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Die Erfindung betrifft einen Hauptquerträger für ein Schienenfahrzeug des Personenverkehrs
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Ein Hauptquerträger ist Bestandteil eines Untergestells eines Wagenkastens eines Schienenfahrzeugs, insbesondere eines Niederflurschienenfahrzeugs des Personennahverkehrs. Er umfasst üblicherweise eine Anzahl miteinander verbundener, insbesondere miteinander verschweißter, Bleche, Guss-, Fräs- und Schmiedeteile als Einzelkomponenten. Der prinzipielle Aufbau eines Wagenkastens eines Schienenfahrzeugs des Personenverkehrs mit mehreren Längs- und Querträgern ist beispielsweise aus der
EP 2 144 802 A1 bekannt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kostengünstig herzustellenden, eine hohe Festigkeit aufweisenden Hauptquerträger vorzuschlagen.
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Gelöst wird die Aufgabe durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den Merkmalen der abhängigen Patentansprüche wieder.
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Ein erfindungsgemäßer Hauptquerträger für ein Schienenfahrzeug des Personenverkehrs, insbesondere für ein Niederflurschienenfahrzeug, umfasst zwei obere Traversen und eine untere Traverse zwischen den oberen Traversen. Der Hauptquerträger ist gekröpft, so dass er einen Durchgang für Fahrgäste auf der unteren und zwischen den zwei oberen Traversen bildet, wobei die oberen Traversen Anschraubtöpfe zur Aufnahme von Sekundärfedern umfassen.
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Der Hauptquerträger ist somit ausgebildet, in Auflage auf zumindest zwei Sekundärfedern eines Fahrwerks zu kommen. Die oberen Traversen mit den Anschraubtöpfen fungieren jeweils als Auflagen. Zwischen den oberen Traversen, insbesondere mittig zwischen den oberen Traversen, ist ein Durchgang gebildet. Dieser ist insbesondere eben ausgebildet, womit die untere Traverse zumindest im Bereich des Durchgangs eben ausgebildet ist. Die untere Traverse kann daher als Bodenplatte des Wagenkastens des Schienenfahrzeugs dienen. Der Hauptquerträger ist in den Übergängen zwischen der unteren Traverse und den oberen Traversen und somit seitlich gekröpft. Daher kommt er auch seitlich in Auflage auf die Sekundärfedern. Der Hauptquerträger dient somit zur Herstellung einer Verbindung eines Wagenkastens des Schienenfahrzeugs mit einem Fahrwerk.
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Der Hauptquerträger mit der unteren Traverse, den oberen Traversen und den Anschraubtöpfen ist erfindungsgemäß monolithisch ausgebildet. Umgangssprachlich kann der Hauptquerträger mit der unteren Traverse, den oberen Traversen und den Anschraubtöpfen auch als einstückig bezeichnet werden. Die untere Traverse ist mit den oberen Traversen, beispielsweise über Verbindungshochträger, und die Anschraubtöpfe sind mit den oberen Traversen fügestellenfrei verbunden. Durch Verbindungshochträger, welche die untere Traverse mit den oberen Traversen verbinden, entsteht die Kröpfung des Hauptquerträgers. Beispielsweise sind die untere und die oberen Traversen versetzt zueinander und parallel zueinander angeordnet. Die Verbindungshochträger überbrücken den Versatz zwischen der unteren und den oberen Traversen, z.B. indem diese senkrecht zur unteren Traverse an die untere Traverse und an die oberen Traversen anschließen.
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Herstellbar ist ein erfindungsgemäßer Hauptquerträger mittels eines Urformverfahrens. Insbesondere wird er mittels eines Gießverfahrens in einem Guss hergestellt. Dann handelt es sich bei dem Hauptquerträger zunächst um ein gegossenes Werkstück, ein Gussteil, welches gegebenenfalls weiterer mechanischer, insbesondere spanender Nachbearbeitung bedarf.
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Die Geometrie des Hauptquerträgers ist dabei abgestimmt auf das Fahrwerk, insbesondere ein Drehgestell. Der Hauptquerträger dient der Aufnahme von Kräften an vorgegebenen Krafteinleitungsstellen als Schnittstellen zum Fahrwerk. So nimmt er ein Biegemoment auf, welches zwischen den Anschraubtöpfen zur Aufnahme von Sekundärfedern auftritt. Daneben dient er als Auflageflächen für den Fußboden des Schienenfahrzeugs in zwei Ebenen, der unteren Ebene der unteren Traverse, und damit für einen Durchgang für die Fahrgäste im Mittelbereich, und der oberen Ebene der oberen Traversen. An den Hauptquerträger können auch Radkästen angebunden werden.
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Neben den Anschraubtöpfen zur Aufnahme von Sekundärfedern kann der Hauptquerträger weitere Komponenten umfassen, wie z.B.:
- – zumindest eine Anschlagplatte zur Längsmitnahme des Hauptquerträgers durch ein Fahrwerk und/oder zur Längsmitnahme eines Fahrwerks durch den Hauptquerträger;
- – zumindest einen Vertikalanschlag für ein Fahrwerk;
- – zumindest eine Aufnahme zur Lagerung von zumindest einer Wankstütze eines Fahrwerks.
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Diese weiteren Komponenten des Hauptquerträgers sind insbesondere ebenfalls monolithisch mit der unteren und/oder den oberen Traversen ausgebildet und entsprechend fügestellenfrei mit diesen verbunden. Ist der Hauptquerträger mittels eines Gießverfahrens in einem Guss hergestellt, so können auch einzelne oder sämtliche der weiteren Komponenten des Hauptquerträgers zusammen mit der unteren Traverse, den oberen Traversen und den Anschraubtöpfen in einem Guss hergestellt sein.
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So ist beispielsweise die zumindest eine Anschlagplatte zur Längsmitnahme des Hauptquerträgers durch ein Fahrwerk und/oder zur Längsmitnahme eines Fahrwerks durch den Hauptquerträger unterhalb der unteren Traverse angeordnet und mit dieser monolithisch ausgebildet. Der Wagenkasten des Schienenfahrzeugs, welcher den Hauptquerträger umfasst wird durch ein angetriebenes Fahrwerk mittels der Anschlagplatte mitgenommen. Im Gegensatz dazu wird ein nicht angetriebenes Fahrwerk entsprechend vom Wagenkasten mit dem Hauptquerträger mittels der Anschlagplatte mitgenommen. Die zumindest eine Anschlagplatte wirkt als axialer Anschlag für eine entsprechend ausgestaltete Längsmitnahme des Fahrwerks, beispielsweise eine Gummi-Metall-Feder. Gemäß einer Ausführungsform weist der Hauptquerträger zwei, insbesondere einander gegenüberliegende, Anschlagplatten zur Längsmitnahme des Hauptquerträgers durch ein Fahrwerk und/oder zur Längsmitnahme eines Fahrwerks durch den Hauptquerträger auf.
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Der zumindest eine Vertikalanschlag für ein Fahrwerk ist vorteilhaft ebenfalls unterhalb der unteren Traverse angeordnet und mit der unteren Traverse monolithisch ausgebildet. Gemäß einer Ausgestaltung umfasst der Hauptquerträger mindestens zwei Vertikalanschläge.
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Auch die zumindest eine Aufnahme zur Lagerung von zumindest einer Wankstütze eines Fahrwerks kann unterhalb der unteren Traverse angeordnet und mit der unteren Traverse monolithisch ausgebildet sein.
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Weitergebildet umfasst der Hauptquerträger zumindest zwei, insbesondere genau vier Aufnahmen zur Lagerung von jeweils einer Wankstütze eines Fahrwerks. Diese sind dann insbesondere symmetrisch am Hauptquerträger angeordnet, insbesondere symmetrisch zu einer Querschnittebene, in welcher die zwei Anschraubtöpfe liegen. Weiterbildungsgemäß umfasst der Hauptquerträger genau zwei Anschraubtöpfe zur Aufnahme von jeweils einer Sekundärfeder, welche in einer gemeinsamen Querschnittebene durch den Hauptquerträger liegen. Jede der zwei oberen Traversen umfasst insbesondere genau einen Anschraubtopf zur Aufnahme exakt einer Sekundärfeder. Die Querschnittebene durch den Hauptträger verläuft senkrecht zu einer Längsachse des Hauptquerträgers, welche ihrerseits in Längsrichtung des Wagenkastens des Schienenfahrzeugs und damit in Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs weist. Eine Verbindungslinie zwischen den Flächenschwerpunkten, insbesondere zwischen den Mittelpunkten, der Anschraubtöpfe zur Aufnahme von jeweils einer Sekundärfeder liegt ausgestaltungsgemäß in der Querschnittebene.
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Gemäß einem weiteren Ausgestaltungsbeispiel sind genau zwei Vertikalanschläge vorgesehen, welche ebenfalls in der Querschnittebene zwischen den Anschraubtöpfen zur Aufnahme von jeweils einer Sekundärfeder liegen.
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Eine weitere Weiterbildung des erfindungsgemäßen Hauptquerträgers sieht vor, dass der Hauptquerträger Verstärkungsrippen aufweist, wobei zumindest eine Verstärkungsrippe mit einer der oberen Traversen und mit einem der Anschraubtöpfe monolithisch ausgebildet ist. Diese zumindest eine Verstärkungsrippe, welche mit einer der oberen Traversen und mit einem der Anschraubtöpfe monolithisch ausgebildet ist, ist insbesondere unterhalb der entsprechenden oberen Traverse angeordnet. Darüber hinaus kann sie auch mit der unteren Traverse fügestellenfrei verbunden und damit mit dieser monolithisch ausgebildet sein.
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Gemäß einer weiteren Weiterbildung der Erfindung umfasst zumindest die untere Traverse eine untere und eine obere Schale, so dass zumindest die untere Traverse eine Kastenträgerstruktur aufweist. Eine solche Kastenträgerstruktur ist mittels Kernen einfach mittels eines Gießverfahrens herzustellen. Um die Kerne nach dem Gießen wieder zu entfernen und/oder um Gewicht zu sparen, weist der Hauptquerträger Öffnungen in der unteren Traverse auf. Gegebenenfalls weisen auch die oberen Traversen Kastenträgerstrukturen auf. Auch Verbindungshochträger können entsprechend ausgebildet sein.
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Ein monolithischer Hauptquerträger weist im Vergleich zu einem konventionell geschweißten Hauptquerträger eine höhere Festigkeit auf, da er frei ist von Kerbfaktoren von Schweißnähten. Die lokalen Verstärkungsrippen erhöhen die Festigkeit weiter. Daneben ist der monolithische Hauptquerträger in wenigen Verfahrensschritten herzustellen.
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Ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug, insbesondere ein Niederflurschienenfahrzeug des Personennahverkehrs, umfasst zumindest einen erfindungsgemäßen Hauptquerträger. Dieser ist insbesondere Teil eines Wagenkastens des Schienenfahrzeugs. Ein Fahrwerk des Schienenfahrzeugs, insbesondere ein Drehgestell, ist unterhalb des Hauptquerträgers montiert. Es weist komplementäre Schnittstellen zur fahrwerkseitigen Aufnahme und Lagerung der Sekundärfedern, Wankstützen, Längsmitnahme etc. auf. Dabei kann das Fahrwerk auch eine zum Wagenkasten und insbesondere zum Hauptquerträger komplementär ausgestaltete Geometrie aufweisen. Das Fahrwerk weist weitergebildet vier Räder zweier paralleler Achsen auf. Dabei stehen sich jeweils zwei Räder einer Achse gegenüber. Es ist nicht zwingend vorgesehen, dass die sich gegenüberstehenden Räder einer Achse auch mechanisch, insbesondere durch eine Welle, miteinander verbunden sind. Es kann sich auch um sogenannte Losradsätze handeln. Darüber hinaus sind zwei Sekundärfedern und vier Wankstützen mit dem Fahrwerk verbunden, wobei die Sekundärfedern fahrzeugseitig in den Anschraubtöpfen zur Aufnahme der Sekundärfedern des Hauptquerträgers gelagert sind und wobei die Wankstützen fahrzeugseitig in den Aufnahmen zur Lagerung der Wankstützen des Hauptquerträgers gelagert sind. Die Wankstützen sind weiterbildungsgemäß zwischen den Rädern des Fahrwerks angeordnet, sowohl in Längs- als auch in Querrichtung.
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Auf einem Fahrwerk, insbesondere einem Drehgestell liegt jeweils nur ein Wagenkasten des Schienenfahrzeugs über einen Hauptquerträger auf. Ein Wagenkasten des Schienenfahrzeugs weist weitergebildet nur jeweils einen Hauptquerträger auf. Insbesondere weist jeder Wagenkasten des Schienenfahrzeugs jeweils höchstens einen Hauptquerträger auf.
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Ist ein erfindungsgemäßer Hauptquerträger mittels eines Gießverfahrens in einem Guss hergestellt, so werden weiterbildungsgemäß zumindest die Anschraubtöpfe zur Aufnahme von Sekundärfedern und/oder zumindest die zumindest eine Anschlagplatte zur Längsmitnahme und/oder zumindest der zumindest eine Vertikalanschlag für ein Fahrwerk und/oder zumindest die zumindest eine Aufnahme zur Lagerung von zumindest einer Wankstütze eines Fahrwerks mechanisch, insbesondere spanend, nachbearbeitet, beispielsweise durch Fräsen. Dies erfolgt selbstverständlich nach dem Gießen und insbesondere nach Erkalten des gegossenen Werkstücks.
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Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Sie wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert, in denen jeweils ein Ausgestaltungsbeispiel dargestellt ist. Gleiche Elemente in den Figuren sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt einen erfindungsgemäßen Hauptquerträger schematisch in der Draufsicht,
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2 zeigt den Hauptquerträger aus 1 schematisch in der Vorderansicht,
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3 zeigt den Hauptquerträger aus 1 schematisch in der Seitenansicht,
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4 zeigt einen erfindungsgemäßen Hauptquerträger perspektivisch von unten.
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In 1, 2 und 3 ist ein erfindungsgemäßer Hauptquerträger für ein Schienenfahrzeug des Personenverkehrs in verschiedenen Ansichten dargestellt, welcher seitlich gekröpft und mittig eben ausgebildet ist, so dass er einen Durchgang 9 für Fahrgäste auf einer unteren Traverse 7 und zwischen zwei oberen Traversen 5 bildet, welche oberen Traversen 5 Anschraubtöpfe 1 zur Aufnahme von Sekundärfedern umfassen, wobei der Hauptquerträger mit der unteren Traverse 7, den oberen Traversen 5 und den Anschraubtöpfen 1 monolithisch ausgebildet ist.
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Darüber hinaus weist er zwei sich gegenüberstehende Anschlagplatten 2 zur Längsmitnahme des Hauptquerträgers durch ein Fahrwerk und/oder zur Längsmitnahme eines Fahrwerks durch den Hauptquerträger, zwei Vertikalanschläge 3 für ein Fahrwerk und vier Aufnahmen 4 zur Lagerung von jeweils einer Wankstütze auf. Des Weiteren sind Verstärkungsrippen 6 zur mechanischen Verstärkung unterhalb der oberen Traversen 5 vorgesehen. Der Hauptquerträger mit sämtlichen genannten Komponenten ist in einem Guss hergestellt und daher monolithisch ausgebildet. Die Komponenten sind somit fügestellenfrei miteinander verbunden.
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Sowohl die untere Traverse 7, als auch die oberen Traversen 5 weisen eine Kastenträgerstruktur auf. Der Hauptquerträger ist seitlich der unteren Traverse 7, welche ihrerseits hier auf ihrer Oberseite eben ausgebildet ist und somit als Bodenplatte des Wagenkastens des Schienenfahrzeugs dienen kann, gekröpft. Zwischen der unteren Traverse 7 und den hierzu parallelen oberen Traversen 5 weist der Hauptquerträger dazu Verbindungshochträger 8 senkrecht zur unteren Traverse 7 auf. Auch die Verbindungshochträger 8 weisen eine Kastenträgerstruktur auf. Selbstverständlich sind die untere Traverse 7, die oberen Traversen 5 und die Verbindungshochträger 8 in einem Guss hergestellt und daher monolithisch ausgebildet.
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Geometrisch ist der Hauptquerträger hier so ausgestaltet, dass die zwei Anschraubtöpfe 1 zur Aufnahme von jeweils einer Sekundärfeder auf einer Linie liegen, welche in einer Symmetrieebene des Hauptquerträgers liegt. Auch die zwei Vertikalanschläge 3 für ein Fahrwerk des Schienenfahrzeugs liegen in dieser Symmetrieebene. Der Hauptquerträger ist in diesem Ausführungsbeispiel, wie in 1 angedeutet, spiegelsymmetrisch aufgebaut, wobei er zwei Symmetrieebenen aufweist, eine Längs- und eine Quersymmetrieebene. Nicht skizziert ist, dass die zwei Anschraubtöpfe 1 zur Aufnahme von jeweils einer Sekundärfeder auch zwischen den Rädern einer Wagenseite des Fahrwerks, insbesondere eines Drehgestells, unter dem Hauptquerträger liegen. Auch die vier Aufnahmen 4 zur Lagerung von jeweils einer Wankstütze liegen zwischen den Rädern einer Wagenseite des Fahrwerks. Der Hauptquerträger ist zentral über dem Fahrwerk, insbesondere einem Drehgestell, angeordnet und auf diesem abgestützt. Nur ein Wagenkasten ist über seinen Hauptquerträger auf einem Fahrwerk abgestützt. Es handelt sich somit nicht um ein Jacobs-Drehgestell, auf welchem zwei Wagenkästen abgestützt sind.
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Auch der Hauptquerträger in 4 umfasst eine untere Traverse 7 und zwei seitlich der unteren Traverse angeordnete obere Traversen 5, wobei der Übergang zwischen der unteren Traverse 7 und den oberen Traversen 5 durch Verbindungshochträger 8 gebildet ist, wodurch der Hauptquerträger gekröpft ist. Die mittige untere Traverse 7 bildet eine Bodenplatte für einen ebenen Durchgang für Fahrgäste, welcher durch die oberen Traversen 5 durch die Verbindungshochträger 8 seitlich begrenzt ist. Auf den Unterseiten der oberen Traversen 5 sind jeweils ein Anschraubtopf 1 zur Aufnahme von Sekundärfedern zwischen einem Fahrwerk und dem Hauptquerträger angeordnet. Auf der Unterseite der untere Traverse 7 sind zwei sich gegenüberstehende Anschlagplatten 2 zur Längsmitnahme des Hauptquerträgers durch ein Fahrwerk und/oder zur Längsmitnahme eines Fahrwerks durch den Hauptquerträger, zwei Vertikalanschläge 3 für ein Fahrwerk und vier Aufnahmen 4 zur Lagerung von jeweils einer Wankstütze angeordnet. Der Hauptquerträger mit sämtlichen Komponenten ist monolithisch ausgebildet.
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Die untere Traverse 7 weist eine obere und eine untere Schale auf, welche übereinander angeordnet sind und eine Kastenträgerstruktur bilden. Auch die Verbindungshochträger 8 und die oberen Traversen 5 weisen eine Kastenträgerstruktur auf. Mehrere Öffnungen 10 und 11 sind in der unteren Traverse 7 und den Verbindungshochträgern 8 vorgesehen, welche das Gewicht des Hauptquerträgers deutlich reduzieren, ohne dass dieser mechanische Stabilität einbüßt. Gleichzeitig können durch diese Öffnungen Gusskerne zur Herstellung des Hautquerträgers nach dem Gießen wieder entfernt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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