AT514023B1

AT514023B1 - Fahrwerk für Schienenfahrzeuge

Info

Publication number: AT514023B1
Application number: ATA50152/2013A
Authority: AT
Inventors: Andreas Dipl Ing Dr Haigermoser; Olaf Dr Koerner; David Kreuzweger; Christian Dipl Ing Kueter; Hugo Dipl Ing Rackl; Andreas Dipl Ing Schaefer-Enkeler; Peter Seitz; Martin Teichmann
Original assignee: Siemens Ag Oesterreich
Priority date: 2013-03-06
Filing date: 2013-03-06
Publication date: 2015-04-15
Also published as: AT514023A1; CN105008204A; AU2014224879B2; WO2014135416A1; ES2623392T3; EP2964506A1; US20160001793A1; AU2014224879A1; EP2964506B1; RU2659774C2; RU2015137721A; US9994240B2; CN105008204B

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Fahrwerk für ein Schienenfahrzeug, insbesondere mit innengelagerten Radsätzen. Innerhalb des Fahrwerksrahmens (1) ist die Antriebseinheit (2) durch Federvorrichtungen (14) quer zur Fahrtrichtung elastisch gelagert. Durch Abstützung der Federvorrichtungen (14) direkt am Gehäuse (19) des Radsatzlagers (13) wird das Schwingverhalten optimiert und das Raumangebot für die Antriebseinheit (2) vergrößert.

Description

Beschreibung

FAHRWERK FÜR SCHIENENFAHRZEUGE

[0001] Die Erfindung betrifft ein Fahrwerk für Schienenfahrzeuge, insbesondere mit innengela¬gerten Radsätzen, bei welchen in einem Fahrwerksrahmen zwei Radsätze mit einer aus Fahr¬motor, Getriebe bzw. Kupplung bestehenden Antriebseinheit gelagert sind, wobei zumindestensTeile der Antriebseinheit über Federvorrichtungen quer zur Fahrrichtung elastisch beweglichgelagert sind.

[0002] Bei Schienenfahrzeugen führt ein Fahrwerk im Bezug zum Fahrzeug seitliche Translati¬onsbewegungen und Drehbewegungen aus. Die dynamischen Reaktionen der Fahrwerke zu¬folge einer Störung des Gleises wird zufolge der Konischen Laufflächen der Räder mit zuneh¬mender Geschwindigkeit heftiger. Diese dynamische Reaktion, in Form einer Schlingerbewe¬gung begründet eine kritische Geschwindigkeit, über welcher ein Fahrzeug nicht mehr betriebenwerden darf. Auf diese kritische Geschwindigkeit haben viele Fahrwerksparameter Einfluss,neben Konizität der Laufflächen der Räder, Steifigkeit der Radsatzführung, Raddurchmesser,..., auch die an den Radsatz gekoppelten Massen. Dabei ist sowohl die Masse als auch dieSteifigkeit und Dämpfung wichtig.

[0003] Aus der EP 0444016 B1 ist ein Fahrwerk der eingangs angeführten Art bekannt, bei demder Antriebsmotor an seinem einen in der Fahrtrichtung gelegenen Ende am Fahrwerksrahmenschwenkbar gelagert ist, wobei am gegenüberliegenden Ende der Motor mit dem Fahrwerkrah¬men über lotrecht verlaufende Blattfedern verbunden ist. Die Blattfedern sind mit ihren Endenzwischen dem Motor und dem Fahrwerkrahmen eingespannt. Dadurch ist der Antriebsmotorelastisch aufgehängt und kann elastisch quer zur Fahrtrichtung schwingen.

[0004] Aus der EP 0979190 B1 ist gleichfalls ein Fahrwerk für elektrische Lokomotiven bekannt,bei dem der Antriebsmotor quer zur Fahrtrichtung des Fahrzeuges translatorisch beweglich ist,um die Rolle eines Trägheitsdämpfers zu spielen. Dabei ist der Antriebsmotor auf der Seite derAchse mit Hilfe eines Lenkers und auf der Seite des Motors durch zwei Lenker am Fahrwerks¬rahmen aufgehängt.

[0005] Bei diesen bekannten Fahrwerken sind die Federvorrichtungen stets direkt am Fahr¬werksrahmen abgestützt. Dies hat den Nachteil, dass die Federwege relativ groß sind, typi¬scherweise liegen sie zwischen Fahrwerksrahmen und Radsatz im Bereich der Antriebe bei 25bis 50mm vertikale Einfederung und bei 15 bis 35mm ausfedern. In Querrichtung benötigt manzu den Antriebsbewegungen noch zusätzlich etwa +/- 10mm. Diese Federwege sind nicht durchdie Auslegung der Antriebe sondern durch die Fahrwerkskonstruktion gegeben, und könnendaher auch nicht auf die Antriebe optimiert werden, so dass auf Grund der relativ großenSchwingamplituden das Raumangebot innerhalb des Fahrwerksrahmens für die Antriebseinheitvermindert wird und Antriebsmotore mit höherer Leistung nur schwer unterzubringen sind.

[0006] Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile bekannter Fahrwerke zu beseitigen. Dieswird erfindungsgemäß durch die Maßnahme nach dem kennzeichnenden Teil des Patentan¬spruches 1 erreicht.

[0007] Dadurch werden die Federwege stark verkürzt. Der Federweg der Antriebsaufhängungkann in der erfindungsgemäßen Anordnung auf die Erfordernisse des Antriebes ausgelegtwerden und kann typisch vertikal auf +/- 10mm verkürzt werden. In Querrichtung muss nur mehrder vom Antrieb benötigte Federweg in der Antriebskupplung und nicht auch der zusätzlicheFederweg des Fahrwerksrahmen aufgenommen werden. Das Raumangebot innerhalb desFahrwerksrahmens wird vergrößert, so dass nicht nur die kritische Geschwindigkeit erhöhtsondern auch Antriebseinheiten höherer Leistung innerhalb des Fahrwerksrahmens unterge¬bracht werden können.

[0008] Durch die Maßnahmen der Patentansprüche 2 und 3 kann eine maximale Tilgerwirkungmit einer optimalen Abstimmung in Bezug auf Quersteifigkeit und Querdämpfung insbesondere in einem Frequenzbereich von etwa 1 bis 10 Hz erreicht werden.

[0009] Ein besonders einfacher und vorteilhafter Aufbau der Federvorrichtung ergibt sich ge¬mäß den Maßnahmen nach den Ansprüchen 4 bis 6, wobei die Bewegung der Antriebseinheitelastisch sowohl in vertikaler Richtung als auch quer zur Fahrtrichtung begrenzt wird.

[0010] Durch die Maßnahmen nach den Patentansprüchen 7 und 8 wird eine konstruktiv be¬sonders einfache Bauart einer erfindungsgemäßen Federvorrichtung erhalten.

[0011] In manchen Anwendungsfällen ist es gemäß Patentanspruch 9 vorteilhaft die Antriebs¬einheit zusätzlich über ein Motorstützlager als Drehmomentenstütze am Fahrwerksrahmen zubefestigen.

[0012] Durch die unterschiedliche Anordnung der flanschartigen Laschen gemäß den Ansprü¬chen 10 bis 12 können Antriebseinheiten unterschiedlicher Leistung und Bauart optimal inner¬halb des Fahrwerksrahmens angeordnet werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

[0013] In der nachfolgenden Beschreibung wird die Erfindung anhand einiger Ausführungsbei¬spiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

[0014] In den Zeichnungen zeigen: [0015] Fig. 1 einen Schrägriss eines Seitenteils eines erfindungsgemäßen Fahrwerks mit innengelagerten Radsätzen, [0016] Fig. 2a bis 2d eine Draufsicht auf ein Fahrwerk mit vier Ausführungsbeispielen bezüg¬ lich der Anordnung der erfindungsgemäßen federnden Abstützung derAntriebseinheit, [0017] Fig. 3 eine Schnittansicht durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemä¬ ßen Federvorrichtung, [0018] Fig. 4 bis 6 Ansichten einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit unter¬ schiedlichen Anordnungen der Federvorrichtung am Gehäuse des Rad¬satzlagers, [0019] Fig. 7 eine Teilansicht im Schnitt auf ein Radsatzlager mit einer weiteren Aus¬ führungsform einer Federvorrichtung gemäß der Erfindung, und [0020] Fig. 8 eine Vorderansicht längs der Linien A-A in Fig. 7.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

[0021] In den Fig. 1 und 2a ist ein Seitenteil eines erfindungsgemäßen Fahrwerks im Schrägrissbzw. in Draufsicht dargestellt. Mit 1 ist der Fahrwerksrahmen bezeichnet. Die Radsatzwelle 6mit den beiden Rädern 7 ist in Radsatzlagern 13 gelagert. Die auf einem Träger 15 ruhendenRadsatzlager 13 sind über Federn 8 und den Stoßdämpfern 9 mit dem Fahrwerksrahmen 1verbunden. Innerhalb des Fahrwerksrahmens 1 ist die Antriebseinheit 2, bestehend aus Elekt¬romotor 3, Getriebe 4 und Kupplung 5 angeordnet. Die Antriebseinheit 2 ist an drei Punktenaufgehängt und besitzt zu diesem Zweck drei flanschartige Laschen 16, 17, 18, welche fest mitder Antriebseinheit 2 verbunden sind. Die Lasche 18 ist über ein als Drehmomentenstützedienendes Lager 12 mit dem Fahrwerksrahmenteil 11 verbunden. Das Lager 12 ermöglicht eineBeweglichkeit der Antriebseinheit 2 um eine horizontale Achse und gestattet auch eine Seiten¬drehbewegung der Antriebseinheit 2. Die beiden anderen Laschen 16, 17 sind mit erfindungs¬gemäßen am Radsatzlager 13 befestigten Federvorrichtungen 14 verbunden. Die Federvorrich¬tungen 14, welche später unter Bezugnahme auf Fig. 3 und 7 näher beschrieben werden, er¬möglichen eine Bewegung der Antriebseinheit 2 seitlich quer zur Fahrtrichtung und in vertikalerRichtung. Zwischen der Antriebseinheit 2 und dem Fahrwerksrahmen 1 ist noch einDämpferelement 10 angeordnet, welches seitliche Bewegungen dämpft.

[0022] Das Dämpferelement 10 dient in optimaler Abstimmung mit der Federungsvorrichtungund der Antriebsmasse als Tilger für die dynamische Reaktion der Fahrwerke in Querrichtung.Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist das Dämpferelement 10 zwischendem Gehäuse 19 des Radsatzlagers 13 und der Antriebseinheit 2 eingespannt.

[0023] Aus der Fig. 1 und 2a ist ersichtlich, dass der Raum innerhalb des Fahrwerksrahmens 1im Gegensatz zum Stand der Technik zur Gänze für die Antriebseinheit 2 zur Verfügung steht,so dass Elektromotore mit hoher Leistung untergebracht werden können. Weiters ist aus derAusführungsform nach Fig. 2a ersichtlich, dass die Seitenbeweglichkeit der Antriebseinheit 2auf Grund der kurzen Federwege der auf den Radsatzlagern 13 ruhenden Federvorrichtungen14 mit Festanschlägen eingeschränkt ist.

[0024] In den Fig. 2b bis 2d sind weitere Ausführungsformen gezeigt, bei denen die Laschen16, 17 mit den dazugehörigen Federvorrichtungen 14 an unterschiedlichen Positionen angeord¬net sind.

[0025] Bei den Fig. 2b bis 2d werden für gleiche Fahrwerksteile die gleichen Bezugszeichenwie in den Fig. 1 und 2a verwendet.

[0026] Bei der Ausführungsform nach Fig. 2b sind die Laschen 16, 17 und die dazugehörigenFedervorrichtungen 14 zu beiden Seiten der Radsatzwelle 6 schräg gegenüberliegend ange¬ordnet.

[0027] Bei der Fig. 2c sind die Laschen 16, 17 und die Federvorrichtungen 14 auf der Höhe derRadsatzwelle 6 einander gegenüberliegend angeordnet, wobei die Lasche 17 in einem schrä¬gen Winkel zur Radsatzwelle 6 verläuft.

[0028] Bei der Ausführungsform nach Fig.2d sind die Laschen 16, 17 und die dazugehörigenFedervorrichtungen 14 auf der linken Seite der Radsatzwelle 6 und einander gegenüberliegendangeordnet.

[0029] Durch die unterschiedliche Positionierung der Laschen 16, 17 und der dazugehörigenFedervorrichtungen 14 gemäß den Ausführungsformen nach den Fig. 2a bis 2d können unter¬schiedlich aufgebaute Antriebseinheiten 2 innerhalb des Rahmens 1 angeordnet werden, wobeiauch deren Schwingverhalten individuell angepasst werden kann.

[0030] Die Federvorrichtung 14 nach Fig.3 ist fest mit dem Radsatzlagergehäuse 19 ver¬schraubt. Die mit einer Bohrung 34 versehene flanschartige Lasche ist mit 16 bezeichnet. DieLasche 16 ist zwischen zwei flachen elastischen Körper, vorzugsweise ringförmige Körper26,27 eingespannt. Das Radsatzlagergehäuse 19 besitzt einen Abschnitt 20 mit einer Auflage¬fläche 21. Im Abschnitt 20 ist eine Bohrung 22 vorgesehen, welche sich in einer Gewindeboh¬rung 23 fortsetzt. Eine Stahlhülse 24 mit einem am oberen Ende angeordneten Ring 28 wirddurch eine gelochte Anpressplatte 25, den oberen elastischen Ringkörper 26, die Bohrung derLasche 16 und durch den unteren elastischen Körper 27 in die Bohrung 22 eingesetzt. EineSchraube 47 mit einem im unteren Bereich vorgesehenen Außengewinde 28 ist durch dieStahlhülse 24 bis zur Gewindebohrung 23 geführt. Durch Anziehen der Schraube 47 werden dieKörper 26, 27 mit einer Vorspannung beaufschlagt. Die Lasche 16 ist weiters an der oberen undunteren Seite mit einer ringförmigen an den Ringkörpern 26, 27 anliegenden Abstufung 29, 30versehen, so dass die elastischen Körper 26, 27 auch Kräfte in horizontaler, d.h. quer zur Fahrt¬richtung aufnehmen können. Weiters ist am Lagergehäuse 13 eine Stufe mit Anschlagflächen32, 33 vorgesehen. Die von der Antriebseinheit 2 über die Lasche 16 ausgeübten Kräfte werdenin vertikaler Richtung durch die Anschlagfläche 33 und in Querrichtung durch die Anschlagflä¬che 32 begrenzt.

[0031] Durch Auswahl des Materials der elastischen Körper 26,27 und durch Einstellung derdurch die Schraube 47 aufgebrachte Vorspannung kann das Schwingverhalten der Antriebsein¬heit 2 in einem großen Bereich gesteuert werden. Aus der Ausführungsform nach Fig.3 ist auchersichtlich, dass die Federwege relativ kurz und durch Anschlagflächen 32, 33 begrenzt sind.

[0032] In den Fig. 4, 5 und 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen

Fahrwerks dargestellt. Für gleiche Fahrwerksteile werden die gleichen Bezugszeichen wie inden Fig. 1 und 2a verwendet. Bei dieser Ausführungsform wird auf eine am Fahrgestellteil 11befestigte und als Drehmomentenstütze dienende Lasche 18 (Fig.2a) verzichtet. Stattdessensind vier seitlich zu beiden Seiten der Radsatzwelle 6 angeordnete mit der Antriebseinheit 2verbundene Laschen (16, 17, 16a,17a)vorgesehen, welche elastisch mit vier am Radsatzlager¬gehäuse 19 angeordneten Federvorrichtungen 14 verbunden sind. Die Anordnung und dieBefestigung der Federvorrichtungen 14 zu beiden Seiten der Radsatzwelle 6 am Lagergehäuse19 ist aus Fig. 6 ersichtlich. Obwohl eine Dreipunktlagerung der Antriebseinheit 2 auch ohne amFahrgestellteil 11 angeordnete Drehmomentenstütze ausreicht, hat sich die Vierpunktlagerungder Antriebseinheit 2 gemäß der Ausführungsform nach den Fig. 4 bis 6 als besonders vorteil¬haft erwiesen.

[0033] In den Fig. 7 und 8 ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Feder¬vorrichtung dargestellt, wobei für gleiche Fahrwerksteile die gleichen Bezugszeichen wie in denFig. 1 und 2a verwendet werden.

[0034] Das Gehäuse 19 des Radsatzlagers 13 besitzt eine horizontale Bohrung 35, in welchereine Buchse 36 eingesetzt ist. Die an der Antriebseinheit 2 befestigten Laschen sind als ein ineine Hülse 37 eingeführter Bolzen 16b ausgeführt. Die Hülse 37 ist zwischen einer Stufe 38 desBolzens 16 b und einer Abdeckscheibe 39 durch Anziehen der Schraube 40 eingespannt. Zwi¬schen der Hülse 37 und der Buchse 36 ist ein elastischer Körper 26a unter Vorspannung einge¬setzt.

Claims

Patentansprüche 1. Fahrwerk für ein Schienenfahrzeug mit in Radsatzlagern (13) gelagerten, insbesondereinnengelagerten Radsätzen, bei welchem in einem Fahrwerkrahmen (1) die Radsätze undderen Antriebseinheit (2) federnd gelagert sind, und die Radsatzlager (13) jeweils ein Ge¬häuse (19) aufweisen, wobei zumindest Teile der Antriebseinheit (2) über Federvorrichtun¬gen (14,14a) quer zur Fahrtrichtung elastisch beweglich im Fahrwerkrahmen (1) gelagertsind, dadurch gekennzeichnet, dass die Federvorrichtung (14, 14a) am Gehäuse (19)zumindest eines der Radsatzlager (13) befestigt ist.
2. Fahrwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dämpferelement (10)zwischen dem Gehäuse (19) des Radsatzlagers (13) und der Antriebseinheit (2) befestigtist.
3. Fahrwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dämpferelement (10)zwischen dem Fahrwerkrahmen (1) und der Antriebseinheit (2) befestigt ist.
4. Fahrwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder¬vorrichtung (14,14a) zusätzlich zu querelastischen Seitenbewegungen auch vertikal abge¬federte Bewegungen zulässt.
5. Fahrwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder¬vorrichtung (14)eine vertikal am Gehäuse (19) des Radlagers (13) befestigte Stütze auf¬weist, an welcher aus elastischem Material bestehende Körper (26,27) angeordnet sind,gegen die sich die mit der Antriebseinheit (2) verbundenen flanschartigen Laschen (16,17)seitlich abstützen.
6. Fahrwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stütze aus einer an einerAuflagefläche (20) des Gehäuses (19) des Radsatzlagers (13) befestigten Stahlhülse (24)besteht und die Laschen (16,17) eine zur Aufnahme der Stahlhülse (24) dienende Bohrung(34) und im Bereich der Bohrung (34) an der Unter- und Oberseite Anschlagflächen (29,30)aufweisen, wobei die Laschen im Bereich der Bohrung (34) zwischen zwei ringförmigenelastischen Körpern (26,27) eingespannt sind und diese elastischen Körper (26,27) seitlichan den Anschlagflächen (29,30) anliegen.
7. Fahrwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder¬vorrichtung (14a) aus einer in einer im Wesentlichen horizontal angeordneten Bohrung (35)im Gehäuse (19) des Radsatzlagers (13) besteht, in die eine Buchse (36) eingesetzt ist, inwelche ein von der Antriebseinheit (2) abstehender Bolzen (16b) hineinragt und zwischender Buchse (36) und dem Bolzen (35) elastische Körper (26a) vorgesehen sind.
8. Fahrwerk nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bolzen (16b) der An¬triebseinheit (2) zu beiden Seiten der Radsatzwelle (6) und vertikal im Abstand angeordnetsind.
9. Fahrwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die An¬triebseinheit (2) über ein Motorstützlager (12) als Drehmomentenstütze am Fahrwerksrah¬men (1) befestigt ist.
10. Fahrwerk nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Laschen (16,17)der Antriebseinheit (2) einander gegenüberliegend parallel auf der Höhe der Radsatzwelle (6) oder seitlich versetzt zu beiden Seiten der Radsatzwelle (6) angeordnet sind.
11. Fahrwerk nach einem der Ansprüche 5, 6 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass zu¬mindest eine Lasche (17) der Antriebseinheit (2) in einem Winkel zur Radsatzwelle (6) ver¬läuft.
12. Fahrwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zu beidenSeiten der Radsatzwelle (6) seitlich an der Antriebseinheit (2) je zwei Laschen oder Bolzen(16a, 17b) befestigt sind, welche über die Federvorrichtung (14) mit dem Gehäuse (19) desRadsatzlagers (13) verbunden sind. Hierzu 6 Blatt Zeichnungen