AT516917A2 - Vorrichtung zur Kraftübertragung zwischen Fahrwerksrahmen und Wagenkasten eines Schienenfahrzeuges - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zur Kraftübertragung zwischen einem Fahrwerksrahmen (1) und einem Wagenkasten eines Schienenfahrzeuges, mit - zwei Lemniskatenlenkern (4,5), welche über erste Gelenke (6,7) mit dem Fahrwerksrahmen (1) verbunden sind, - einem Joch (10) mit einem mittleren Anlenkpunkt (11), in welchem ein Drehzapfen (12) des Wagenkastens lagerbar ist, wobei die Lemniskatenlenker (4,5) über zweite Gelenke (8,9) mit dem Joch (10) verbunden sind und sich eine Z-förmige Anordnung ausbildet, und wobei in den Gelenken (6,7,8,9) und im Joch (10) elastisch verformbare Elemente (13) angeordnet sind. Zur Aufnahme von stoßartigen Belastungen, die die Betriebslast übersteigen, sind Begrenzungsmittel (14) vorgesehen, um die maximale Auslenkung des mittleren Anlenkpunktes (11) des Jochs (10) in einer Zugkraftrichtung (15) parallel zu einer auf den Fahrwerksrahmen (1) wirkenden Zugkraft zu begrenzen.

Description

Beschreibung

Vorrichtung zur Kraftübertragung zwischen Fahrwerksrahmen und Wagenkasten eines Schienenfahrzeuges

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kraftübertragung zwischen einem Fahrwerksrahmen und einem Wagenkasten eines Schienenfahrzeuges, mit - zwei Lemniskatenlenkern, welche über erste Gelenke mit dem Fahrwerksrahmen verbunden sind, - einem Joch mit einem mittleren Anlenkpunkt, in welchem ein Drehzapfen des Wagenkastens lagerbar ist, wobei die Lemniskatenlenker über zweite Gelenke mit dem Joch verbunden sind und sich eine Z-förmige Anordnung ausbildet, und wobei in den Gelenken und im Joch elastisch verformbare Elemente angeordnet sind.

Stand der Technik

Fahrwerke, auch Drehgestelle genannt, von Schienenfahrzeugen weisen in der Regel zwei Radsätze auf, welche auf Schienen geführt sind, und sind mit Wagenkästen des Schienenfahrzeuges verbunden. Ein wesentlicher Bestandteil eines Fahrwerks ist ein Fahrwerksrahmen, an welchem die Radsätze bspw. über eine Radsatzführung bzw. eine Primärfederung und der Wagenkasten bspw. über eine Sekundärfederung und eine Vorrichtung zur Kraftübertragung angebunden sind. Die Kraftflüsse zwischen den einzelnen Komponenten verlaufen dabei hauptsächlich über den Fahrwerksrahmen, welcher eine Längsrichtung und eine Querrichtung aufweist, wobei die Längsrichtung in Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs weist und die Querrichtung normal zu der Längsrichtung steht.

Als Vorrichtung zur Kraftübertragung werden üblicherweise Tauchzapfen oder Lemniskatenanlenkungen verwendet, wobei sich die gegenständliche Erfindung auf solche

Lemniskatenanlenkungen beziehen. Lemniskatenanlenkungen zeichnen sich dadurch aus, dass im Wesentlichen drei Stäbe gelenkig miteinander verbunden sind und die zwei äußeren Stäbe an einem Fixpunkt gelagert sind, wobei die drei Stäbe eine Z-förmige Anordnung bilden. Konkret handelt es sich bei den beiden äußeren Stäben um zwei Lemniskatenlenker welche jeweils über erste Gelenke an einem Fixpunkt im Fahrwerksrahmen gelagert sind. Der innere Stab ist durch ein Joch ausgebildet in welchem im Betriebszustand ein Drehzapfen des Wagenkastens in einem mittleren Anlenkpunkt gelagert ist und welcher über zweite Gelenke mit den Lemniskatenlenkern verbunden ist.

Wird nun während des Betriebs der Wagenkasten in Querrichtung ausgelenkt bzw. durch eine Querkraft belastet, so bewegen sich die zweiten Gelenke der Lemniskatenlenker auf einer kreisbogenförmigen Bahn um die ersten Gelenke, sodass sich der mittlere Anlenkpunkt und damit der Drehzapfen näherungsweise parallel zur Querrichtung gegenüber dem Fahrwerksrahmen verschiebt. Es versteht sich dabei von selbst, dass die Z-förmige Anordnung sich in diesem Fall derart verändert, dass die beiden Lemniskatenlenker nicht mehr parallel zueinander stehen.

Eine auf den Fahrwerksrahmen wirkende Zugkraft, welche aus der Bewegung des Schienenfahrzeuges resultiert, wird mittels der Lemniskatenlenker und des Jochs zwischen dem Wagenkasten und dem Fahrwerksrahmen übertragen. Eine Zugkraftrichtung der Zugkraft entspricht dabei bei einer Fahrt in der Geraden der Längsrichtung des Fahrwerkrahmens, kann aber, bspw. bei Kurvenfahrten, in einem Bereich von etwa +/- 30° von dieser abweichen.

Um stoßartige Belastungen in Zugkraftrichtung unter Betriebslast, beispielsweise beim Beschleunigen oder

Abbremsen, aufnehmen und abdämpfen zu können, weisen die Gelenke und das Joch elastisch verformbare Elemente, beispielsweise Gummibuchsen, auf. Da es aber in Ausnahmesituationen, wie Pufferstößen, bei denen das Schienenfahrzeug auf ein stillstehendes Objekt auffährt, zu extrem hohen Belastungen in Zugkraftrichtung kommt, müssen sowohl Lemniskatenlenker als auch die elastischen Elemente um ein Vielfaches überdimensioniert werden, um ein Versagen zu verhindern. Das führt einerseits zu einem erhöhten Gewicht aufgrund der massiven Gestaltung der Lemniskatenlenker bzw. des Jochs und andererseits zu einem verschlechterten Fahrkomfort, da die elastischen Elemente eine sehr hohe Steifigkeit aufweisen und somit die Dämpfung der im Betrieb auftretenden Stöße reduziert ist.

Aufgabe der Erfindung

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden und eine Vorrichtung zur Kraftübertragung zwischen einem Fahrwerksrahmen und einem Wagenkasten eines Schienenfahrzeuges vorzuschlagen, in der die Elemente der Vorrichtung auf die Betriebslast ausgelegt werden können, um eine Verringerung des Gewichts und einen höheren Fahrtkomfort zu erreichen.

Darstellung der Erfindung

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen definiert.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kraftübertragung zwischen einem Fahrwerksrahmen und einem Wagenkasten eines Schienenfahrzeuges, mit - zwei Lemniskatenlenkern, welche über erste Gelenke mit dem

Fahrwerksrahmen verbunden sind, - einem Joch mit einem mittleren Anlenkpunkt, in welchem ein Drehzapfen des Wagenkastens lagerbar ist, wobei die Lemniskatenlenker über zweite Gelenke mit dem Joch verbunden sind und sich eine Z-förmige Anordnung ausbildet, und wobei in den Gelenken und im Joch elastisch verformbare Elemente angeordnet sind.

Erfindungsgemäß sind Begrenzungsmittel vorgesehen, um die maximale Auslenkung des mittleren Anlenkpunktes des Jochs in einer Zugkraftrichtung parallel zu einer auf den Fahrwerksrahmen wirkenden Zugkraft zu begrenzen. Wird der Fahrwerksrahmen in Zugkraftrichtung belastet, so verformen sich die elastischen Elemente in den Gelenken elastisch, genauso wie auch die Lemniskatenlenker sich elastisch verformen, sodass sich durch die Summe der Verformungswege der einzelnen Elemente der mittlere Anlenkpunkt und damit natürlich auch der darin lagerbare Drehzapfen in Zugkraftrichtung verschieben. Durch die Begrenzungsmittel wird daher erreicht, dass der mittlere Anlenkpunkt nicht mehr beliebig weit in Zugkraftrichtung verschoben werden kann. Als Begrenzungsmittel sind beispielsweise Anschläge, Schienen, Führungshülsen oder Querführungen denkbar, die eine weitere Verformung der elastischen Elemente verhindern, beispielsweise indem das Joch oder der Drehzapfen selbst in Kontakt mit dem Begrenzungsmittel treten. Insbesondere im Fall stoßartiger Belastungen, wie Pufferstößen, kann so ein Teil der auftretenden Kräfte, statt über die Verformung der elastischen Elemente und der Lemniskatenlenker abgebaut zu werden, direkt in den Fahrwerksrahmen eingeleitet werden. Mit anderen Worten ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Aufnahme von stoßartigen Belastungen die die Betriebslast übersteigen geeignet. Dies ermöglicht eine Auslegung der elastischen Elemente und der Lemniskatenlenker auf den Betriebszustand, sodass diese kleiner dimensioniert werden können und damit eine Gewichtsreduktion sowie eine Verbesserung des Fahrkomforts erreicht wird.

Eine Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass die ersten Gelenke der Lemniskatenlenker an jeweils einem Querträger des Fahrwerkrahmens angebracht sind und dass die Begrenzungsmittel als ein erster Notanschlag und zweiter Notanschlag ausgebildet sind, welche an den Querträgern angeordnet sind. Diese Ausführungsvariante bezieht sich also auf einen Fahrwerksrahmen der zwei parallele Querträger aufweist, welche parallel zu einer Querrichtung verlaufen.

Die Querträger bieten dabei eine konstruktiv äußerst einfache Möglichkeit Kräfte direkt in den Fahrwerksrahmen einzuleiten, deshalb sind sowohl die ersten Gelenke mit den Querträgern verbunden als auch die Notanschläge an diesen angeordnet. Unter Notanschlag werden alle Elemente verstanden, welche geeignet sind einen Teil der auftretenden Kräfte bei stoßartiger Belastung aufzunehmen, daher müssen diese annähernd starr sein, also im Wesentlichen eine Steifigkeit in Zugkraftrichtung aufweisen welche zumindest eine Größenordnung über der Steifigkeit der elastischen Elemente liegt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Kraftübertragung ist das Joch zwischen den beiden Querträgern, vorzugsweise symmetrisch in einer Längsrichtung und/oder einer Querrichtung, angeordnet. Die Anordnung zwischen den beiden Querträgern ermöglicht dabei eine gleichmäßige Aufteilung der Kräfte sowohl in der Längsrichtung, die einer Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs entspricht, als auch gegen die Längsrichtung, wenn der Antrieb des Schienenfahrzeuges auf der anderen Seite des Fahrwerkrahmens angeordnet ist. Durch die Zentrierung sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung wird eine ruhige Lage des Wagenkastens durch gleichmäßiges Ausschwenken desselben während des Betriebs sichergestellt, was einem hohen Fahrkomfort entspricht.

Um beispielsweise bereits vorhandene Fahrwerksrahmen mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Kraftübertragung, also Lemniskatenlenkern und Joch, einfach nachrüsten zu können, sieht eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung vor, dass die Notanschläge mit den Querträgern verbunden sind. Beispielsweise können die Notanschläge dabei Backen, Kästen, Boxen, Konsolen oder Blöcke sein, welche mit den Querträgern entweder kraftschlüssig mittels Schrauben, Nieten oder Zwingen oder formschlüssig mittels Schweißnähten verbunden ist.

Wenn die Querträger jedoch eigens für die erfindungsgenmäße Vorrichtung zur Kraftübertragung konstruiert sind, sieht eine alternative Ausführungsvariante vor, dass die Notanschläge durch die Querträger ausgebildet sind, da somit zusätzliches Gewicht eingespart werden kann. Beispielsweise sind die Notanschläge dabei als auskragende Abschnitte oder als konsolenartige Abschnitte, welche sich von den Querträgern in Richtung des mittleren Anlenkpunktes erstrecken, ausgebildet. Ebenso denkbar ist es hingegen auch, dass die Querträger U-förmig oder I-förmig ausgebildet sind und die dem mittleren Anlenkpunkt zugewandten horizontalen Abschnitte der Querträger die Notanschläge ausbilden. Zur Erhöhung der Steifigkeit im Bereich der Notanschläge können des Weiteren Versteifungsbleche oder Rippen vorgesehen sein.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass der erste Notanschlag eine erste Anschlagsfläche für eine erste Kontaktfläche des Jochs aufweist und dass der zweite Notanschlag eine zweite Anschlagsfläche für eine zweite Kontaktfläche des Jochs aufweist. Durch die Anschlagsflächen, welche mit den Kontaktflächen des Jochs bei einer stoßartigen Belastung in Kontakt treten, wird in einfacher Art und Weise die Bewegung des mittleren Anlenkpunktes in Zugkraftrichtung begrenzt, indem die Bewegung des den mittleren Anschlagspunkt aufweisenden Jochs verhindert wird. Die Anschlagsflächen sind dabei nach der auftretenden Flächenpressung hin auszulegen, wobei eine Vergrößerung der Anschlagsflächen immer eine Reduktion der auftretenden Flächenpressung bedingt.

Obwohl die beiden Anschlagsflächen theoretisch jeweils an verschiedenen Punkten der Querträger angebracht sein können, beispielsweise in einer Höhenrichtung, normal zur Längsrichtung und zur Querrichtung, versetzt zueinander, hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, dass die erste Anschlagsfläche und die zweite Anschlagsfläche einander gegenüber liegen und das Joch in einer Längsrichtung mittig zwischen den Anschlagsflächen angeordnet ist. Durch die mittige Anordnung des Jochs lässt sich der Fahrwerksrahmen mit einer derart ausgebildeten Vorrichtung zur Kraftübertragung in beiden Fahrtrichtungen einsetzen. Die symmetrische Positionierung trägt weiters zu einer einfachen Konstruktion des Fahrwerkrahmens bei.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass das Joch eine erste Kontaktfläche und eine zweite Kontaktfläche aufweist, wobei die Kontaktflächen den jeweiligen Anschlagsflächen zugewandt sind. Die Kontaktflächen des Jochs können dabei entweder durch die, beispielsweise zylindrische, Mantelfläche des Jochs selbst ausgebildet sein oder aber die Mantelfläche des Jochs weist eine spezielle Form auf, beispielsweise bildet sie ebene oder gekrümmte Abschnitte aus, welche sich in Richtung der Anschlussflächen erstrecken und dementsprechend die Kontaktflächen ausbilden. Es versteht sich dabei von selbst, dass sowohl die Kontaktflächen als auch die Anschlagsflächen mit einer dämpfenden Schicht, beispielsweise Gummi, versehen sein können, um den Verschleiß an den Flächen zu reduzieren. Die Schicht ist dabei so dünn ausgeführt, dass die Steifigkeit der Notanschläge bzw. des Jochs davon nur in geringem Maße beeinflusst werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante sind die Kontaktflächen und/oder die Anschlagsflächen eben ausgebildet. Dies ermöglicht eine besonders einfache Auslegung und Dimensionierung der Notanschläge bzw.

Gestaltung der Mantelfläche des Jochs, da sich ebene Flächen einfach fertigen lassen. Insbesondere wenn die

Zugkraftrichtung bei einer stoßartigen Belastung parallel zur Längsrichtung ausgerichtet ist, lässt sich dabei die Flächenpressung minimieren, da sehr große Kontaktflächen bzw. Anschlagsflächen möglich sind.

Da aber stoßartige Belastungen auch auftreten können, wenn die Zugkraftrichtung nicht parallel zur Längsrichtung ausgerichtet ist, sodass sich zwei ebene Flächen an einer Kante ineinander fressen würden, sieht eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Zugkraftübertragung vor, dass die Kontaktflächen und/oder die Anschlagsflächen gebogen, vorzugsweise zylindermantelförmig gebogen, ausgebildet sind. So wird erreicht, dass bei einem Kontakt zwischen einer der Anschlagsflächen und einer der Kontaktflächen immer eine konvexe Fläche auf eine ebene Fläche bzw. eine konvexe Fläche auf eine konkave Fläche auftrifft, sodass Beschädigungen an den Notanschlägen bzw. am Joch größtenteils vermieden werden und sich damit die Lebensdauer der Vorrichtung erhöht.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass die Kontaktflächen und die Anschlagsflächen voneinander beabstandet sind. Dadurch dass die Anschlagsflächen und die Kontaktflächen voneinander beabstandet sind wird sichergestellt, dass einerseits die Schwenkbewegung der Lemniskatenlenker um die Achsen der ersten Gelenke nicht verhindert wird und so die Bewegung des mittleren Anlenkpunktes parallel zur Querrichtung möglich ist, und dass andererseits die Kontaktflächen und die Anschlagsflächen nur im Falle einer stoßartigen Belastung in Kontakt stehen, während unter normaler Betriebslast auftretende Stöße weiterhin durch die elastischen Elemente aufgenommen bzw. gedämpft werden.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsvariante ist daher vorgesehen, dass sich ein erster Abstand zwischen der ersten Anschlagsfläche und der ersten Kontaktfläche einstellt und/oder dass sich ein zweiter Abstand zwischen der zweiten Anschlagsfläche und der zweiten Kontaktflache einstellt, wobei der erste Abstand und/oder der zweite Abstand zumindest dem Verformungsweg jenes elastischen Elements unter einer Betriebslast entspricht, welches die geringste Steifigkeit aufweist. Da die elastischen Elemente nicht mehr überdimensioniert werden müssen, um stoßartige Belastungen aufnehmen zu können, weisen diese geringere Steifigkeiten auf. Um die Abstände richtig zu dimensionieren, also sicherzustellen, dass unter Betriebslast die Anschlagsflächen nicht in Kontakt mit den Kontaktflächen stehen, müssen alle elastischen Verformungen, sowohl in den elastischen Elementen als auch der Lemniskatenlenker selbst, bzw. deren Verformungsweg unter der maximal zulässigen Betriebslast berücksichtigt werden. Weist dabei eines der elastischen Elemente eine niedrigere Steifigkeit auf als die anderen, was zu größeren Verformungen führt, so kann dieser Verformungsweg als Richtwert für die zumindest benötigten Abstände herangezogen werden. Sind alle elastischen Elemente gleich steif, so kann beispielsweise ein Mittelwert oder ein Erfahrungswert herangezogen werden. Als Ergebnis von umfangreichen Berechnungsbeispielen und Modellen wurde für die Abstände ein Bereich zwischen 2 mm und 20 mm, vorzugsweise zwischen 3 mm und 10 mm, insbesondere zwischen 4 mm und 8 mm, festgestellt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Kraftübertragung verformen sich bei einer stoßartigen Belastung in Zugkraftrichtung, welche höher als die Betriebslast ist, die elastischen Elemente in den Gelenken bzw. im Joch elastisch derart, dass entweder die erste Kontaktfläche die erste Anschlagsfläche oder die zweite Kontaktfläche die zweite Anschlagsfläche kontaktiert, um zumindest einen Teil der stoßartigen Belastung direkt in den Fahrwerksrahmen einzuleiten. So wird ein Teil der stoßartigen Belastung durch die Verformung der elastischen Elemente (und natürlich auch durch die, wesentlich geringere, Verformung der Lemniskatenlenker) abgebaut bis zur maximalen Betriebslast, wohingegen der diese maximale Betriebslast übersteigende Teil der Kraft direkt in den entsprechenden Querträger eingeleitet wird.

Kurzbeschreibung der Figuren

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im nachfolgenden Teil der Beschreibung auf die Figuren Bezug genommen, aus der weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung zu entnehmen sind. Die Figuren sind als beispielhaft zu verstehen und sollen den Erfindungscharakter zwar darlegen, ihn aber keinesfalls einengen oder gar abschließend wiedergeben. Es zeigt:

Fig. 1 eine Ausführungsvariante eines Fahrwerkrahmens mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Kraftübertragung.

Ausführung der Erfindung

Figur 1 zeigt einen ersten Querträger 2 und einen zweiten Querträger 3 eines Fahrwerksrahmens 1, wobei die Längsträger des Fahrwerksrahmens 1, welche die beiden Querträger 2,3 verbinden, nicht dargestellt sind. Die Querträger 2,3 verlaufen dabei parallel zu einer Querrichtung 17 des Fahrwerksrahmens 1 und sind symmetrisch zu einer Längsrichtung 16, welche normal auf die Querrichtung 17 steht, ausgerichtet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Kraftübertragung zwischen dem Fahrwerksrahmen 1 und einem Wagenkasten umfasst dabei einen ersten Lemniskatenlenker 4 und einen zweiten Lemniskatenlenker 5, sowie ein Joch 10 mit einem mittleren Anlenkpunkt 11.

Der erste Lemniskatenlenker 4 weist ein erstes Gelenk 6 und ein zweites Gelenk 8 auf und ist über das erstes Gelenk 6 mit dem ersten Querträger 2 und über das zweite Gelenk 8 mit dem Joch 10 verbunden. Analog dazu weist der zweite

Lemniskatenlenker 5 ebenso ein erstes Gelenk 7 und ein zweites Gelenk 9 auf, wobei der zweite Lemniskatenlenker 5 über das erstes Gelenk 7 mit dem zweiten Querträger 3 und über das zweite Gelenk 9 mit dem Joch 10 verbunden ist.

Einerseits ist der Abstand zwischen erstem 6 und zweitem Gelenk 8 des ersten Lemniskatenlenkers 4 (beim zweiten Lemniskatenlenker 5 bildet sich natürlich derselbe Abstand zwischen erstem 7 und zweitem Gelenk 8 aus) größer als der Abstand zwischen den zweiten Gelenken 8,9 der beiden Lemniskatenlenker 4,5. Andererseits sind die Lemniskatenlenker 4,5 parallel zur Längsrichtung 16 ausgerichtet und bezogen auf die Querrichtung 17 zueinander versetzt. Dadurch ergibt sich eine Z-förmige Anordnung von den Lemniskatenlenkern 4,5 und dem Joch 10. Der mittlere Anlenkpunkt 11 liegt dabei sowohl in Längsrichtung 16 in der Mitte zwischen den beiden Querträgern 2,3 als auch in Querrichtung 17 gesehen in der Mitte zwischen den beiden Lemniskatenlenkern 4,5. Im Joch 10 ist ein Drehzapfen 12 eines Wagenkastens gelagert, wobei die Längsachse des Drehzapfens 12 durch den mittleren Anlenkpunkt 11 geht und parallel zu einer Höhenrichtung verläuft, welche Höhenrichtung durch den Normalvektor der Längsrichtung 16 und der Querrichtung 17 definiert ist.

Die ersten Gelenke 6,7 sind im vorliegenden Fall als sphärische Lager ausgeführt, sodass sie sowohl um eine zur Querrichtung 17 parallele Achse als auch um eine zur Höhenrichtung parallele Achse schwenkbar sind. Die Funktion einer Lemniskatenanlenkung wird jedoch auch dann erreicht, wenn die ersten Gelenke 6,7 ausschließlich um die zur Höhenrichtung parallele Achse schwenkbar sind. Die zweiten Gelenke 8,9 sind analog aufgebaut, wobei ebenso nur die zur Höhenrichtung parallele Schwenkachse unbedingt notwendig ist.

Wird nun, beispielsweise durch eine Kurvenfahrt, eine Querkraft auf den Wagenkasten ausgeübt, so werden die Lemniskatenlenker 4,5 an den ersten Gelenken 6,7 um die zur Höhenrichtung parallelen Schwenkachsen geschwenkt, sodass sich der mittlere Anlenkpunkt 11, und damit der Drehzapfen 12, auf einer Lemniskate bewegt, die derart gewählt ist, dass die Bewegung näherungsweise einer geraden Bewegung parallel zur Querrichtung 17 entspricht. Es versteht sich von selbst, dass in einem derart ausgelenkten Zustand die Lemniskatenlenker 4,5 nicht mehr parallel zueinander stehen.

Zusätzlich zu den eventuell auftretenden Querkräften muss auch eine in einer Zugkraftrichtung 15, die im gezeigten Beispiel parallel zur Längsrichtung 16 verläuft, auf den Fahrwerksrahmen 1 wirkende Zugkraft zwischen Fahrwerksrahmen 1 und Wagenkasten bzw. Drehzapfen 12 des Wagenkastens übertragen werden. Unter Betriebslast wird die Zugkraft über die Lemniskatenlenker 4,5 und das Joch 10 auf den Drehzapfen 12 übertragen. Kommt es dabei unter der Betriebslast zu Stößen, die beispielsweise beim Beschleunigen oder beim Abbremsen auftreten, so werden diese einerseits durch die elastische Verformung der Lemniskatenlenker 4,5 selbst und andererseits durch die Verformung von elastisch verformbaren Elementen 13, welche in allen Gelenken 6,7,8,9 sowie zwischen Joch 10 und Drehzapfen 12 angeordnet sind, abgebaut und aufgenommen bzw. gedämpft. Als elastische Elemente 13 sind beispielsweise Gummibuchsen oder Gummi-Metallbuchsen geeignet. Durch einen solchen Stoß und die dadurch bedingten Verformungen wird der mittlere Anlenkpunkt in Zugkraftrichtung 15 verschoben.

Um nun diese Verschiebung in Zugkraftrichtung 15 zu begrenzen, sind Begrenzungsmittel 14 vorgesehen, die in Form von einem ersten Notanschlag 18 und einem zweiten Notanschlag 19 ausgebildet sind. Dabei ist der erste Notanschlag 18 am ersten Querträger 2 und der zweite Notanschlag 19 am zweiten Querträger 3 angeordnet bzw. sind die Notanschläge 18,19 direkt durch die Querträger 2,3 ausgebildet. Im Detail sind die Notanschläge 18,19 durch auskragende Fortsätze der Querträger 2,3 ausgebildet, welche sich jeweils in Richtung des Jochs 10 bzw. in Richtung des mittleren Anlenkpunkts 11 erstrecken, wobei diese beispielsweise durch Versteifungsbleche verstärkt sein können, um die Steifigkeit der Notanschläge 18,19 zu erhöhen. In alternativen Ausführungsvarianten können die Notanschläge 18,19 auch mit den Querträgern 2,3 verbunden sein und beispielsweise als Konsolen oder aufgesetzte Kästen ausgebildet sein, welche mit den Querträgern 2,3 entweder kraftschlüssig oder formschlüssig verbunden sind, bspw. verschraubt oder verschweißt sind.

Der erste Notanschlag 18 weist auf der dem Joch 10 zugewandten Seite eine erste Anschlagsfläche 20 auf, wobei das Joch 10 auf der dem ersten Notanschlag 18 zugewandten Seite eine erste Kontaktfläche 22 ausbildet. Analog dazu weist der zweite Notanschlag 19 auf der dem Joch 10 zugewandten Seite eine zweite Anschlagsfläche 21 auf; das Joch 10 bildet auf der dem zweiten Notanschlag 19 zugewandten Seite eine zweite Kontaktfläche 23 aus. Die Kontaktflächen 22,23 sowie die Anschlagsflächen 20,21 sind dabei in Querrichtung 17 symmetrisch zu den Querträgern 2,3 ausgerichtet, liegen einander gegenüber und bilden in Längsrichtung 16 gesehen eine gemeinsame Projektionsfläche aus. Um die Kontaktflächen 22,23 auszubilden, weist die Mantelfläche des Jochs 10 abschnittsweise ebene Bereiche parallel zur Querrichtung 17 aus, in der Figur zu erkennen als gerade Abschnitte des Umfangs des Jochs 10.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Kontaktflächen 22,23 und die Anschlagsflächen 20,21 eben ausgebildet, wobei sie sich selbstverständlich auch in eine Höhenrichtung erstrecken.

In anderen, nicht dargestellten, Ausführungsvarianten können Kontaktflächen 22,23 und/oder die Anschlagsflächen 20,21 auch gekrümmt ausgebildet sein. Vorteilhaft ist es dabei wenn die Krümmung durch eine Zylindermantelfläche ausgebildet wird, sodass eine gekrümmte obere und untere Deckkurve durch

Geraden verbunden sind, welche parallel zur Höhenrichtung verlaufen. Insbesondere ist es dabei vorteilhaft wenn die Deckkurven als Kreisbögen ausgebildet sind, wobei entweder die Anschlagsflächen 20,21 oder die Kontaktflachen 22,23 konkav und jeweils die anderen Flächen konvex ausgebildet sind, sodass sich die Flächen unabhängig von der Zugkraftrichtung 15 kontaktieren können, ohne dabei zu verkanten.

Um die Zugkraftübertragung unter Betriebslast sicherzustellen, ohne dass eine der Anschlagsflächen 20,21 die jeweilige Kontaktfläche 22,23 berührt, ist zwischen der ersten Anschlagfläche 20 und der ersten Kontaktfläche 22 ein erster Abstand 24, sowie zwischen zweiter Anschlagfläche 21 und zweiter Kontaktfläche 23 ein zweiter Abstand 25 ausgebildet. Die Abstände 24,25 betragen dabei im konkreten Ausführungsbeispiel im unbelasteten Zustand etwa 5 mm. Wird die Vorrichtung also durch eine Zuglast oder einen Stoß belastet, der innerhalb der Betriebslast liegt, so wird dieser wie zuvor beschrieben zu einem Großteil durch die elastischen Elemente 13 aufgenommen. Kommt es aber zu einer stoßartigen Belastung, beispielsweise einem Pufferstoß, so wird die Betriebslast überschritten und die Verformungswege der elastischen Elemente 13 sind so groß, dass der erste Abstand 24 (oder der zweite Abstand 25) komplett aufgehoben wird, sodass eine der Anschlagsflächen 20,21 die jeweilige Kontaktfläche 22,23 berührt bzw. gegen diese gepresst wird. Damit wird der die maximale Betriebslast übersteigende Teil der stoßartigen Belastung direkt in den Fahrwerksrahmen 1 über den entsprechenden Querträger 2,3 eingeleitet. Da die Notanschläge 18,19 wesentlich steifer als die elastischen Elemente 13 sind, wird eine weitere Verformung der elastischen Elemente 13 so weitest gehend verhindert.

Dadurch wird gewährleistet, dass die elastischen Elemente 13, ebenso die Lemniskatenlenker 4,5 bzw. deren Gelenke 6,7,8,9, nicht überdimensioniert sein müssen, um auch die gesamte stoßartige Belastung aufnehmen zu können. Somit kann durch die kleinere Dimensionierung der Bauteile das Gewicht der Vorrichtung reduziert werden und gleichzeitig können die elastischen Elemente 13 mit geringerer Steifigkeit ausgeführt sein, um Stöße unter Betriebslast besser abdämpfen zu können.

Bezugszeichenliste: 1 Fahrwerksrahmen 2 erster Querträger 3 zweiter Querträger 4 erster Lemniskatenlenker 5 zweiter Lemniskatenlenker 6 erstes Gelenk des ersten Lemniskatenlenkers 4 7 erstes Gelenk des zweiten Lemniskatenlenkers 5 8 zweites Gelenk des ersten Lemniskatenlenkers 4 9 zweites Gelenk des zweiten Lemniskatenlenkers 5 10 Joch 11 mittlerer Anlenkpunkt 12 Drehzapfen 13 elastisches Element 14 Begrenzungsmittel 15 Zugkraftrichtung 16 Längsrichtung 17 Querrichtung 18 erster Notanschlag 19 zweiter Notanschlag 20 erste Anschlagsfläche 21 zweite Anschlagsfläche 22 erste Kontaktfläche 23 zweite Kontaktfläche 24 erster Abstand 25 zweiter Abstand

Claims (14)

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Kraftübertragung zwischen einem Fahrwerksrahmen (1) und einem Wagenkasten eines Schienenfahrzeuges, mit - zwei Lemniskatenlenkern (4,5), welche über erste Gelenke (6,7) mit dem Fahrwerksrahmen (1) verbunden sind, - einem Joch (10) mit einem mittleren Anlenkpunkt (11), in welchem ein Drehzapfen (12) des Wagenkastens lagerbar ist, wobei die Lemniskatenlenker (4,5) über zweite Gelenke (8,9) mit dem Joch (10) verbunden sind und sich eine Z-förmige Anordnung ausbildet, und wobei in den Gelenken (6,7,8,9) und im Joch (10) elastisch verformbare Elemente (13) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass Begrenzungsmittel (14) vorgesehen sind, um die maximale Auslenkung des mittleren Anlenkpunktes (11) des Jochs (10) in einer Zugkraftrichtung (15) parallel zu einer auf den Fahrwerksrahmen (1) wirkenden Zugkraft zu begrenzen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Gelenke (6,7) der Lemniskatenlenker (4,5) an jeweils einem Querträger (2,3) des Fahrwerkrahmens (1) angebracht sind und dass die Begrenzungsmittel (14) als ein erster Notanschlag (18) und zweiter Notanschlag (19) ausgebildet sind, welche an den Querträgern (2,3) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Joch (10) zwischen den beiden Querträgern (2,3), vorzugsweise symmetrisch in einer Längsrichtung (16) und/oder einer Querrichtung (17), angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Notanschläge (18,19) mit den Querträgern (2,3) verbunden sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Notanschläge (18,19) durch die Querträger (2,3) ausgebildet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Notanschlag (18) eine erste Anschlagsfläche (20) für eine erste Kontaktfläche (22) des Jochs (10) aufweist und dass der zweite Notanschlag (19) eine zweite Anschlagsfläche (21) für eine zweite Kontaktfläche (23) des Jochs (10) aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Anschlagsfläche (20) und die zweite Anschlagsfläche (21) einander gegenüber liegen und das Joch (10) in einer Längsrichtung (16) mittig zwischen den Anschlagsflächen (20,21) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Joch (10) eine erste Kontaktflache (22) und eine zweite Kontaktflache (23) aufweist, wobei die Kontaktflachen (22,23) den jeweiligen Anschlagsflächen (20,21) zugewandt sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflachen (22,23) und/oder die Anschlagsflächen (20,21) eben ausgebildet sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen (22,23) und/oder die Anschlagsflächen (20,21) gebogen, vorzugsweise zylindermantelförmig gebogen, ausgebildet sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen (22,23) und die Anschlagsflächen (20,21) voneinander beabstandet sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein erster Abstand (24) zwischen der ersten Anschlagsfläche (20) und der ersten Kontaktfläche (22) einstellt, welcher erste Abstand (24) zumindest dem Verformungsweg jenes elastischen Elements (13) unter einer Betriebslast entspricht, welches die geringste Steifigkeit aufweist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein zweiter Abstand (25) zwischen der zweiten Anschlagsfläche (21) und der zweiten Kontaktflache (23) einstellt, welcher zweite Abstand (25) zumindest dem Verformungsweg jenes elastischen Elements (13) unter einer Betriebslast entspricht, welches die geringste Steifigkeit aufweist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass sich bei einer stoßartigen Belastung in Zugkraftrichtung (15), welche höher als die Betriebslast ist, die elastischen Elemente (13) in den Gelenken (6,7,8,9) bzw. im Joch (10) elastisch derart verformen, dass entweder die erste Kontaktflache (22) die erste Anschlagsfläche (20) oder die zweite Kontaktfläche (23) die zweite Anschlagsfläche (21) kontaktiert, um zumindest einen Teil der stoßartigen Belastung direkt in den Fahrwerksrahmen (1) einzuleiten.