AT518866B1

AT518866B1 - Luftzuführung für eine Luftfeder eines Schienenfahrzeugs

Info

Publication number: AT518866B1
Application number: ATA50759/2016A
Authority: AT
Inventors: Mayer Wilhelm
Original assignee: Siemens Ag Oesterreich
Priority date: 2016-08-23
Filing date: 2016-08-23
Publication date: 2018-02-15
Also published as: AT518866A4; EP3464014A1; WO2018036969A1; EP3464014B1

Abstract

Luftzuführung für eine Luftfeder (3) eines Schienenfahrzeugs, umfassend einen Hauptquerträger (1) aus mindestens einem stranggepressten Leichtmetallprofil (2), welches in Einbaulage des Hauptquerträgers (1) in Längsrichtung des Schienenfahrzeugs ausgerichtet ist und eine an dem Hauptquerträger (1) angeordnete Luftfeder (3), wobei der Hauptquerträger (1) mindestens eine geschlossene Profilkammer (4) mit kreisförmigen Querschnitt umfasst, welche sich über eine bestimmte Länge des stranggepressten Leichtmetallprofils erstreckt (2), und wobei mindestens eine Bohrung (5) in einer Wandung des Hauptquerträgers (1) den Gasraum (6) der Luftfeder mit der Profilkammer (4) verbindet.

Description

Beschreibung

[0001] Luftzuführung für eine Luftfeder eines Schienenfahrzeugs TECHNISCHES GEBIET

[0002] Die Erfindung betrifft eine Luftzuführung für eine Luftfeder eines Schienenfahrzeugs. STAND DER TECHNIK

[0003] Passagierschienenfahrzeuge sind sehr häufig mit einer Luftfederung ausgestattet, da diese einen guten Federungskomfort gewährleistet und eine einfach realisierbare Niveauregulierung ermöglicht. Diese ist insbesondere bei Nahverkehrsschienenfahrzeugen wie U-Bahnen erforderlich, bei welchen auch bei wechselnden Beladungszuständen eine konstante Fußbodenhöhe gefordert ist. Luftfederungen umfassen typischerweise eine Druckluftversorgung mit einem Kompressor und Druckluftspeicher, zugehörige Leitungen und Steuerorgane und je Fahrgestell meist zwei mit Druckluft beaufschlagte Luftfedern (Gummibälge). Dabei ist das Luftdrucksystem der Luftfeder mit Mitteln zum Be- und Entlüften ausgestattet. Solcherart kann eine automatische Niveauregulierung geschaffen werden, welche es beispielsweise ermöglicht, dass U-Bahnen unabhängig von ihrem Beladungszustand immer den geringstmöglichen Niveauunterschied zwischen dem Bahnsteig- und dem Passagierbodenniveau aufweisen. Die Luftfedern sind meist so aufgebaut, dass sie in eingebauten Zustand an ihrer Oberseite von dem Untergestell, genauer dem Hauptquerträger, gestützt sind. Dabei bildet die Kontaktstelle Luftfeder - Hauptquerträger auch eine Dichtfläche der Luftfeder, welche in ausgebauten Zustand eine offene, kugelkalottenähnliche Form aufweisen. Durch diese Konstruktion ist es möglich, den Druckluftanschluss einer Luftfeder durch eine begrenzende Wandung des Hauptquerträgers (Untergurt) zu führen und an dieser Stelle eine Verbindungseinrichtung zum Anschluss einer Druckluftleitung vorzusehen. Unabhängig von der Ausführungsform des Untergestells (Stahl- oder Leichtmetallbauweise) ist diese Verbindungseinrichtung kritisch, da sie nach Fertigung des Untergestells nur unter größten Schwierigkeiten zugänglich ist. Eine Wartung oder Reparatur würde dabei nur unter Ausbau des gesamten Fahrwerks und ggf. weiterer Komponenten erfolgen können. Aus dem Stand der Technik sind keine Lösungen bekannt, welche eine Zugänglichkeit der Anschlussstelle zwischen einer Druckluftleitung und einer Luftfeder in eingebautem Zustand der Luftfeder ermöglichen würden, da diese Verbindungseinrichtung im Inneren eines Hauptquerträgers angeordnet ist. Eine einfache Lösung, das Zuführen von Druckluft mittels einer flexiblen Druckluftleitung an einer anderen Stelle, beispielsweise der radseitigen Befestigungsplatte ist mit so wesentlichen Nachteilen behaftet, dass diese Lösung im Allgemeinen nicht umgesetzt wird. Insbesondere die deutlich geringere Haltbarkeit einer flexiblen Luftführungsleitung im Gegensatz zu einer festverlegten Leitung bedingt, dass diese Lösung nach Möglichkeit vermieden wird.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

[0004] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Luftzuführung für eine Luftfeder eines Schienenfahrzeugs anzugeben, welche eine einfache Wartung gewährleistet, wobei insbesondere eine Wartung bei eingebautem Fahrwerk erfolgen können soll.

[0005] Die Aufgabe wird durch eine Luftzuführung für eine Luftfeder eines Schienenfahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand untergeordneter Ansprüche.

[0006] Dem Grundgedanken der Erfindung nach wird eine Luftzuführung für eine Luftfeder eines Schienenfahrzeugs beschrieben, welche einen Hauptquerträger aus mindestens einem stranggepressten Leichtmetallprofil, welches in Einbaulage des Hauptquerträgers in Längsrichtung des Schienenfahrzeugs ausgerichtet ist und eine an dem Hauptquerträger angeordnete Luftfeder umfasst, wobei der Hauptquerträger mindestens eine geschlossene Profilkammer mit kreisförmigen Querschnitt umfasst, welche sich über eine bestimmte Länge des stranggepress- ten Leichtmetallprofils erstreckt, und wobei mindestens eine Bohrung in einer Wandung des Hauptquerträgers den Gasraum der Luftfeder mit der Profilkammer verbindet.

[0007] Dadurch ist der Vorteil erzielbar, eine Luftführung zu einer Schienenfahrzeugluftfeder realisieren zu können, welche sehr einfach und mit einem Mindestmaß an erforderlichen Bauteilen aufgebaut werden kann. Insbesondere entfallen alle Wartungs- bzw. Dichtstellen der Luftzuführung die bei konventionellen Lösungen in eingebauten Zustand praktisch nicht mehr zugänglich sind. Solcherart ist eine erfindungsgemäße Luftzuführung einfacher und kostengünstiger auszubauen und die Wartungsaufwendungen sind gegenüber gebräuchlichen Luftzuführungen wesentlich reduziert.

[0008] Erfindungsgemäß umfasst die Luftzuführung je zu versorgender Luftfeder eine geschlossene Profilkammer mit kreisförmigem Querschnitt in dem Hauptquerträger. Der Hauptquerträger ist dabei aus mindestens einem stranggepressten Leichtmetallprofil aufgebaut, wobei im Allgemeinen mehrere Leichtmetallprofile miteinander unlösbar verbunden (verschweißt) sind. Diese Bauausführung ist insbesondere bei Leichtmetallfahrzeugen gebräuchlich. Die dabei verwendeten Leichtmetallprofile umfassen typischerweise mehrere Stege und Gurte welche geschlossene Kammern bilden, wodurch die Festigkeit erhöht und das Gewicht gesenkt wird. Die geschlossene Profilkammer mit kreisförmigem Querschnitt wird dabei ebenso wie die weiteren (typischerweise dreieckförmigen) Kammern beim Herstellungsprozess des Leichtmetallprofils gleichzeitig mit diesen geformt. Die geschlossene Profilkammer mit kreisförmigem Querschnitt erstreckt sich dadurch über die gesamte Länge des Leichtmetallprofils. Die Anbindung des Gasraums der Luftfeder erfolgt durch eine Bohrung in einer Wandung (Gurt) des Hauptquerträgers, normal zur Längsrichtung des Leichtmetallprofils.

[0009] Es ist besonders vorteilhaft eine geschlossene Profilkammer mit kreisförmigem Querschnitt zur Luftführung einzusetzen, da diese einfach an das Druckluftsystem des Fahrzeugs anschließbar ist und an der dem Anschluss abgewandten Seite einfach mittels eines Gewindestopfens dicht verschlossen werden kann. Dadurch können alle sonst zur Herstellung des Anschlusses erforderlichen Schweißarbeiten entfallen. Weiters wird durch die Führung in einer getrennten, im Vergleich zu einer Kammer des Hauptquerträgers wesentlich kleineren Kammer das Federverhalten der Luftfeder nicht beeinflusst, da das an die Luftfeder angekoppelte Luftvolumen nur sehr gering ist.

[0010] Ein weiterer Vorteil einer geschlossenen Profilkammer mit kreisförmigem Querschnitt zur Luftführung liegt darin, dass der Hauptquerträger dadurch nicht der Zulassung als Druckbehälter unterliegt, was eine wesentliche Vereinfachung der erforderlichen Festigkeits- und Wartungsnachweise bewirkt. Dazu ist es erforderlich, die geschlossene Profilkammer mit kreisförmigem Querschnitt mit wesentlich geringerem Querschnitt als die weiteren, im Allgemeinen dreieckförmigen Kammern des Hauptquerträgers auszuführen. Typischenweise ist die geschlossene Profilkammer mit kreisförmigem Querschnitt mit einem Durchmesser von 20mm auszuführen.

[0011] Weiters kann durch die sehr einfachen Abdichtungsmöglichkeiten der Profilkammer mit kreisförmigem Querschnitt eine komplizierte Abdichtung einer Kammer des Hauptquerträgers umgangen werden.

[0012] Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, die Profilkammer mit kreisförmigem Querschnitt im Anschluss an die Herstellung des Leichtmetallprofils mittels eines spanenden Bearbeitungsschritts (Bohren) herzustellen. Dadurch kann das Herstellungswerkzeug für das Leichtmetallprofil (Pressmatrizze) einfacher ausgeführt sein und es ist möglich, auch nur einen Abschnitt der Länge des Leichtmetallprofils mit einer Profilkammer mit kreisförmigem Querschnitt auszustatten.

[0013] Es ist vorteilhaft, die geschlossene Profilkammer mit kreisförmigem Querschnitt an beiden ihren Enden mit einem Innengewinde ausgestattet ist und an einem Ende mit einem eingeschraubten Stopfen zu verschließen und an ihrem weiteren Ende einen eingeschraubten Anschlussflansch vorzusehen, an welchem die weitere Verrohrung der Luftzuführung anzu schließen ist. Solcherart sind alle Dichtstellen außerhalb des Hauptquerträgers angeordnet und sind somit zur Wartung gut zugänglich. Anstelle eines Stopfens kann auch an dem weiteren Ende der Profilkammer mit kreisförmigem Querschnitt ein weiterer Anschlussflansch eingeschraubt werden. Dadurch kann die Leitungsführung im Untergestell vereinfacht werden, da solcherart ein weiterer Anschluss für die Druckversorgung der Luftfederung zur Verfügung steht, welcher beispielsweise für ein Druckmessgerät oder den Anschluss der Luftfeder der gegenüberliegenden Luftfeder genutzt werden kann.

[0014] Jedoch ist bei Beschädigung des Gewindes für den eingeschraubten Anschlussflansch die Reparatur dieses Gewindes sehr kompliziert.

[0015] In weiterer Fortbildung der Erfindung ist es deshalb empfehlenswert, den Luftanschluss an die Profilkammer mit kreisförmigem Querschnitt mit einem Anschlussstück vorzunehmen, welches in die Profilkammer eingeführt wird und welches gegenüber der Innenwand der Profilkammer mit kreisförmigem Querschnitt abgedichtet ist und eine Bohrung in seiner Längsrichtung und eine in diese Bohrung mündende Querbohrung aufweist, über welche die Luftzuführung erfolgt. Die Befestigung des Anschlussstücks an dem Leichtmetallprofil erfolgt dabei vorzugsweise mittels mindestens einer Schraubverbindung, wobei die Schraubverbindungen parallel zur Längsachse des Anschlussstücks orientiert sind. Solcherart kann das fertigungstechnisch kritische Schneiden eines großen Innengewindes vermieden werden. Allenfalls sind noch kleinere, wesentlich unkritischere und leichter reparierbare Innengewinde herzustellen. Ein besonderer Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass auch ein Stopfen und das zugehörige Gewinde entfallen können, da die Profilkammer mit kreisförmigem Querschnitt selbst außerhalb des Bereichs des Anschlussstücks drucklos ist.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

[0016] Es zeigen beispielhaft: [0017] Fig.1 Hauptquerträger, Ansicht in Fahrzeuglängsrichtung.

[0018] Fig.2 Hauptquerträger, Schrägansicht.

[0019] Fig.3 Hauptquerträger, Schnittdarstellung, Gewindeanschluss.

[0020] Fig.4 Hauptquerträger, Schnittdarstellung, Anschlussstück.

[0021] Fig.5 Hauptquerträger mit Anschlussstück, Detail.

[0022] Fig.6 Anschlussstück.

AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

[0023] Fig.1 zeigt beispielhaft und schematisch einen Hauptquerträger in einer Ansicht in Fahrzeuglängsrichtung. Es ist ein Hauptquerträger (1) eines Schienenfahrzeugs dargestellt, wie er bevorzugt bei Leichtmetallfahrzeugen zur Anwendung kommen kann. Der Hauptquerträger 1 ist aus mehreren stranggepressten Leichtmetallprofilen 2 zusammengesetzt, welche untereinander verschweißt sind. Zwei Luftfedern 3 sind beidseitig angeordnet und übertragen Kräfte in vertikaler Richtung zwischen dem Hauptquerträger 1 und dem Fahrwerk. Dieses Fahrwerk ist in der Prinzipskizze Fig.1 nicht dargestellt. Im Bereich der Luftfedern 3 ist jeweils eines der Leichtmetallprofile 2 mit einer Profilkammer 4 mit kreisförmigem Querschnitt ausgestattet, welche sich über die gesamte Längsausdehnung des jeweiligen Leichtmetallprofils 2 erstreckt.

[0024] Fig.2 zeigt beispielhaft und schematisch einen Hauptquerträger in einer Schrägansicht. Es ist der Hauptquerträger 1 aus Fig.1 dargestellt, wobei besonders die verrundet verlaufenden Anschlüsse zu den Längsträgern des Schienenfahrzeugs erkennbar sind. Die Profilkammern 4 mit kreisförmigen Querschnitt sind beidseitig gut zugänglich, sodass an ihnen angebrachte Baugruppen einfach wartbar sind.

[0025] Fig.3 zeigt beispielhaft und schematisch Hauptquerträger mit Gewindeanschluss in einer Schnittdarstellung. Es ist ein Schnitt durch einen Hauptquerträger 1 in Fahrzeuglängsrichtung im Bereich einer Luftfeder 3 dargestellt. Die Luftfeder 3 ist unterhalb des Hauptquerträgers 1, bzw. des Leichtmetallprofils 2 angeordnet und weist einen Gasraum 6 auf, welcher durch das Luftfedersystem des Fahrzeugs mit wechselndem Gasdruck beaufschlagt werden soll. Das Leichtmetallprofil 2 ist im Bereich einer Profilkammer 4 mit kreisförmigen Querschnitt geschnitten gezeigt, wobei ein Ende der Profilkammer 4 mittels eines eingeschraubten Stopfens 7 verschlossen ist und das weitere Ende mit einem geschraubten Anschlussflansch 8 ausgestattet ist. Dieser Anschlussflansch 8 weist eine Bohrung in Längsrichtung auf, über welche Druckluft in die Profilkammer 4 strömen kann. Die Profilkammer 4 ist im Bereich des darunterliegenden Gasraums 6 der Luftfeder 3 mit einer Bohrung 5 verbunden.

[0026] Fig.4 zeigt beispielhaft und schematisch Hauptquerträger mit Anschlussstück in einer Schnittdarstellung. Es ist, ähnlich wie in Fig.3 ein Hauptquerträger 1 eines Schienenfahrzeugs im Bereich einer Luftfeder 3 dargestellt, wobei jedoch anstelle eines geschraubten Anschlussflansches 8 ein Anschlussstück 9 in die Profilkammer 4 eingeführt ist. Die weiteren Bauteile, wie Luftfeder 3 und Bohrung 5 sind gegenüber dem in Fig.3 gezeigten Ausführungsbeispiel unverändert, jedoch ist die Profilkammer 4 nicht mit einem eingeschraubten Stopfen 7 verschlossen, da durch den Einsatz eines Anschlussstücks 9 die Profilkammer an dieser Stelle drucklos ist.

[0027] Fig.5 zeigt beispielhaft und schematisch ein Detail eines Hauptquerträgers mit Anschlussstück. Es ist der Bereich des Leichtmetallprofils 2 aus Fig.4 in einer Schnittdarstellung gezeigt, in welchen ein Anschlussstück 9 eingeführt ist. Das Anschlussstück 9 weist eine längs verlaufende Bohrung, bzw. Ausnehmung auf und ist mittels einer Befestigung 10 mit dem Leichtmetallprofil 2 lösbar verbunden. Das Anschlussstück 9 ist gegenüber der Profilkammer 4 mittels Dichtungen 13 abgedichtet, welche beidseitig der Bohrung 5, welche eine Luftströmung zwischen dem Gasraum 6 und der Profilkammer 4 erlaubt angeordnet sind. Eine Querbohrung 11 verbindet die Ausnehmung in dem Anschlussstück 9 mit der Profilkammer 4, sodass ein Gasfluss zwischen dem Gasraum 6 der Luftfeder 3 und dem Außenanschluss des Anschlussstücks 9 ermöglicht wird. Dabei ist nur der Bereich der Profilkammer 4 um die Querbohrung 11 zwischen den Dichtungen 13 mit Druckluft beaufschlagt, was den Entfall eines eingeschraubten Stopfens 7 ermöglicht.

[0028] Fig.6 zeigt beispielhaft und schematisch ein Anschlussstück 9.

[0029] Es ist ein Anschlussstück 9 dargestellt, wie es bei dem in den Fig. 4 und 5 gezeigten Ausführungsbeispiel eingesetzt ist.

[0030] Das Anschlussstück 9 ist im Wesentlichen zylindrisch und weist eine Befestigung 10 zur lösbaren Befestigung an einem Leichtmetallprofil 2 auf. In gegenständlichem Ausführungsbeispiel ist die Befestigung 10 als Ausformung (Lasche) ausgebildet, durch welche eine Schraubverbindung parallel zur Längsachse des Anschlussstücks 9 herstellbar ist. Das Anschlussstück 9 ist in seinem zylindrischen Teil mit Rillen 12 ausgestattet, in welche Dichtungen 13 einlegbar sind. In gezeigtem Ausführungsbeispiel sind vier Rillen 12 in zwei Gruppen zu je zwei Rillen 12 vorgesehen, sodass je Dichtstelle zwei Dichtungen 13 hintereinander wirken.

[0031] Zwischen den zwei Gruppen von Rillen 12 ist eine Querbohrung 11 angeordnet, welche die im Inneren des Anschlussstücks 9 vorgesehene Ausnehmung mit der Profilkammer 4 verbindet.

LISTE DER BEZEICHNUNGEN 1 Hauptquerträger 2 Stranggepresstes Leichtmetallprofil 3 Luftfeder 4 Profilkammer mit kreisförmigen Querschnitt 5 Bohrung 6 Gasraum der Luftfeder 7 Stopfen 8 Geschraubter Anschlussflansch 9 Anschlussstück 10 Befestigung 11 Querbohrung 12 Rille 13 Dichtung

Claims

Patentansprüche

1. Luftzuführung für eine Luftfeder (3) eines Schienenfahrzeugs, umfassend einen Hauptquerträger (1) aus mindestens einem stranggepressten Leichtmetallprofil (2), welches in Einbaulage des Hauptquerträgers (1) in Längsrichtung des Schienenfahrzeugs ausgerichtet ist und eine an dem Hauptquerträger (1) angeordnete Luftfeder (3), dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptquerträger (1) mindestens eine geschlossene Profilkammer (4) mit kreisförmigen Querschnitt umfasst, welche sich über eine bestimmte Länge des stranggepressten Leichtmetallprofils erstreckt (2), und wobei mindestens eine Bohrung (5) in einer Wandung des Hauptquerträgers (1) den Gasraum (6) der Luftfeder mit der Profilkammer (4) verbindet.
2. Luftzuführung für eine Luftfeder (3) eines Schienenfahrzeugs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die geschlossene Profilkammer (4) mit kreisförmigem Querschnitt unmittelbar während des Herstellungsvorgangs des stranggepressten Leichtmetallprofils (2) durch das Strangpressverfahren hergestellt ist und sich über die gesamte Länge des stranggepressten Leichtmetallprofils erstreckt.
3. Luftzuführung für eine Luftfeder (3) eines Schienenfahrzeugs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die geschlossene Profilkammer (4) mit kreisförmigem Querschnitt mittels eines spanenden Bearbeitungsvorgangs hergestellt ist.
4. Luftzuführung für eine Luftfeder (3) eines Schienenfahrzeugs nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die geschlossene Profilkammer (4) mit kreisförmigem Querschnitt an beiden ihren Enden mit einem Innengewinde ausgestattet ist, wobei ein Anschlussflansch (8) oder ein Stopfen (7) in die Innengewinde eingeschraubt sind.
5. Luftzuführung für eine Luftfeder eines Schienenfahrzeugs nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in die geschlossene Profilkammer (4) mit kreisförmigem Querschnitt ein Anschlussstück (9) eingeführt ist, welches gegenüber der Innenwand der Profilkammer (4) mit kreisförmigem Querschnitt abgedichtet ist und eine Bohrung in seiner Längsrichtung und eine in diese Bohrung mündende Querbohrung (11) aufweist, über welche die Luftzuführung erfolgt in die Profilkammer mit kreisförmigem Querschnitt erfolgt.
6. Luftzuführung für eine Luftfeder eines Schienenfahrzeugs nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussstück mit dem stranggepressten Leichtmetallprofil mittels mindestens einer Schraubverbindung verbunden ist, wobei die Schraubverbindungen parallel zur Längsachse des Anschlussstücks orientiert sind. Hierzu 3 Blatt Zeichnungen