AT510492A1 - WEIGHT-OPTIMIZED CONNECTION OF THE VEHICLE OF A RAIL VEHICLE TO A VEHICLE BOX - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine gewichtsoptimierte Anbindung des Fahrwerks eines Schienenfahrzeuges an einen Wagenkasten, wobei an dem Fahrwerkrahmen eine nach oben ragende zapfenförmige Konsole vorgesehen ist, die in eine am Wagenkasten vorgesehene Aufnahmevorrichtung ragt und dass 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.The invention relates to a weight-optimized connection of the chassis of a rail vehicle to a car body, wherein on the chassis frame an upwardly projecting peg-shaped console is provided, which projects into a provided on the car body receiving device and that the receiving device limits the range of motion of the peg-shaped console in such a way that predetermined roll angle of the car body in the transverse direction and pitch angle of a cross member in the longitudinal direction are not exceeded.
Description
21 .Sep. 2,0 1 0 1 1:4 8 05Π 0754 601 CIC_P #7864 F.0D4 /017 201 OPI8934 AT21st sep. 2.0 1 0 1 1: 4 8 05Π 0754 601 CIC_P # 7864 F.0D4 / 017 201 OPI8934 AT
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Gewichtsoptimierte Anbindung des Fahrwerks eines Schienenfahrzeuges an einen WagenkastenWeight-optimized connection of the chassis of a rail vehicle to a car body
Die Erfindung betrifft die gewichtsoptimierte S Anbindung des Fahrwerks eines Schienenfahrzeuges an einen Wagenkasten.The invention relates to the weight-optimized S connection of the chassis of a rail vehicle to a car body.
Die Art und Weise, wie der Wagenkasten eines Schienenfahrzeuges an das Fahrwerk angebunden ist, hat 10 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 15 Entgleisungssicherheit notwendig ist, eine „weiche"The way in which the body of a rail vehicle is connected to the chassis has a considerable influence on the dynamic properties of a rail vehicle. This connection must meet different requirements. Thus, for reasons of comfort, but also for a good wheel-rail contact, which is necessary in view of a high 15 derailment safety, a "soft".
Anbindung erforderlich, der allerdings Einschränkungen beispielsweise durch das einzuhaltende Lichtraumprofil der Strecke bei Wan Jevorgängen entgegenstehen. 20 Besondere Anforderungen bestehen bei angetriebenen Fahrwerken. Hier muss die Übertragung von Zug und Druckkräften auf den Wagenkasten in geeigneter Weise erfolgen. 25 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 30 Hochachse drehen kann. Der Drehschemel stützt sich seinerseits beidseitig über Drehpunkte auf dem Drehgestellrahmen, der um die Querachse gegenüber dem Drehschemel neigbar ist. 21/03 2010 DI 10-34 [SE/EM NR 5339 ] @004 2 21.Sep.2G10 48 05170754 6ΰ1 CIC P #7884 P.OOS /017Connection required, which, however, restrictions preclude, for example, by maintaining the clearance gauge of the track at Wan Jevorgängen. 20 Special requirements exist for powered chassis. Here, the transfer of train and compressive forces on the car body must be done in an appropriate manner. From DE 1 530 155 a bogie with a drive or braking system is known, wherein the car body is supported on a turntable which is fixed relative to the box with respect to the carriage longitudinal direction, but can rotate about the vertical axis. The turntable is supported on both sides by pivot points on the bogie frame, which is tiltable about the transverse axis relative to the turntable. 21/03 2010 DI 10-34 [SE / EM NR 5339] @ 004 2 21.Sep.2G10 48 05170754 6ΰ1 CIC P # 7884 P.OOS / 017
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Diese Lösung ist sehr aufwändig, darüber hinaus können bei hohen Geschwindigkeiten longitudinale Erregerkräfte auftreten, die den Wagen zu vertikalen 5 Biegeschwingungen anregen.This solution is very complex, in addition, at high speeds longitudinal excitation forces can occur, which excite the car to vertical 5 bending vibrations.
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 10 federnd ausgebildete Drehzapfen über mittels in Fahrtrichtung verlaufender Lenkerstangen über sogenannte Silentblocs mit dem Wagenkasten verbunden.DE 833 505 shows a bogie with wheelsets mounted in links and arranged in the bogie frame pivot, wherein the resting in the middle of the narrow cross member, axially 10 resiliently formed trunnions connected by means extending in the direction of travel handlebars via so-called Silentblocs with the car body.
Diese Lösung weist vor allem bei hohen 15 Geschwindigkeiten Nachteile in Bezug auf Laufruhe und Stabilität auf.This solution has disadvantages in terms of smoothness and stability, especially at high 15 speeds.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, den Stand der Technik weiterzuentwickeln. 20It is therefore an object of the invention to further develop the state of the art. 20
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer gewichtsoptimierten Anbindung der eingangs genannten Art gelöst, bei der an dem Fahrwerkrahmen eine nach oben ragende zapfenförmige Konsole vorgesehen ist, die 25 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 30 Querträgers in Längsrichtung nicht überschritten werden. 21/09 2010 DI 10:34 [SE/EM HR 5399 1 (¾ 00 3 21.S ep.201 Ο 11:45 05170754501 CI C P #7084 P.C06 /017 * #This object is achieved with a weight-optimized connection of the type mentioned, in which on the chassis frame an upwardly projecting peg-shaped console is provided which protrudes into a 25 provided on the car body receiving device and in which the recording device the range of motion of the peg-shaped console in the manner limited, that predetermined roll angle of the car body in the transverse direction and pitch angle of a 30 cross member in the longitudinal direction are not exceeded. 21/09 2010 Tue 10:34 [SE / EM HR 5399 1 (¾ 00 3 21.S ep.201 Ο 11:45 05170754501 CI C P # 7084 P.C06 / 017 * #
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Damit ist eine einfache, robuste und wirkungsvolle Anbindung des Wagenkastens an das Fahrwerk gegeben.This provides a simple, robust and effective connection of the car body to the chassis.
Vorteilhaft ist es, wenn die AufnähmeVorrichtung durch 5 eine Ausnehmung des Wagenkastenbodens gebildet ist.It is advantageous if the AufnähmeVorrichtung is formed by a recess 5 of the car body floor.
Insbesondere bei einem Fahrwerk mit Antrieb ist es weiterhin vorteilhaft, wenn ein tiefliegender Längslenker vorgesehen ist durch welchen der 10 Fahrwerkrahmen mit dem Wagenkasten verbunden ist. Günstig ist es überdies, wenn die Aufnahmevorrichtung Puffer und Festanschläge mit vorgegebenen Steifigkeitskennlinien aufweist. Damit kann das 15 Verhalten der Begrenzung an die unterschiedlichen Anforderungen im ordnungsgemäßen Betrieb (weicher Puffer) und bei einem Crash (harter Anschlag) angepasst werden. 20 Die zapfenförmige Konsole kann vom Fahrwerkrahmen abnehmbar gestaltet sein um so die Montage zu erleichtern, sie ist in üblicher Weise am Querträger angebracht. 25 Für Service und Montagezwecke ist es überdies günstig, wenn der Wagenboden im Bereich der Aufnahmevorrichtung eine verschließbare Öffnung in das Wageninnere aufweist. 30 Aus Sicherheitsgründen ist es zweckmäßig, wenn die Aufnahmevarrichtung eine Abhebesicherung aufweist. 21/09 2010 DI 10:34 [SE/EM NR 5399] @000 21.Sep.2010 CIC_P 11 :4 3 C517C754601 #7884 P.007 /017 21.Sep.2010 CIC_P 11 :4 3 C517C754601 #7884 P.007 /017 > · * · » * · 4 > · · · • * «·In particular, in a chassis with drive, it is also advantageous if a low-trailing arm is provided by which the chassis frame is connected to the car body. It is also favorable if the receiving device has buffers and fixed stops with predetermined stiffness characteristics. Thus, the behavior of the limitation can be adapted to the different requirements in proper operation (soft buffer) and in a crash (hard stop). 20 The peg-shaped console can be designed removable from the chassis frame so as to facilitate the assembly, it is mounted in the usual way on the cross member. 25 For service and mounting purposes, it is also advantageous if the car floor has a closable opening in the car interior in the region of the receiving device. For reasons of safety, it is expedient if the receiving device has a lift-off protection. 21/09 2010 DI 10:34 [SE / EM NR 5399] @ 000 21.Sep.2010 CIC_P 11: 4 3 C517C754601 # 7884 P.007 / 017 21.Sep.2010 CIC_P 11: 4 3 C517C754601 # 7884 P. 007/017 > · * · »* · 4 > · · · · · «· ·
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Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn der Fahrwerkrahmen gelenkig ausgeführt ist. Durch einen flexiblen oder gelenkigen Fahrwerkrahmen wird die Entgleisungs-Sicherheit erhöht und eine höherer Auflast und damit 5 Zuladung auf das Fahrwerk ermöglicht.It is also advantageous if the chassis frame is articulated. By a flexible or articulated chassis frame derailment safety is increased and allows a higher load and thus 5 payload on the chassis.
Vorteilhaft ist es auch,wenn die Aufnahmevorrichtung als Teil eines Wagenkastenquerträgers ausgebildet oder mit diesem verbunden ist. 10It is also advantageous if the receiving device is formed as part of a car body cross member or connected thereto. 10
Zur näheren Darstellung der Erfindung sind 3For a more detailed illustration of the invention are 3
Zeichnungen beigefügt. 15Drawings attached. 15
Es zeigen beispielhaft:They show by way of example:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform in einer 20 Fig.2 und Fig.3 eine schematische Darstellung einer zweiten und dritten Ausführungsform.Fig. 1 is a schematic representation of a first embodiment in a 20 Fig.2 and Fig.3 is a schematic representation of a second and third embodiment.
Die Darstellung nach Fig. 1 zeigt einen schematischen 25 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 Kahmengelenk 2 miteinander verbunden sind.The illustration according to FIG. 1 shows a schematic section through a chassis along a longitudinal axis. The chassis has an articulated chassis frame, which comprises at least one cross member 1 and two side members 3, which are connected to one another via a frame joint 2.
Durch einen flexiblen oder gelenkigen Fahrwerkrahmen wird zwar die Entgleisungssicherheit erhöht und eine höherer Auflast und damit Zuladung auf das Fahrwerk 21/03 2010 DI 10:34 [SE/EM HR 5339] @007 30 p.2 p10 11:49 05170754601By a flexible or articulated chassis frame while the derailment safety is increased and a higher load and thus load on the chassis 21/03 2010 DI 10:34 [SE / EM HR 5339] @ 007 30 p.2 p10 11:49 05170754601
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201OPI8934 AT * I · · ·&«· ♦ # · · « ·« · *··♦ * ermöglicht. Allerdings hat der Querträger des Fahrwerkrahrnsns einen zusätzlichen Freiheitsgrad um seine Achse quer zur Fahrtrichtung (Rollen bzw.201OPI8934 AT * I · · · & «· ♦ # · ·« «« «* * · ♦ *. However, the cross member of Fahrwerkrahrnsns has an additional degree of freedom about its axis transverse to the direction of travel (roles or
Nicken), wodurch es zu unzulässig hohen Winkeln bzw. 5 Wegen kommen kann, bei denen z.B. das Lichtraumprofil verletzt wird oder Fahrwerkbauteile miteinander kollidieren.Pitching), which may result in impermissibly high angles or 5 ways, e.g. the clearance gauge is injured or chassis components collide with each other.
Erfindungsgemäß weist der Fahrwerkrahmen eine nach 10 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 15 in Querrichtung und Nickwinkel des Querträgers 1 in Längsrichtung nicht überschritten werden.According to the invention, the chassis frame has a pin-shaped bracket 4, which projects upwards at 10 and projects into a receiving device 5 provided on the vehicle body 6. The receiving device 5 limits the range of motion of the peg-shaped console 4 in such a way that predetermined roll angle of the car body 6 15 in the transverse direction and pitch angle of the cross member 1 in the longitudinal direction are not exceeded.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Aufnahmevorrichtung 5 Puffer und Festanschläge mit vorgegebenen 20 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 25 wird.It is advantageous if the receiving device has 5 buffers and fixed stops with predetermined 20 stiffness characteristics. This allows the behavior of the limitation to be adapted to the different requirements. Thus, a soft buffer is useful in proper operation, while a hard stop is provided in a crash 25.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist weiterhin ein tiefliegender Längslenker 7 vorgesehen, durch welchen der Fahrwerkrahmen mit dem Wagenkasten 6 30 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 21/09 2010 DI 10:34 [SF./EM Ufi 5399] 0003 6 21.Sep.2.010 11:45 05170754601In the illustrated embodiment, a low-lying trailing arm 7 is further provided by which the chassis frame is connected to the car body 6 30. In the exemplary embodiment, the trailing arm 7 is attached to the cross member 1. Due to the low-lying arrangement of the trailing arm 7, the Radsatzlastschiedenschiede between the wheelsets 21/09 2010 DI 10:34 [SF./EM Ufi 5399] 0003 6 21.Sep.2.010 11:45 05170754601
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2010P18934 AT « · minimiert. Ais weiterer Vorteil muß die Querträgerstruktur nicht durchbrochen werden.2010P18934 AT «· minimized. As a further advantage, the cross member structure need not be broken.
Die Figuren 2 und 3 zeigen weitere Ausführungsformen 5 der Erfindung anhand einer schematischen Darstellung eines Schnittes quer durch ein Schienenfahrzeug.Figures 2 and 3 show further embodiments 5 of the invention with reference to a schematic representation of a section across a rail vehicle.
Die Darstellungen umfassen einen Wagenkasten 6, der sich über Sekundärfedern 8 auf einem Fahrwerkrahmen 9 lö abstützt. Dieser weist eine nach oben ragende zapfenförmige Konsole 4 auf ist, die in eine am Wagenkasten 6 vorgesehene AufnähmeVorrichtung 5 ragt. Die Aufnahmevorrichtung 5 kann nun entweder wie in Fig. 2 dargestellt, durch eine am Boden des 15 Wagenkastens 6 angebrachte, beispielsweise reifenförmige Begrenzung oder aber, wie in Fig. 3 dargestellt, durch eine entsprechende Ausnehmung im Boden des Wagenkastens 6 gebildet sein. 20 Dazu noch die folgenden Erläuterungen:The illustrations include a car body 6, which is supported on secondary springs 8 on a chassis frame 9 le. This has an upwardly projecting pin-shaped bracket 4, which projects into an opening provided on the car body 6 AufnähmeVorrichtung 5. The receiving device 5 can now either as shown in Fig. 2, by a attached to the bottom of the car body 6, for example, tire-shaped boundary or, as shown in Fig. 3, be formed by a corresponding recess in the bottom of the car body 6. 20 In addition, the following explanations:
Unter gegebenen Randbedingungen wie insbesondere der Wagenkastenmasse incl. Zuladung und der zugehörigen Schwerpunkte, der Fahrgeschwindigkeit, des Bogenradius 25 und der Überhöhung der Strecke muss einUnder given boundary conditions such as in particular the car body mass including payload and the associated emphasis, the driving speed, the radius of curvature 25 and the elevation of the route must be
Schienenfahrzeug auch Einschränkungen in Bezug auf den Fahrweg einhalten, d.h. es darf das sogenannte Lichtraumprofil nicht verletzen. 30 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: 21/08 2010 DI 10:34 [SE/EM HR 5389] ©009 1.Sep.2p10 45 C51707546C1 CIC ?Rail vehicle also comply with restrictions on the route, i. E. it must not violate the so-called clearance gauge. 30 This is then fulfilled if the roll angle of the car body does not exceed a defined limit. The roll angle is determined in particular by the following chassis components and their parameters: 21/08 2010 DI 10:34 [SE / EM HR 5389] © 009 1.Sep. 2p10 45 C51707546C1 CIC?
201 OPI 8934 AT 7 • · · · ♦ # 7 £ B 4 F . C 1 C / C 17 « « ·« · · · « ♦ ·201 OPI 8934 AT 7 • · · · ♦ # 7 £ B 4 F. C 1 C / C 17 «« · «· · ·« ♦ ·
- Primär- und Sekundärfederung: Vertikalsteifigkeiten und Einbaulage, - Wankstütze (wenn vorhanden): Steifigkeit und Einbaulage, 5 - Querfederung incl. Queranschlag: Kraft-Weg-Kennlinie und Einbaulage, - Luftfedersteuerung (wenn vorhanden): Kennlinie.- primary and secondary suspension: vertical stiffness and installation position, - roll support (if present): stiffness and installation position, 5 - transverse suspension incl. Transverse stop: force-displacement curve and installation position, - air spring control (if present): characteristic curve.
Aufgrund der Massen, Schwerpunktshöhen, Steifigkeiten 10 und Geometrien ergibt sich ein Wankpol und ein Wankwinkel des Wagenkastens.Due to the masses, center of gravity heights, rigidity 10 and geometries results in a roll and a roll angle of the car body.
Bei der Festlegung der genannten Parameter müssen insbesondere zusätzlich noch die Vorgaben hinsichtlich 15 der Entgleisungssicherheit und des Fahrkomforts eingehalten werden.When determining the parameters mentioned above, it is particularly necessary to adhere to the specifications regarding derailment safety and ride comfort.
Erfindungsgemäß erfolgt die Begrenzung der Wankbewegung so hoch wie möglich - im Fahrzeugboden 20 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 25 Vertikalsteifigkeiten von Primär- und/oderAccording to the invention, the limitation of the rolling movement is as high as possible - sunk in the vehicle floor 20. As a result, an upper rail edge higher roll pole is achieved and reduces the roll angle of the car body. Under the same conditions, at a constant roll angle by the solution according to the invention, both the 25 vertical stiffnesses of primary and / or
Sekundärfederung reduziert und damit der Fahrkomfort erhöht werden als auch die Wankstütze entfallen. 21/09 2010 01 10:34 [SE/EM HR 5399] @010 IX: 49 05170754 6:: 2010Ρ18934 ΑΤ CIC Ρ 8Secondary suspension reduced and thus the ride comfort can be increased as well as the roll support eliminated. 21/09 2010 01 10:34 [SE / EM HR 5399] @ 010 IX: 49 05170754 6 :: 2010Ρ18934 ΑΤ CIC Ρ 8
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Bezugszeichenliste 5 Querträger 1LIST OF REFERENCES 5 cross member 1
Rahmengelenk 2 Längsträger 3 zapfenförmige Konsole 4 Aufnahmevorrichtung 5 10 Wagenkasten 6 Längslenker 7Frame joint 2 side member 3 peg-shaped console 4 receiving device 5 10 car body 6 trailing arm. 7
Sekundärfedern 8Secondary springs 8
Fahrwerkrahmen 9Chassis frame 9
Abhebesicherung 10 15 21/09 2010 DI 10:34 [SE/EM NR 5399] @011Lift-off protection 10 15 21/09 2010 DI 10:34 [SE / EM NR 5399] @ 011
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