponenten vorzugsweise in einer zur Schienenebene parallelen Ebene liegen und quer zur Fahrtrichtung F verlaufen bzw. schräg im Raum angeordnet sind, direkt mit dem Wagenkasten 3 verbunden. Unter Hauptwirkrichtungskomponente eines Dämpfers wird hierbei die größte, aus einer vektoriellen Zerlegung der Wirkrichtung des eingebauten Dämpfers gemäß einem durch das Fahrwerk 2 gelegten orthogonalen Koordinatensystem, dessen Ursprung mit dem Mittelpunkt des jeweils betrachteten Dämpfers zusammenfällt, resultierende Komponente verstanden. Jede Dämpfungseinrichtung 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 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.

[0026] Die Hauptwirkrichtungen der Dämpfungseinrichtungen 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 können somit sowohl in einer zur Schienenebene parallelen Ebene als auch schräg im Raum zwischen dem Fahrwerksrahmen und dem Wagenkasten 3 verlaufen.

[0027] In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verlaufen die Hauptwirkrichtungskomponenten der Dämpfungseinrichtungen 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 in einer zur Schienenebene parallelen Ebene im Wesentlichen normal zu der Fahrtrichtung F des Schienenfahrzeuges 1.

[0028] Bevorzugterweise sind die Dämpfungseinrichtungen 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 als an sich bekannte hydraulische, pneumatische oder hydropneumatische Dämpfer ausgebildet, wobei die Dämpfungseigenschaften der Dämpfer 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 auf die durch die Anordnung und Bauart der Lenker 4, 5 bestimmten, auftretenden Momente ausgelegt werden können.

[0029] Weiters sind die Dämpfungseinrichtungen 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 in Bezug auf eine normal zur Längsmittelgeraden λ des Fahrwerks 2 verlaufende Ebene E' symmetrisch zueinander angeordnet, um einen möglichst gleichmäßigen Kraftabbau über das gesamte Fahrwerk 2 zu gewährleisten und so die auftretenden Belastungsspitzen zu minimieren.

[0030] In der in Fig. 1 dargestellten Variante der Erfindung sind die Achsträger 6, 7, 8, 9 über zwei im Folgenden als Kopfquerträger 23, 24 bezeichnete Querträger miteinander verbunden.

[0031] Die beiden Kopfquerträger 23, 24 sind hierbei über je eine Dämpfungseinrichtung 13, 14 direkt mit dem Wagenkasten 3 verbunden. Die beiden Dämpfungseinrichtungen 13, 14 sind so angeordnet, dass sie auf die oben beschriebene Art quer zur Fahrtrichtung F wirken.

[0032] Nach der Ausführungsform nach Fig. 2 weist das Schienenfahrzeug 1 einen im wesentlichen H-förmigen Fahrwerksrahmen 2 auf, wobei der Fahrwerksrahmen 2 an jedem seiner freien Enden über je zumindest eine Dämpfungseinrichtung 15, 16, 17, 18 mit dem Wagenkasten 3 verbunden ist. Somit ist jeder der Achsträger 6, 7, 8, 9 an seinen freien Enden mit dem Wagenkasten 2 über eine Dämpfungseinrichtung 15,16,17, 18 direkt verbunden.

[0033] In der hier dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind die Dämpfungseinrichtungen 15, 16, 17, 18 mit ihren fahrwerkseitigen Enden an den parallel zur Fahrtrichtung verlaufenden Außenseiten der Achsträger 6, 7, 8, 9 befestigt.

[0034] Im Unterschied zu der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung verlaufen bei der in Fig. 3 dargestellten Variante die Hauptwirkrichtungen der Dämpfungseinrichtungen 19,20,21,22 schräg im Raum zwischen dem Fahrwerk 2 und dem Wagenkasten 3.

[0035] Auch hier kann durch die zueinander symmetrische Anordnung der Dämpfungseinrichtungen 19, 20, 21, 22 wie bei Fig. 2 mit 15, 16, 17, 18 ein besonders günstiger Kraftabbau erzielt werden.

[0036] Natürlich ist auch eine Kombination der in Fig. 1, 2 und 3 dargestellten Ausführungsformen prinzipiell möglich.

[0037] Weiters können in den oben beschriebenen Ausführungsformen an dem Wagenkasten 3 mit der Traverse 10 des Fahrwerks 2 zusammenwirkende Federelemente 25, 26, 27, 28 vorge- 3/7

Claims

österreichisches Patentamt AT 504 310 B1 2011-04-15 sehen sein, um das Ausdrehen des Fahrwerks 2 gegenüber dem Wagenkasten 3 zu beeinflussen. Patentansprüche 1. Schienenfahrzeug (1), mit einem Wagenkasten (3) und einem drehzapfenlosen Fahrwerk (2) mit einem Fahrwerksrahmen, wobei der Wagenkasten (3) und das Fahrwerk (2) über zumindest einen Lenker (4, 5) in Fahrzeuglängsrichtung (L) miteinander gekoppelt sind, und das Fahrwerk (2) in Bereichen der Kopfenden (11, 12) seines Fahrwerkrahmens je über Dämpfungseinrichtungen (13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22) deren Arbeitsvolumen voneinander getrennt sind und 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 (3) verlaufen, mit dem Wagenkasten (3) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopfenden (11, 12) des Fahrwerkrahmens, in deren Bereichen die Dämpfungseinrichtungen (15, 16, 17, 18, 19, 20, 21,22) angeordnet sind, in Fahrtrichtung betrachtet hintereinander liegen, wobei entweder die Dämpfungseinrichtungen (15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22) in Bezug auf eine normal zur Längsmittelgeraden (λ) des Fahrwerks (2) verlaufende Ebene (E') spiegelsymmetrisch zueinander und zu beiden Seiten einer normal zu dieser Ebene (E1) verlaufenden, die Längsmittelgerade (λ) enthaltenden Ebene angeordnet sind, oder die Dämpfungseinrichtungen (13, 14) punktsymmetrisch zueinander angeordnet sind und je von der die Längsmittelgerade (λ) enthaltenden Ebene geschnitten werden.
2. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Achsträger (6, 7, 8, 9) des Fahrwerkrahmens zumindest eine Dämpfungseinrichtung (15, 16, 17, 18, 19, 20, 21,22) angeordnet ist.
3. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrwerksrahmen an jedem seiner Kopfenden (11, 12) einen Kopfträger (23, 24) aufweist, wobei jeder Kopfträger (23, 24) über zumindest eine Dämpfungseinrichtung (13, 14) mit dem Wagenkasten (3) verbunden ist.
4. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Wagenkasten (3) mit einer Traverse (10) des Fahrwerks (2) zusammenwirkende Zusatzfederelemente (25, 26, 27, 28) vorgesehen sind.
5. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wagenkasten (3) über zumindest zwei bezüglich einer Längsmittelgeraden (λ) des Fahrwerks (2) im wesentlichen symmetrisch zueinander angeordnete Lenker (4, 5) mit dem Fahrwerk (2) verbunden ist.
6. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinrichtungen (13, 14, 15, 16, 17, 18,19, 20, 21, 22) als hydraulische, pneumatische oder hydropneumatische Dämpfer ausgebildet sind.
7. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens zwei Achsträgern (6, 7, 8, 9) des Fahrwerkrahmens zumindest eine Dämpfungseinrichtung (15, 16,17,18,19, 20, 21,22) angeordnet ist. Hierzu 3 Blatt Zeichnungen 4/7