-
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Dämpfen des Wankens und zum Querstabilisieren eines Wagenkastens eines Fahrwerks von Landfahrzeugen, insbesondere von Schienenfahrzeugen. Das Fahrwerk weist einen Fahrwerksrahmen und eine Federung, insbesondere eine Sekundärfederung, auf, welche zwischen dem Fahrwerksrahmen und einer relativ zum Fahrwerksrahmen beweglich angeordneten Komponente ausgebildet ist.
-
Die Erfindung betrifft zudem ein Fahrwerk mit einer erfindungsgemäßen Anordnung zum Dämpfen des Wankens und zum Querstabilisieren des Wagenkastens. Die Erfindung betrifft auch die Verwendung des Fahrwerks für Niederflur-Fahrzeuge.
-
Zum Stand der Technik gehörende Landfahrzeuge weisen Wagenkästen auf, welche auf Fahrwerken abgestützt angeordnet sind. Die Fahrwerke, insbesondere die Fahrwerke von Schienenfahrzeugen, sind dabei als Fahrgestelle oder Drehgestelle mit einem Fahrgestellrahmen oder einem Drehgestellrahmen ausgebildet. Bei den Fahrgestellen ist der Wagenkasten als relativ zum Fahrgestellrahmen beweglich angeordnete Komponente, welche sich über die Federung direkt auf dem Fahrgestellrahmen abstützt, angeordnet. Die Federung ist zwischen dem Fahrgestellrahmen und dem Wagenkasten ausgebildet. Bei den Drehgestellen ist der Wagenkasten über ein Wiegeelement als relativ zum Drehgestellrahmen beweglich angeordnete Komponente, welche sich über die Federung auf dem Drehgestellrahmen abstützt, angeordnet. Die Federung ist zwischen dem Drehgestellrahmen und dem Wiegeelement ausgebildet.
-
Bei Landfahrzeugen, wie Schienenfahrzeugen und Straßenfahrzeugen, dienen Schwingungsdämpfer zum Abklingen harmonischer Schwingungen der Federung. Die als Drehhebeldämpfer beziehungsweise Hebelstoßdämpfer oder als Teleskopdämpfer angewendeten Schwingungsdämpfer sind beispielsweise als hydraulische oder Reibungs-Dämpfer ausgebildet. Herkömmliche Drehgestelle von Schienenfahrzeugen weisen Querdämpfer, auch als Horizontaldämpfer bezeichnet, sowie Vertikaldämpfer, insbesondere einer sekundären Federung, sowie Wankstabilisatoren, auch als Querstabilisatoren oder Wankstützen bezeichnet, auf. Die sekundäre Federung ist zwischen dem Fahrgestellrahmen und dem Wagenkasten beziehungsweise zwischen dem Drehgestellrahmen und dem Wiegeelement zur Aufnahme des Wagenkastens angeordnet. Als Primärfederung wird eine Radsatzfederung angesehen.
-
Die Wankstabilisatoren von Landfahrzeugen dienen dem Vermindern des Wankens des Wagenkastens, das heißt dem Verhindern von ungleichmäßigem seitlichen Einfedern des Wagenkastens beziehungsweise des Wiegeelements bezüglich des Fahrgestellrahmens und damit dem Verdrehen um eine in Fahrtrichtung ausgerichtete Mittelachse des Fahrgestellrahmens durch eine Lastverlagerung von einer Seite auf die andere Seite, beispielsweise infolge einer einwirkenden Fliehbeschleunigung bei einer Kurvenfahrt, dem Befahren von Überhöhungen oder durch Seitenwind. Die Wankstabilisatoren sind dabei als spezielle Federelemente in der Form eines Torsionsstabes ausgebildet, welche das Wanken, das heißt das Drehen oder Schwenken des Wagenkastens beziehungsweise des Wiegeelements um eine Fahrzeuglängsachse verhindern.
-
Aus der
EP 0 289 482 A2 geht ein Drehgestell für Schienenfahrzeuge mit einem Wiegeelement hervor, welches über Schraubenfedern am Fahrwerksrahmen abgestützt ist. Zur Drehstabilisierung ist eine Wankstabilisierung vorgesehen, welche aus Querwellen, Kurbelarmen und Lenkern ausgebildet ist. Die Wankstabilisierung weist eine im Fahrwerksrahmen drehbar und verschiebbar gelagerte Querwelle, an deren beiden Enden Kurbelarme befestigt sind, sowie Lenker auf, welche einerseits an den Kurbelarmen und anderseits am Wiegeelement angreifen.
-
In der
EP 0 547 188 B1 wird ein Drehgestell für Schienenfahrzeuge mit einem H-förmigen Drehgestellrahmen, den Drehgestellrahmen gegenüber Achsen abfedernden Primärfedern und ein gegenüber dem Drehgestellrahmen vertikal und horizontal quer bewegliches, den Wagenkasten aufnehmendes Wiegeelement beschrieben. Das Wiegeelement ist gegenüber dem Drehgestellrahmen über pneumatische Sekundärfedern abgefedert und mit einer Drehhemmung ausgebildet. Dabei sind beidseitig des Wiegeelements je eine Drehhemmung angeordnet, wobei jede Drehhemmung eine parallel zum Wiegeelement angeordnete Torsionswelle aufweist, welche mit an den Längsenden fest angeordneten vertikalen Zapfen elastisch an das Wiegeelement angelagert ist und über an den Enden gelagerte Lenkerstangen mit dem Drehgestellrahmen verbunden ist.
-
In der
DE 21 23 009 A wird ein Drehgestell für Schienenfahrzeuge offenbart. Ein Wagenkasten liegt auf dem gegenüber den Radsätzen über Federn abgestützten Drehgestellrahmen federnd auf. An Längsträgern des Drehgestellrahmens ist eine durchgehende Torsionswelle gelagert, an deren äußeren Enden Hebel ausgebildet sind, deren freie Enden durch Pendelstangen mit dem Wagenkasten verbunden sind. Die Pendelstangen sind in oberen und unteren Kugelgelenken gelagert.
-
In Fahrzeugen, bei welchen lediglich ein sehr begrenzter Einbauraum für das gesamte Fahrwerk zur Verfügung steht, ist oft auch nicht ausreichend Bauraum vorhanden, um als Torsionsstab ausgebildete Wankstabilisatoren vorzusehen, welche neben dem erforderlichen Einbauraum auch eine bestimmte Einbauposition beanspruchen. Der Raum für das Fahrwerk, insbesondere mit mehrstufiger Federung, wird beispielsweise durch eine geringe Fußbodenhöhe bei Niederflurfahrzeugen, wie Straßenbahnen, eingeschränkt.
-
Zudem wird an die technischen Komponenten moderner Fahrzeuge, wie Schienenfahrzeuge, aufgrund der Vielzahl auch die Anforderung gestellt, die gewünschte Funktionsvielfalt durch Unterbringung aller Komponenten im geringen Bauraum des Fahrzeugs zu gewährleisten. Die Ausbildung und Anordnung der Komponenten müssen platzsparend und kostensparend kombiniert werden. Speziell bei Niederflur-Straßenbahnen mit sogenannten Jakobs-Laufdrehgestellen wird der durch die niederflurige Ausbildung sehr begrenzt zur Verfügung stehende Bauraum für das Drehgestell, das Wagenkastengelenk sowie den Übergang-Faltenbalg, insbesondere mit innerem und äußerem Faltenbalg, benötigt. Dabei ist der den Fahrgastraum begrenzende innere Faltenbalg so großzügig wie möglich auszubilden, um den Eindruck eines großen Fahrgastraums der Straßenbahn zu bewirken. Die zueinander hin ausgerichteten inneren Faltenbälge sollen möglichst weit voneinander beabstandet angeordnet sein.
-
Drehgestelle für an zueinander ausgerichteten Enden dauerhaft miteinander gekoppelter Wagenkästen werden herkömmlich speziell bei Straßenbahnen eingesetzt, da sich die Wagenenden von einzeln miteinander gekoppelten Wagen seitlich sehr stark versetzen, sobald ein erster Wagen in einer Kurve mit geringem Radius und ein zweiter Wagen auf gerader Strecke fahren. Durch den ausgeprägten Versatz der Wagen ist die Ausbildung eines begehbaren Übergangs für Fahrgäste zwischen den Wagen nahezu unmöglich.
-
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Anordnung zum Verhindern des Wankens und damit dem Querstabilisieren des Wagenkastens durch ungleichmäßiges seitliches Einfedern und damit des Verdrehens um eine in Fahrtrichtung ausgerichtete Mittelachse des Fahrgestellrahmens, insbesondere für Fahrwerke von Schienenfahrzeugen mit geringem Platzbedarf. Die Kosten für die Herstellung und der Bauraum der Anordnung sollen minimal sein. Zudem soll der Bauraum der Anordnung an die vorgegebenen Umgebungsbedingungen anpassbar sein.
-
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände mit den Merkmalen der selbstständigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
-
Die Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Anordnungen zum Dämpfen des Wankens und zum Querstabilisieren eines Wagenkastens eines Fahrwerks von Landfahrzeugen, insbesondere von Schienenfahrzeugen, gelöst. Das Fahrwerk weist einen Fahrwerksrahmen und eine Federung, insbesondere eine Sekundärfederung, auf, welche zwischen dem Fahrwerksrahmen und einer relativ zum Fahrwerksrahmen beweglich angeordneten Komponente ausgebildet ist.
-
Nach der Konzeption der Erfindung weist die Anordnung ein erstes Element und ein zweites Element auf, welche getrennt voneinander jeweils mit dem Fahrwerksrahmen und der beweglich angeordneten Komponente sowie über einen als Zug-Druck-Stab ausgebildeten Querstabilisator miteinander verbunden angeordnet sind.
-
Unter der beweglich angeordneten Komponente wird dabei bevorzugt ein Wiegeelement für einen Wagenkasten oder ein Wagenkasten selbst verstanden.
-
Das erste Element und das zweite Element sind vorteilhaft jeweils über mindestens eine Auflage mit der relativ zum Fahrwerksrahmen beweglich angeordneten Komponente verbunden.
-
Bei der Ausbildung der beweglich angeordneten Komponente als ein Wiegeelement ist unter einer Auflage insbesondere ein Wiegenlenker zu verstehen.
-
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Elemente der Anordnung jeweils mit einem Umlenkelement und einem Koppelelement ausgebildet sind. Dabei ist der Querstabilisator an einem ersten Ende mit einem ersten Ende des Umlenkelements des ersten Elements der Anordnung und an einem zweiten Ende mit einem ersten Ende des Umlenkelements des zweiten Elements der Anordnung gekoppelt. Die Umlenkelemente der Elemente der Anordnung sind jeweils an einem zweiten Ende mit einem ersten Ende eines Koppelelements und an einem dritten Ende mit einer Auflage verbunden. Die Koppelelemente sind jeweils an einem zweiten Ende am Fahrwerksrahmen fixiert angeordnet.
-
Der Querstabilisator beziehungsweise Wankstabilisator ist mittels der jeweils mit Umlenkelement und Koppelelement ausgebildeten Elemente der Anordnung als ein Zug-Druck-Stab, ein Biegestab beziehungsweise ein Federstab anstelle eines herkömmlichen Torsionsstabes ausgebildet. Die Federkraft der Zug-Druckfeder wird mittels der Umlenkelemente übertragen.
-
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der Querstabilisator jeweils über ein Drehgelenk, insbesondere über ein erstes Drehgelenk, drehbeweglich mit dem Umlenkelement des ersten Elements und dem Umlenkelement des zweiten Elements der Anordnung verbunden.
-
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Umlenkelemente jeweils über ein Drehgelenk, insbesondere über ein zweites Drehgelenk, drehbeweglich mit einem Koppelelement und über ein Drehgelenk, insbesondere über ein drittes Drehgelenk, drehbeweglich mit einer Auflage gekoppelt.
-
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Koppelelemente jeweils über ein Drehgelenk, insbesondere über ein viertes Drehgelenk, drehbeweglich mit dem Fahrwerksrahmen verbunden.
-
Die Anordnung weist vorteilhaft zudem eine Vorrichtung zum Dämpfen mechanischer Schwingungen auf, welche an einem ersten Ende mit einer Auflage des ersten Elements und an einem zweiten Ende mit dem ersten Ende des Umlenkelements des zweiten Elements der Anordnung verbunden ist.
-
Die Vorrichtung zum Dämpfen mechanischer Schwingungen ist dabei bevorzugt jeweils über ein Drehgelenk drehbeweglich mit der Auflage und dem Umlenkelement des zweiten Elements gekoppelt.
-
Des Weiteren ist es von Vorteil, dass die Vorrichtung zum Dämpfen der Schwingungen als ein Teleskopdämpfer ausgebildet ist.
-
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Vorrichtung zum Dämpfen der Schwingungen sich in einer horizontalen Querrichtung erstreckend angeordnet und zum Dämpfen mechanischer Schwingungen der relativ zum Fahrwerksrahmen beweglich angeordneten Komponente in Bezug zum Fahrwerksrahmen in einer vertikalen Richtung ausgebildet.
-
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das Koppelelement als eine gerade Koppelstange ausgebildet. Das Koppelelement ist dabei vorteilhaft in einer unausgelenkten Grundstellung der Anordnung sich im Wesentlichen in einer vertikalen Richtung erstreckend angeordnet.
-
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass das Umlenkelement aus zwei Stegen, insbesondere aus geradlinigen Stegen, ausgebildet ist, welche an jeweils einem ersten Ende in einem vorbestimmten Winkel zueinander angeordnet miteinander verbunden sind. Das Umlenkelement ist dabei einstückig ausgebildet. Die Stege sind starr miteinander verbunden.
-
Das Umlenkelement ist vorteilhaft an den ersten Enden der Stege mit einem Drehgelenk und an den distal zu den ersten Enden ausgebildeten zweiten Enden der Stege jeweils mit einem Drehgelenk ausgebildet. Die Anordnung der am Umlenkelement ausgebildeten Drehgelenke bleibt aufgrund der starren und unbeweglichen Verbindung der Stege unabhängig von der Auslenkung der Anordnung zueinander konstant.
-
Die Drehgelenke der Anordnung weisen jeweils bevorzugt eine in einer Längsrichtung des Fahrwerks verlaufende Drehachse auf.
-
Die Aufgabe der Erfindung wird zudem durch ein erfindungsgemäßes Fahrwerk für Landfahrzeuge, insbesondere für Schienenfahrzeuge, gelöst. Das Fahrwerk weist einen Fahrwerksrahmen und eine Federung, insbesondere eine Sekundärfederung, auf, welche zwischen dem Fahrwerksrahmen und einer relativ zum Fahrwerksrahmen beweglich angeordneten Komponente ausgebildet ist. Das Fahrwerk weist konzeptionsgemäß mindestens eine Anordnung zum Dämpfen des Wankens und zum Querstabilisieren eines Wagenkasten mit voran beschriebenen Merkmalen auf.
-
Der Fahrwerksrahmen kann beispielsweise als ein zweigeteilter Drehgestellrahmen für ein Laufdrehgestell oder ein Triebdrehgestell eines Schienenfahrzeugs ausgebildet sein.
-
Nach einer ersten alternativen Ausgestaltung der Erfindung sind das Fahrwerk als ein Drehgestell mit einem Drehgestellrahmen und die relativ zum Drehgestellrahmen beweglich angeordnete Komponente als ein Wiegeelement zur Verbindung mit einem Wagenkasten ausgebildet.
-
Nach einer zweiten alternativen Ausgestaltung der Erfindung sind das Fahrwerk als ein Fahrgestell mit einem Fahrgestellrahmen und die relativ zum Fahrgestellrahmen beweglich angeordnete Komponente als ein Wagenkasten ausgebildet.
-
Die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, insbesondere im Hinblick auf den minimalen und an die vorgegebenen Umgebungsbedingungen anpassbaren Bauraum der Anordnung, ermöglicht die Verwendung des Fahrwerks für Niederflur-Fahrzeuge.
-
Die Niederflur-Fahrzeuge sind dabei vorteilhaft mit einer Bodenhöhe von etwa 400 mm ausgebildet.
-
Die erfindungsgemäße Anordnung zum Dämpfen von mechanischen Schwingungen weist zusammenfassend weitere diverse Vorteile auf:
- - minimale Kosten für die Herstellung und Wartung sowie
- - minimaler Bauraum der Anordnung, insbesondere in Fahrtrichtung und im Vergleich zu einem Torsionsstab mit Hebelarmen, wobei der Bauraum an die vorgegebenen Umgebungsbedingungen anpassbar ist.
-
Zudem können die Elemente der Anordnung, insbesondere die Umlenkelemente als Umlenkhebel genutzt werden, um Teleskop-Schwingungsdämpfer für das Dämpfen vertikaler Schwingungen horizontal anzuordnen, was ebenfalls die Bauhöhe von Niederflur-Fahrwerken verringert.
-
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:
- 1: eine Anordnung zum Dämpfen des Wankens und zum Querstabilisieren eines Wagenkastens oder eines Wiegeelements für ein Fahrwerk eines Schienenfahrzeugs als Auszug mit einem Radsatz und einem Fahrwerksrahmen sowie einer Sekundärfederung zum federnden Anordnen des Wagenkastens oder des Wiegeelements am Fahrwerk aus dem Stand der Technik in perspektivischer Ansicht,
- 2: aus 1 in Seitenansicht,
- 3: eine erfindungsgemäße Anordnung zum Dämpfen des Wankens und zum Querstabilisieren eines Wagenkastens oder eines Wiegeelements für ein Fahrwerk eines Schienenfahrzeugs als Auszug mit einem Radsatz und einem Fahrwerksrahmen sowie einer Sekundärfederung zum federnden Anordnen des Wagenkastens oder des Wiegeelements am Fahrwerk in perspektivischer Ansicht,
- 4: ein Drehgestell mit einem Drehgestellrahmen und einem Wiegeelement sowie einer erfindungsgemäßen Anordnung zum Dämpfen des Wankens und zum Querstabilisieren des Wiegeelements für einen Wagenkasten in perspektivischer Ansicht sowie
- 5: das Drehgestell aus 4 in einer Draufsicht.
-
Die 1 und 2 zeigen eine Anordnung 5' zum Dämpfen des Wankens und zum Querstabilisieren eines nicht dargestellten Wagenkastens oder Wiegeelements für ein Fahrwerk 1' eines Schienenfahrzeugs als Auszug mit einem Radsatz 2 und einem Drehgestellrahmen 3 sowie einer Sekundärfederung 4 zum federnden Anordnen des Wagenkastens oder des Wiegeelements am Fahrwerk 1' aus dem Stand der Technik in einer perspektivischen Ansicht sowie in einer Seitenansicht.
-
Die nicht dargestellten Wagenkasten oder Wiegeelement sind über als Schraubenfedern ausgebildete Federelemente der Sekundärfederung 4 am Fahrwerksrahmen 3 abgestützt angeordnet. Zum Dämpfen des Wankens sowie zum Querstabilisieren des Wagenkasten oder des Wiegeelements und damit des Wagenkastens ist die Anordnung 5' mit einem Torsionsstab 7' als Querstabilisator und Wankstütze ausgebildet. Der im unausgelenkten Zustand der Anordnung 5' in einer horizontalen Richtung y und in Querrichtung orthogonal zu einer Längsrichtung x des Fahrwerkrahmens 3 ausgerichtete Torsionsstab 7' ist über einen ersten Hebel 6a' und einen zweiten Hebel 6b' jeweils um eine Drehachse drehbar am Fahrwerksrahmen 3 gelagert angeordnet. Die als Torsionsstab 7' ausgebildete Wankstütze ist im Wesentlichen parallel zu einem Querträger und beabstandet vom Querträger des Fahrwerksrahmens 3 ausgerichtet, drehbar gelagert.
-
Die im unausgelenkten Zustand der Anordnung 5' in Längsrichtung x ausgerichteten Hebel 6a', 6b' sind jeweils an einem ersten Ende mit einem Ende des geradlinig ausgebildeten Torsionsstabes 7' fest verbunden. An den zweiten Enden sind die Hebel 6a', 6b' jeweils über ein Aufnahmeelement 8a', 8b' verdrehbar am Fahrwerksrahmen 3 fixiert. Die in der Querrichtung y ausgerichteten Drehachsen der Aufnahmeelemente 8a', 8b' als Verbindungen zwischen den Hebeln 6a', 6b' und dem Fahrwerksrahmen 3 verlaufen deckungsgleich, sodass die Hebel 6a', 6b' um eine gemeinsame Drehachse drehbar gelagert sind.
-
Die Anordnung 5' ist zudem mit einem ersten Pendelelement 9a' und einem zweiten Pendelelement 9b' ausgebildet, welche jeweils mit einem ersten Ende im Bereich der Enden des Torsionsstabes 7' um eine im unausgelenkten Zustand der Anordnung 5' in der Querrichtung y ausgerichtete Drehachse verdrehbar mit dem Torsionsstab 7' verbunden und im unausgelenkten Zustand der Anordnung 5' in vertikaler Richtung z ausgerichtet sind. An jeweils einem zweiten Ende sind das erste Pendelelement 9a' mit einer ersten Auflage 10a' und das zweite Pendelelement 9b' mit einer zweiten Auflage 10b' für den Wagenkasten beziehungsweise das Wiegeelement ausgebildet. Die jeweils um eine im unausgelenkten Zustand der Anordnung 5' in der Querrichtung y ausgerichtete Drehachse drehbar am Pendelelement 9a', 9b' angeordneten Auflagen 10a', 10b' sind beiderseits der in Längsrichtung x verlaufenden Mittelachse des Fahrwerks 3 mit dem Wagenkasten beziehungsweise dem Wiegeelement verbunden, sodass ein ungleichmäßiges seitliches Einfedern und damit das Verdrehen des Wagenkastens beziehungsweise des Wiegeelements bezüglich der Mittelachse ein Auslenken der Anordnung 5' sowie eine Torsion des als Torsionsstab ausgebildeten Querstabilisators 7' verursacht.
-
Bei ungleichmäßiger Einfederung der Federelemente der Sekundärfederung 4 wird der Torsionsstab 7' tordiert und damit ein Wanken des Wagenkastens behindert. Die Verdrehung beziehungsweise die Torsion des Querstabilisators 7' um die eigene Längsachse wirkt somit der infolge des ungleichmäßigen seitlichen Einfederns erzeugten Bewegung der Anordnung 5' sowie des Wagenkastens beziehungsweise des Wiegeelements als Widerstand entgegen. Die Ausrichtung des Wagenkastens beziehungsweise des Wiegeelements wird stabilisiert.
-
Mit der Anordnung des Querstabilisators 7' wird die Wirkung des ungleichmäßigen seitlichen Einfederns und damit einer Überhöhung des Wagenkastens gegenüber dem Fahrwerksrahmen 3 durch Wankbewegungen des Wagenkastens verringert. Die Amplituden der Wankbewegungen sind dabei von der Federkonstante der Federelemente der Sekundärfederung 4 abhängig.
-
Speziell die Ausbildung und Anordnung der Hebel 6a', 6b' und der Pendelelemente 9a', 9b' in Kombination mit dem Torsionsstab 7' beanspruchen einen sehr großen Bauraum, welcher beispielsweise bei Niederflurfahrzeugen mit einer geringen Fußbodenhöhe nicht zur Verfügung steht.
-
Aus den 3 geht eine erfindungsgemäße Anordnung 5 zum Dämpfen des Wankens und zum Querstabilisieren eines nicht dargestellten Wagenkastens oder Wiegeelements für ein Fahrwerk 1 eines Schienenfahrzeugs als Auszug mit einem Radsatz 2 und einem Fahrwerksrahmen 3 sowie einer Sekundärfederung 4 zum federnden Anordnen des Wagenkastens oder des Wiegeelements als bewegliche Komponente am Fahrwerk 1 in perspektivischer Ansicht hervor.
-
Zwischen dem Fahrwerksrahmen 3 und der relativ zum Fahrwerksrahmen 3 beweglich angeordneten Komponente ist eine Anordnung 5 zum Dämpfen des Wankens und Querstabilisieren der beweglich angeordneten Komponente ausgebildet. Der Fahrwerksrahmen 3 ist dabei vorteilhaft als ein Drehgestellrahmen 3 und die relativ zum Fahrwerksrahmen 3 beweglich angeordnete Komponente als ein Wiegeelement eines Drehgestells 1 ausgebildet. Im Weiteren wird die relativ zum Fahrwerksrahmen 3 beweglich gelagerte und nicht dargestellte Komponente folglich als Wiegeelement bezeichnet, wobei diese alternativ auch als Wagenkasten ausgebildet sein kann.
-
Die Anordnung 5 weist ein erstes Element 5a und ein zweites Element 5b auf, welche jeweils zwischen dem Wiegeelement und dem Drehgestellrahmen 3 angeordnet und über einen Querstabilisator 7 sowie eine Vorrichtung 11 zum Dämpfen mechanischer Schwingungen miteinander gekoppelt sind.
-
Sowohl das erste Element 5a als auch das zweite Element 5b der Anordnung 5 sind jeweils mit einem Umlenkelement 12a, 12b und einem Koppelelement 13a, 13b ausgebildet und einerseits mit dem Drehgestellrahmen 3 sowie andererseits mit dem Wiegeelement jeweils um eine Drehachse drehbeweglich verbunden. Die Drehachsen sind in Längsrichtung x des Drehgestells ausgerichtet.
-
Die sich im Wesentlichen in der horizontalen Richtung y erstreckend angeordnete Vorrichtung 11 zum Dämpfen mechanischer Schwingungen ist an einem ersten Ende um eine durch ein Drehgelenk 14 in Längsrichtung x verlaufende Drehachse drehbeweglich mit dem Wiegeelement gekoppelt. Das Wiegeelement ist an der ersten Auflage 10a und der zweiten Auflage 10b drehbeweglich mit der Anordnung 5 verbunden. Dabei sind die erste Auflage 10a drehbeweglich mit dem ersten Element 5a und die zweite Auflage 10b drehbeweglich mit dem zweiten Element 5b der Anordnung 5 gekoppelt. Die Auflagen 10a, 10b werden auch als Wiegenlenker 10a, 10b bezeichnet.
-
An einem zweiten Ende ist die Vorrichtung 11 über ein erstes Drehgelenk 15b des zweiten Elements 5b der Anordnung 5 um eine durch das Drehgelenk 15b in Längsrichtung x verlaufende Drehachse drehbeweglich mit einem ersten Ende des Umlenkelements 12b verbunden.
-
Die Vorrichtung 11 zum Dämpfen mechanischer Schwingungen ist in der unausgelenkten Grundstellung in einem Winkel im Bereich von 15° bis 25° von der horizontalen Querrichtung y abweichend angeordnet.
-
Die jeweils als ein Umlenkhebel ausgebildeten Umlenkelemente 12a, 12b sind über drei Drehgelenke 15a, 16a, 17a, 15b, 16b, 17b mit benachbart angeordneten Komponenten verbunden und weisen eine abgewinkelte Form auf. Die Umlenkelemente 12a, 12b sind jeweils mit zwei Stegen ausgebildet, welche an jeweils einem ersten Ende in einem vorbestimmten Winkel zueinander zusammengefügt sind.
-
Die Stege des Umlenkelements 12a des ersten Elements 5a der Anordnung 5 weisen an den ersten Enden ein gemeinsames erstes Drehgelenk 15a und an den zweiten Enden ein zweites Drehgelenk 16a beziehungsweise ein drittes Drehgelenk 17a auf, während die Stege des Umlenkelements 12b des zweiten Elements 5b der Anordnung 5 an den ersten Enden ein gemeinsames drittes Drehgelenk 17b und an den zweiten Enden das erste Drehgelenk 15b beziehungsweise ein zweites Drehgelenk 16b aufweisen.
-
Die Umlenkelemente 12a, 12b sind über das zweite Drehgelenk 16a, 16b jeweils mit einem Koppelelement 13a, 13b verbunden. Das zweite Drehgelenk 16a, 16b ist jeweils an zweiten Enden eines Steges beziehungsweise am zweiten Ende des Umlenkelements 12a, 12b ausgebildet.
-
Die Umlenkelemente 12a, 12b sind zudem jeweils über das dritte Drehgelenk 17a, 17b, welches an einem Ende des Umlenkelements 12a, 12b angeordnet ist, mit der ersten Auflage 10a beziehungsweise mit der zweiten Auflage 10b zum Anordnen des Wiegeelements gekoppelt. Die Umlenkelemente 12a, 12b sind jeweils um eine durch die Drehgelenke 15a, 15b, 16a, 16b, 17a, 17b in Längsrichtung x verlaufende Drehachse drehbeweglich mit der benachbart angeordneten Komponenten verbunden.
-
Die Anordnung der an einem Umlenkelement 12a, 12b ausgebildeten Drehgelenke 15a, 15b, 16a, 16b, 17a, 17b bleibt aufgrund der starren Ausbildung des Umlenkelements 12a, 12b unabhängig von der Auslenkung oder Federung der Elemente 5a, 5b der Anordnung 5 zueinander konstant.
-
Die jeweils als eine Koppelstange beziehungsweise als eine Gelenkstange ausgebildeten und in der unausgelenkten Grundstellung in der vertikalen Richtung z angeordneten Koppelelemente 13a, 13b erstrecken sich von einem ersten Ende, an welchem das Umlenkelement 12a, 12b über das zweite Drehgelenk 16a, 16b der Elemente 5a, 5b der Anordnung 5 mit dem Koppelelement 13a, 13b verbunden ist, bis zu einem vierten Drehgelenk 18a, 18b, welches jeweils an einem zweiten Ende des Koppelelements 13a, 13b angeordnet ist und das Koppelelement 13a, 13b um eine durch das Drehgelenk 18a, 18b in Längsrichtung x verlaufende Drehachse drehbeweglich mit dem Drehgestellrahmen 3 verbindet.
-
Der in einer durch die horizontale Richtung y und die vertikale Richtung z aufgespannten Ebene angeordnete sowie sich im Wesentlichen in der horizontalen Richtung y erstreckende Querstabilisator 7 ist an einem ersten Ende über das erste Drehgelenk 15a des ersten Elements 5a der Anordnung 5 um eine durch das Drehgelenk 15a in Längsrichtung x verlaufende Drehachse drehbeweglich mit dem ersten Ende des Umlenkelements 12a verbunden.
-
An einem zweiten Ende ist der Querstabilisator 7 über das erste Drehgelenk 15b des zweiten Elements 5b der Anordnung 5 um eine durch das Drehgelenk 15b in Längsrichtung x verlaufende Drehachse drehbeweglich mit dem ersten Ende des Umlenkelements 12b gekoppelt.
-
Der Querstabilisator 7 der Anordnung 5 zum Vermindern des Wankens des Wiegeelements, insbesondere des Wagenkastens, und damit dem Verhindern von ungleichmäßigem seitlichen Einfedern des Wagenkastens bezüglich des Drehgestellrahmens 3 sowie dem Verdrehen um eine in Fahrtrichtung ausgerichtete Mittelachse des Drehgestellrahmens 3 durch eine seitliche Lastverlagerung ist als ein Zug-Druck-Stab beziehungsweise als ein Biegestab, insbesondere als eine Zug-Druckfeder, ausgebildet.
-
Der auf Biegung beanspruchte Zug-Druck-Stab 7 ist an den distal zueinander ausgebildeten Enden jeweils mit einem Element 5a, 5b der Anordnung 5 zum Dämpfen des Wankens und Querstabilisieren des Wagenkastens gekoppelt. Mittels der Umlenkelemente 12a, 12b und der Koppelelemente 13a, 13b sowie der Auflagen 10a, 10b der Elemente 5a, 5b der Anordnung 5 wird ein ungleichmäßiges seitliches Einfedern des Wagenkastens bezüglich des Drehgestellrahmens 3 in an den Enden des Zug-Druck-Stabes 7 angreifende, in einer durch die horizontale Richtung y und die vertikale Richtung z aufgespannten Ebene wirkende Kräfte umgewandelt. Der Zug-Druck-Stab 7 ist den an den Enden angreifenden Kräften entgegenwirkend ausgebildet.
-
Der auf Biegung beanspruchbare Zug-Druck-Stab 7 ist als Querstabilisator mit minimalem Platzbedarf an den zur Verfügung stehenden Bauraum angepasst angeordnet. Zum Beispiel werden die Elemente 5a, 5b der Anordnung 5 bei Niederflur-Straßenbahnen unter dem Fußboden, insbesondere der Querstabilisator 7 im Wesentlichen parallel zu einem Querträger des Drehgestellrahmens 3 sowie minimal beabstandet zum Querträger, angeordnet, da der Bauraum unter dem Fußboden sehr begrenzt ist.
-
Die als Teleskopdämpfer ausgebildete Vorrichtung 11 zum Dämpfen mechanischer Schwingungen ist in der Grundstellung im Wesentlichen in horizontaler Richtung y angeordnet, jedoch zum Dämpfen mechanischer Schwingungen des Wiegeelements in Bezug zum Drehgestellrahmen 3 in vertikaler Richtung z ausgebildet. Die Vorrichtung 11 ist als ein Vertikaldämpfer ausgebildet und horizontal ausgerichtet angeordnet. Die Wirkrichtung ist vertikal.
-
Mittels der Umlenkelemente 12a, 12b und der Koppelelemente 13a, 13b der Elemente 5a, 5b der Anordnung 5 wird die Richtung des Wirkens der Dämpfkraft der Vorrichtung 11 von vertikal in horizontal geändert. Damit ist es möglich, den Teleskopdämpfer, insbesondere in der Ausdehnung der Länge, an den zur Verfügung stehenden Bauraum angepasst anzuordnen. Die bei Niederflur-Straßenbahnen unter dem Fußboden angeordneten Elemente 5a, 5b der Anordnung 5 gewährleisten insbesondere eine liegende Ausrichtung der Vorrichtung 11, da der Bauraum unter dem Fußboden speziell in der vertikalen Richtung z lediglich sehr begrenzt zur Verfügung steht und in horizontaler Richtung y eine größere Ausdehnung aufweist.
-
Die Umlenkelemente 12a, 12b dienen jeweils dem Umlenken der Kraftrichtungen im Wesentlichen in die horizontale Richtung y, welche derart sowohl am Querstabilisator 7 als auch an der Vorrichtung 11 angreifen. Die Koppelelemente 13a, 13b sind zum Entkoppeln der nicht zu dämpfenden Federwegrichtung ausgebildet, ohne das horizontale Federn zu behindern.
-
Das Verhältnis der Übersetzung der Umlenkelemente 12a, 12b wird jeweils durch das Variieren der Ausdehnungen, insbesondere der Längen der Stege beziehungsweise Hebel, der Umlenkelemente 12a, 12b und der Koppelelemente 13a, 13b als Anbindung des Querstabilisators 7 sowie der Vorrichtung 11 zum Dämpfen an das Wiegeelement angepasst. Das Verhältnis der Übersetzung kann folglich durch das Verändern der Längenverhältnisse der Stege beziehungsweise der Abstände zwischen den Drehgelenken 15a, 15b, 16a, 16b, 17a, 17b und/oder durch das Verändern des jeweiligen Anstellwinkels der Umlenkelemente 12a, 12b, insbesondere des Winkels zwischen den Stegen, und/oder durch die Ausbildung des Querstabilisators 7 in vertikaler Richtung z sowie ein Neigen der Vorrichtung 11 variiert werden.
-
In den 4 und 5 ist jeweils ein Fahrwerk 1, insbesondere ein Drehgestell 1, mit einem Fahrwerksrahmen 3 und einer relativ zum Fahrwerksrahmen 3 beweglich angeordneten Komponente 19 sowie einer erfindungsgemäßen Anordnung 5 zum Dämpfen des Wankens und zum Querstabilisieren des Wiegeelements 19 für einen Wagenkasten gezeigt. Das Drehgestell 1 weist folglich als Fahrwerksrahmen 3 einen Drehgestellrahmen 3 und als relativ zum Fahrwerksrahmen 3 beweglich angeordnete Komponente 19 ein Wiegeelement 19 auf. Zudem sind zwischen dem Drehgestellrahmen 3 und dem Wiegeelement 19 angeordnete Vorrichtungen 11 zum Dämpfen von mechanischen Schwingungen dargestellt. Aus 4 geht das Drehgestell 1 in einer perspektivischen Ansicht und aus 5 in einer Draufsicht hervor.
-
Der Drehgestellrahmen 3 ist mit einem ersten Rahmenelement 3-1 und einem zweiten Rahmenelement 3-2 aus zwei baugleichen Halbrahmen zweigeteilt ausgebildet. Die Rahmenelemente 3-1, 3-2 sind mittels zweier Rahmengelenke 20 gelenkig miteinander verbunden.
-
Jedes Rahmenelement 3-1, 3-2 weist einen in der Längsrichtung x ausgerichteten Längsträger 3-1a, 3-2a sowie einen in der horizontalen Querrichtung y ausgerichteten Querträger 3-1b, 3-2b auf. Die Längsträger 3-1a, 3-2a sind über die zwei Querträger 3-1b, 3-2b und die an den freien Enden der Querträger 3-1b, 3-2b angeordneten Rahmengelenke 20 miteinander verbunden. Die Querträger 3-1b, 3-2b sind jeweils an zu den freien Enden distal ausgebildeten Enden mit einem Längsträger 3-1a, 3-2a fest und unbeweglich gekoppelt.
-
An den Enden der Längsträger 3-1a, 3-2a sind Ausnehmungen zur Aufnahme der Räder der Radsätze 2 vorgesehen, welche jeweils über Primärfederungen 21 an den Längsträgern 3-1a, 3-2a des Drehgestellrahmens 3 gehaltert sind. Die Primärfederungen 21 sind bevorzugt als Schub-Druck-Gummifederelemente ausgebildet.
-
Das Wiegeelement 19 ist in vertikaler Richtung z oberhalb der Längsträger 3-1a, 3-2a, über die nicht dargestellte Sekundärfederung, insbesondere in Form von Schraubenfedern, auf den Längsträgern 3-1a, 3-2a abgestützt angeordnet und erstreckt sich in Querrichtung y im Wesentlichen parallel zu den Querträgern 3-1b, 3-2b. Das zwischen den Querträgern 3-1b, 3-2b angeordnete Wiegeelement 19 liegt mit den Enden im in Längsrichtung x mittleren Bereich der Längsträger 3-1a, 3-2a auf den Längsträgern 3-1a, 3-2a auf. Das Wiegeelement 19 ist dabei in vertikaler Richtung z nach unten gekröpft, um Bauraum zwischen den Längsträgern 3-1a, 3-2a freizugeben.
-
Die Schraubenfedern der Sekundärfederung sind bevorzugt paarweise angeordnet, wobei jedem Paar der Schraubenfedern eine als Teleskopdämpfer ausgebildete Vorrichtung 11 zugeordnet ist, um die Schwingungen in vertikaler Richtung z zu dämpfen.
-
Das Wiegeelement 19 ist zudem über die Wiegenlenker mit dem Drehgestellrahmen 3 verbunden. Die Wiegenlenker sind zum Übertragen von Längskräften jeweils mit einer verschleißfreien, längsweichen Gummibuchse und einem Gelenklager ausgebildet.
-
Der nicht dargestellte Wagenkasten liegt auf dem Wiegeelement 19 auf. Die in horizontaler Richtung wirkenden Kräfte werden über einen Drehzapfen übertragen, welcher in einem wartungsfreien Gelenklager geführt ist. Die Wagenlast wird über um den Drehzapfen herum angeordnete Gleitstücke an das Wiegeelement 19 übertragen.
-
Bei einer Verwendung des zweigeteilten Drehgestellrahmens 3 als ein Rahmen 3 für ein Niederflur-Fahrzeug, beispielsweise für ein Straßenbahn-Drehgestell, verhindert die erforderliche Anordnung des Wiegeelements 19 innerhalb des Zentrums des Drehgestells 1, die Rahmengelenke 20 in der Mitte des Drehgestells 1, insbesondere in der Mitte zwischen den Radsätzen 2, anzuordnen. Eine Anordnung der Rahmengelenke 20 in der Mitte des Drehgestells 1 würde durch eine Verlagerung der Federelemente der Sekundärfederung nach außen unterschiedliche Radlasten verursachen, wenn sich die Abstände der Federelemente links-rechts der Sekundärfederung und der Primärfederung 21 unterscheiden würden. Daraus resultierend beträgt die Sekundärfederbasis 1120 mm.
-
Die geringe Sekundärfederbasis macht den Einsatz der Querstabilisatoren 7 gegen ein zu starkes Wanken des Wiegeelements 19 erforderlich, wobei der Einbauraum für herkömmliche als Torsionsstäbe ausgebildete Querstabilisatoren, insbesondere in Niederflur-Fahrzeugen, nicht vorhanden ist.
-
Die als Zug-Druck-Stab ausgebildeten Querstabilisatoren 7 sind als Komponenten der Anordnungen 5 zum Dämpfen des Wankens und Querstabilisieren des Wagenkastens jeweils innen liegend, in einer horizontalen Ebene von den Querträgern 3-1b, 3-2b beabstandet, neben den Querträgern 3-1b, 3-2b angeordnet.
-
Die Querstabilisatoren 7 sind jeweils über das erste Element 5a sowie das zweite Element 5b mit den Umlenkelementen 12a, 12b, den nicht dargestellten Koppelelementen und den Drehgelenken 15a, 16b, 17b gelenkig mit den Rahmenelementen 3-1, 3-2 und dem Wiegeelement 19 verbunden. Dabei sind die Elemente 5a, 5b der Anordnungen 5 insbesondere über die Wiegenlenker mit dem Wiegeelement 19 und über die Koppelelemente mit dem Drehgestellrahmen 3 gekoppelt.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1,1'
- Fahrwerk, Drehgestell
- 2
- Radsatz
- 3
- Rahmen, Fahrwerksrahmen, Drehgestellrahmen
- 3-1
- erstes Rahmenelement
- 3-1a
- Längsträger erstes Rahmenelement 3-1
- 3-1b
- Querträger erstes Rahmenelement 3-1
- 3-2
- zweites Rahmenelement
- 3-2a
- Längsträger zweites Rahmenelement 3-2
- 3-2b
- Querträger zweites Rahmenelement 3-2
- 4
- Federung, Sekundärfederung
- 5, 5'
- Anordnung
- 5a
- erstes Element Anordnung 5
- 5b
- zweites Element Anordnung 5
- 6a'
- erster Hebel Anordnung 5'
- 6b'
- zweiter Hebel Anordnung 5'
- 7
- Querstabilisator, Wankstütze, Zug-Druck-Stab
- 7'
- Querstabilisator, Torsionsstab
- 8a'
- Aufnahmeelement erster Hebel 6a' Fahrwerksrahmen 3
- 8b'
- Aufnahmeelement zweiter Hebel 6b' Fahrwerksrahmen 3
- 9a'
- erstes Pendelelement Vorrichtung 5'
- 9b'
- zweiter Pendelelement Vorrichtung 5'
- 10a, 10a'
- erste Auflage Wiegeelement, Wiegenlenker
- 10b, 10b'
- zweite Auflage Wiegeelement, Wiegenlenker
- 11
- Vorrichtung
- 12a, 12b
- Umlenkelement
- 13a, 13b
- Koppelelement
- 14
- Drehgelenk Vorrichtung 11
- 15a
- erstes Drehgelenk Umlenkelement 12a, Drehgelenk Querstabilisator 7
- 15b
- erstes Drehgelenk Umlenkelement 12b, Drehgelenk Querstabilisator 7 und Vorrichtung 11
- 16a, 16b
- zweites Drehgelenk Umlenkelement 12a, 12b Koppelelement 13a, 13b
- 17a, 17b
- drittes Drehgelenk Umlenkelement 12a, 12b Wiegeelement
- 18a, 18b
- viertes Drehgelenk Koppelelement 13a, 13b Rahmen 3
- 19
- Komponente, Wiegeelement
- 20
- Rahmengelenk
- 21
- Primärfederung
- x
- Längsrichtung
- y
- Querrichtung, horizontale Richtung
- z
- vertikale Richtung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- EP 0289482 A2 [0006]
- EP 0547188 B1 [0007]
- DE 2123009 A [0008]
