DE202017002469U1

DE202017002469U1 - Vorrichtung zur Bestimmung des Durchmessers eines schienengebundenen Fahrzeugrades

Info

Publication number: DE202017002469U1
Application number: DE202017002469.1U
Authority: DE
Original assignee: DB Systemtechnik GmbH
Current assignee: DB Systemtechnik GmbH
Priority date: 2017-05-09
Filing date: 2017-05-09
Publication date: 2017-06-01
Anticipated expiration: 2027-05-10

Abstract

Vorrichtung zur Bestimmung des Durchmessers eines schienengebundenen Fahrzeugrades, wobei eine Vor-Ort-Vermessung am Schienenfahrzeug stattfindet, gekennzeichnet dadurch, dass ein Grundträger (1) über eine längsgestreckte Öffnung (2) zur Aufnahme eines tangential verstellbaren Schlittens (3) sowie über Anlagerollen (4) und Befestigungselemente (5) verfügt, wobei am Grundträger (1) und am Schlitten (3) weiterhin je ein längsverstellbarer, teilweise um den Grundträger (1) geführter Messarm (6) angeordnet ist, deren jeweils einer Schenkel (7) sich am Raddurchmesser (9) des Fahrzeugrades (10) anlegt und an deren jeweils anderem Schenkel (8) ein ebenfalls längsverschiebbares lineares Messsystem (11) zur direkten Anzeige des Raddurchmessers befestigt und geführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung des Durchmessers eines schienengebundenen Fahrzeugrades, wobei eine Vor-Ort-Vermessung am Schienenfahrzeug stattfindet.
Aufgrund vielfältiger Schäden an Eisenbahnrädern, Radreifen und Achsen, ist es notwendig, die Anforderungen für deren Prüfung stetig anzuheben bzw. auf einem hohen Niveau zu halten.
Die DE 34 32 355 A1 beschreibt eine Einrichtung, mit der es möglich ist, ganz allgemein den Durchmesser der Räder von eingebauten Eisenbahnradsätzen während der Fahrt des Fahrzeugs zu bestimmen. Die Ermittlung des Durchmessers erfolgt mit Hilfe von Näherungssensoren, Lichtschranken oder anderer optischer Messeinrichtungen und berechnet den Raddurchmesser auf Basis der Durchfahrts- und damit der Ansprechlängen der Sensorik. Der Durchmesser wird dadurch aber nicht explizit, wie in Normen und Richtlinien gefordert, in der Messkreisebene des Fahrzeugrades bestimmt und ist somit nur für untergeordnete Erfordernisse geeignet.
Eine ähnliche Vorrichtung wird in der DE 37 21 127 C2 beschrieben.
In der DE 103 05 923 A1 wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Messung des Abstandes zweier Punkte eines Messobjektes, insbesondere eines schienengebundenen Fahrzeugrades beschrieben, bei dem an einer Gleisstrecke eine magnetorestriktive Raddurchmessermessvorrichtung angeordnet wird, die aus einer Entmagnetisierungs-, einer Magnetisierungs- und einer Positionsmessvorrichtung bestehen, die seitlich an mindestens einer Schiene einer Gleisstrecke angeordnet sind. Mit Hilfe einer reflektierten Welle wird ein elektrisches Signal erzeugt, das dem vorgegebenen Abrollwinkel proportional ist, woraus in einer Auswerteeinrichtung der Raddurchmesser errechenbar. ist. Auch hier wird der Raddurchmesser nicht explizit in der Messkreisebene des Fahrzeugrades bestimmt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Raddurchmesser eines schienengebundenen Fahrzeugs im eingebauten Zustand vor-Ort in der Messkreisebene des Fahrzeugrades mittels einer einfachen und kostengünstigen sowie genauen Messvorrichtung im Werkstattbereich zu erfassen.
Dies wird erfindungsgemäß durch Anspruch 1 erreicht.
Das Messgerät bildet dabei ein gleichseitiges Dreieck über den Radmittelpunkt und zwei, nach geometrischen Zusammenhängen im gleichseitigen Dreieck, definierte Punkte in der Messkreisebene.
Das Messgerät besteht aus einem Grundträger, in welchen Befestigungselemente und Anlageklötzer eingelassen sind. Ebenso sind zwei Anlagerollen auf dem Grundträger fixiert. Dieser Grundträger wird mit den Anlageklötzern an den Radrücken (innere Radkranzstirnfläche) des Rades angelegt. Durch die Befestigungselemente wird das Messgerät selbstständig am Rad gehalten. Über die beiden Anlagerollen wird das Messgerät auf der Spurkranzkuppe positioniert.
Zur Realisierung des Messbereiches der verschiedenen Raddurchmesser befindet sich an einem Ende des Messgerätes eine langgestreckte Öffnung, in welcher ein Schlitten mit Linearführungen positioniert ist. Dieser ist, wie der Grundträger, mit einem Anlageklotz und einer Anlagerolle versehen. Durch die verbauten Führungen kann der Schlitten tangential zum Radumfang in einem festen Winkel im Grundträger verschoben werden. Damit wird die Anlagerolle auf dem Schlitten ebenfalls auf eine Position auf der Spurkranzkuppe bewegt. Durch die Ausrichtung der beiden Anlagerollen auf dem Grundträger und der Rolle auf dem Schlitten sowie dessen Führung entsteht ein fester Winkel von vorzugsweise 30°, der die Ermittlung der Sehnenlänge im gleichseitigen Dreieck hin zum Radmittelpunkt ermöglicht. Der Anlageklotz auf dem Schlitten befindet sich in der gleichen Ebene, wie die Anlageklötzer am Grundträger, sodass eine stabile Positionierung des Messgerätes am Radrücken möglich ist.
In den Achsen der beiden äußeren Anlagerollen werden nun Messarme positioniert und derart angestellt, dass sie in einer Schnittebene des Rades und damit auf den Seiten des gleichseitigen Dreiecks liegen. Zusätzlich sind diese in ihrer Ebene radial zur Radsatzachse verstellbar, um Räder mit verschiedenen Spurkranzhöhen messen zu können. Über Führungen an den Schenkeln der radabgewandten Seite des Messgerätes können die Messarme mit den Messpunkten, welche sich an den Schenkeln der radzugewandte Seite des Messgerätes befinden, entsprechend verschoben werden. Die Messpunkte haben einen fixen Abstand zum Radrücken und damit zur Anlagefläche der Anlageklötzer an der radzugewandten Seite des Messgerätes in Größe des Abstandes der Messkreisebene vom Radrücken. Damit werden die Messpunkte über die Messarme auf den Raddurchmesser in der Messkreisebene radial zur Radsatzachse verschoben. Dadurch werden die Anlagepunkte der beiden äußeren Anlagerollen (Punkte im gleichseitigen Dreieck) von der Spurkranzkuppe auf den Raddurchmesser übertragen. Damit entsteht das gleichseitige Dreieck zwischen den beiden Messpunkten auf dem Raddurchmesser und dem Radmittelpunkt. Die Kontaktpunkte der Messarme (Messpunkte) mit dem Messkreis entsprechen nun dem Radius des Raddurchmessers.
Diese Kontaktpunkte sind innerhalb der Messarme fix und können damit auf die radabgewandte Seite des Messgerätes übertragen werden. Dort ist ein lineares Messsystem verbaut, welches den Messwert des Raddurchmessers direkt aus dem Wert des Abstandes der beiden Messpunkte ermittelt.
Geometrisch bildet das Messgerät einen Bezug [Anlagerollen] (zwei Punkte fixiert und ein Punkt im 30° Winkel dazu verschiebbar), der es ermöglicht am Messobjekt ein gleichseitiges Dreieck über den Radius des zu messenden Durchmessers aufzubauen (r = r = s).
Die Seite des gleichseitigen Dreiecks, welche die Sekante („s”) im Durchmesserabschnitt bildet, wird ermittelt [Messpunkte] (Abstandsmessung der beiden durch „s” verbundenen Punkte). Diese Länge entspricht aufgrund der geometrischen Beziehungen im gleichseitigen Dreieck dem Radius des zu ermittelnden Durchmessers und damit kann der Durchmesser des Messobjektes durch Verdopplung des Messwertes bestimmt werden.
In der 5 ist der geometrische Zusammenhang des Messgerätes bei verschiedenen Durchmessern ersichtlich. Ebenso ist der Messbereich in 4 am Messgerät selbst erkennbar.
Vorteile der Erfindung:

• Sehr genaue Messung bei kompakter Bauweise,
• Keine Elektronik notwendig,
• Kein Ausbau der Radsätze erforderlich,
• Auch bei unterschiedlichen Raddurchmessern gleich gute Messergebnisse möglich,
• Preiswerte Herstellung
• Einfache Handhabung
• Keine Facharbeiterausbildung notwendig
• Keine Bezugsbildung zur äußeren Umgebung

Ausführungsbeispiel
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Dabei zeigen:
1 – die Messvorrichtung am Rad des Schienenfahrzeugs angelegt in der Seitenansicht (von der Mitte des Radsatzes aus)
2 – die Messvorrichtung am Rad des Schienenfahrzeugs angelegt in der Ansicht von unten
3 – die Messvorrichtung am Rad des Schienenfahrzeugs angelegt in der Seitenansicht sowie im Querschnitt mit Kennung „A-A”
4 – dargestellter Messbereich am Messgerät
5 – schematisch dargestellter Messbereich der Messvorrichtung
6 – die Messvorrichtung in der Seitenansicht (vom Ende des Radsatzes aus)
Die Vorrichtung zur Bestimmung des Durchmessers eines schienengebundenen Fahrzeugrades weist einen Grundträger (1) auf, der am einen Endbereich über eine längsgestreckte Öffnung (2) zur Aufnahme eines tangential verstellbaren Schlittens (3) verfügt.
Der Grundträger (1) verfügt weiterhin über zwei Anlagerollen (4) sowie mindestens zwei Befestigungselemente (5), die vorzugsweise als Magnete oder ähnliche Halteelemente ausgeführt sind und für einen festen Halt am Fahrzeugrad (10) zuständig sind.
Der Grundträger (1) und der Schlitten (3) verfügen darüber hinaus über je einen längsverstellbaren, teilweise um den Grundträger (1) geführten Messarm (6), deren jeweils einer Schenkel (7) sich am Raddurchmesser (9) des Fahrzeugrades (10) anlegt, wobei am jeweils anderen Schenkel (8) ein ebenfalls längsverschiebbares lineares Messsystem (11) befestigt ist.
Die beiden äußeren Anlagerollen (4) bilden mit dem Mittelpunkt des Rades (10) ein gleichseitiges Dreieck, wodurch die Ermittlung des Radius des Rades durch die Ermittlung der Abstandes der Mittelpunkte der beiden Anlagerollen ermöglicht wird. Durch Verschieben der beiden Messpunkte auf den Raddurchmesser (9) radial zum Mittelpunkt des Rades wird die Messbasis auf den Raddurchmesser übertragen.
An den radabgewandten Schenkeln (8) der Messarme (6) ist ein lineares Messsystem (11) befestigt, an dem der Raddurchmesser in der Messkreisebene des Rades direkt abgelesen werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Grundträger
2: Öffnung
3: Schlitten
4: Anlagerolle
5: Befestigungselemente
6: Messarm
7: Schenkel-Anlage am Raddurchmesser
8: Schenkel-Aufnahme Messsystem
9: Raddurchmesser
10: Rad
11: Messsystem
12: Anlageklötzer

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

DE 3432355 A1 [0003]
DE 3721127 C2 [0004]
DE 10305923 A1 [0005]

Claims

Vorrichtung zur Bestimmung des Durchmessers eines schienengebundenen Fahrzeugrades, wobei eine Vor-Ort-Vermessung am Schienenfahrzeug stattfindet, gekennzeichnet dadurch, dass ein Grundträger (1) über eine längsgestreckte Öffnung (2) zur Aufnahme eines tangential verstellbaren Schlittens (3) sowie über Anlagerollen (4) und Befestigungselemente (5) verfügt, wobei am Grundträger (1) und am Schlitten (3) weiterhin je ein längsverstellbarer, teilweise um den Grundträger (1) geführter Messarm (6) angeordnet ist, deren jeweils einer Schenkel (7) sich am Raddurchmesser (9) des Fahrzeugrades (10) anlegt und an deren jeweils anderem Schenkel (8) ein ebenfalls längsverschiebbares lineares Messsystem (11) zur direkten Anzeige des Raddurchmessers befestigt und geführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente (5) als Magneten oder lösbare Klemmelemente ausgeführt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der dem Fahrzeugrad zugewandten Seite des Grundträgers mindestens zwei Anlageklötzer (12) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die längsgestreckte Öffnung zur Aufnahme des Schlittens in einem Winkel von 30° zum Außenumfang des Fahrzeugrades im Grundträger angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messarme (6) jeweils einen Messpunkt aufweisen, der an das Fahrzeugrad angelegt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Messprinzip auf einer Ermittlung des Radius des Rades in der Messkreisebene durch die Ermittlung einer Kantenlänge eines virtuell gebildeten gleichseitigen Dreiecks aufbaut.