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Die Erfindung betrifft ein Drehgestell
für ein Schienenfahrzeug
und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Drehgestells.
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Es ist bekannt, ein Drehgestell eines
Schienenfahrzeugs in der Form von massiven Stücken aus Stahl oder von mechanisch
geschweißten
Strukturen herzustellen. Diese massiven Stücke und diese mechanisch geschweißten Strukturen
sind starr und schwer. Insbesondere müssen sie mit Systemen zur Aufhängung und
zur Schwingungsdämpfung
ausgerüstet
sein.
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Aus der europäischen Patentanmeldung 0 031
008 ist ein Drehgestell eines Schienenfahrzeugs bekannt, das in
Verbundmaterial ausgeführte
Querträger
in Form eines H umfasst. Diese Querträger erlauben nicht die Anbringung
von Zusatz- oder Sicherheitselementen wie eines Motors, eines Bremssystems
oder eines Regelsystems.
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In dem Fall eines Drehgestells aus
Verbundmaterial kann man zur Befestigung der vorstehend aufgezählten Untereinheiten,
die in allgemeiner Weise als „funktionelle
Elemente" des Drehgestells
bezeichnet werden, ins Auge fassen, mit Bezug auf das Drehgestell
feststehende metallische Einsätze
zu verwenden, siehe US-A-4 773 334. Diese Einsätze müssen an dem Drehgestell abhängig von
seiner zukünftigen
Verwendung und von den funktionellen Elementen, die es halten muss,
positioniert werden. Anders ausgedrückt, kann nach dem Einsetzen
dieser Einsätze
keine Anpassung des Drehgestells an die Elemente, die es trägt, vorgenommen
werden. Dies hat einen komplizierten Ablauf des Vorgangs des Entwerfens
und der Herstellung der Drehgestelle zu Folge, deren Struktur seit
dem Beginn ihrer Herstellung in Bezug auf die letztendliche Befestigung
der funktionellen Elemente feststeht. Dieses Fehlen des Baukastenprinzips
ist in wirtschaftlicher Hinsicht, aber auch in technischer Hinsicht
zu verurteilen, denn es schadet der Austauschbarkeit der Strukturen der
Drehgestelle.
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Diesen Unzulänglichkeiten beabsichtigt die Erfindung
abzuhelfen, indem sie ein Drehgestell aus Verbundmaterial und ein
Verfahren zur Herstellung vorschlägt, die es gestatten, ein befriedigendes
Baukastenprinzip für
die Befestigung der funktionellen Elemente der Drehgestelle zu erreichen.
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In diesem Sinn betrifft die Erfindung
ein Drehgestell aus Verbundmaterial für ein Schienenfahrzeug, umfassend
die Merkmale des Anspruches 1.
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Dank der Erfindung kann die Befestigung
der funktionellen Elemente des Drehgestells an verschiedenen Stellen
stattfinden, was es gestattet, von der modularen Natur des Drehgestells
Gebrauch zu machen, indem die Anordnung dieser funktionellen Elemente
bei dem Entwurf und der Endmontage des Drehgestells angepasst wird,
ja sogar bei der endgültigen
Anbringung eines funktionellen Elementes. Die Erfindung erlaubt
es auch, die Entwicklungsdauer für ein
neues Drehgestell zu verringern, was die Positionierung der funktionellen
Elemente betrifft, da dieser Aspekt in Anbetracht des Raumbedarfs
dieser Elemente im Allgemeinen eine bedeutende Zeitspanne in Anspruch
nimmt.
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Gemäß einem ersten vorteilhaften
Aspekt der Erfindung wird die Halterung aus einer hohlen Schiene
gebildet, in deren Innerem mindestens eine Übertragungsvorrichtung verschiebbar
ist, die mit mindestens einem Mittel zum Zusammenwirken mit einer
Vorrichtung zur Befestigung und/oder zur Lagerung eines funktionellen
Elementes des Drehgestells versehen ist. Diese Übertragungsvorrichtung kann aus
einem Gleitstück,
versehen mit mindestens einem Innengewinde zum Aufnehmen einer Feststellschraube,
bestehen. Die Verschiebung des Gleitstücks im Inneren der Schiene
erlaubt eine Feineinstellung der Lage eines funktionellen Elementes,
wobei das Anziehen einer Feststellschraube in dem Innengewinde des
Gleitstücks
bewirkt, das Gleitstück in
Bezug auf die Schiene festzustellen. Wenn mehrere funktionellen
Elemente vorgesehen sind, genügt es,
mehrere Gleitstücke
in der Schiene unterzubringen.
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Gemäß einem anderen vorteilhaften
Aspekt der Erfindung wird die Halterung aus einer Metallschiene
mit einem Querschnitt in Form eines C oder eines doppelten C gebildet.
Diese Geometrie der Schiene gestattet es, ein Volumen zu definieren,
in dessen Innerem ein Gleitstück
angeordnet sein kann. Vorteilhafterweise umfasst die Schiene zwei
Flügel, die
mit einer abgeflachten freien Kante versehen sind, auf der sich
das Gleitstück
im Auflager verschieben kann.
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Gemäß einem anderen vorteilhaften
Aspekt der Erfindung umfasst das Drehgestell ein Fahrgestell, das
sich quer zur normalen Fahrtrichtung des Fahrzeugs erstreckt, und
in dem die längliche
starre Halterung festgemacht ist. In diesem Fall kann man vorsehen,
dass das Fahrgestell im Ganzen quaderförmig und mit einer Aussparung
versehen ist, die zwei Träger
definiert, die sich ebenfalls quer zu dieser Fahrtrichtung erstrecken
und die jeder mit mindestens einer starren länglichen Halterung versehen sind.
Diese beiden Träger
können
so zur Befestigung der funktionellen Elemente der Drehgestelle dienen.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren
zur Herstellung eines Drehgestells wie vorstehend beschrieben, und
noch genauer ein Verfahren, das daraus besteht, in einer Form zum
Herstellen des Drehgestells vor dem Formen des Drehgestells eine
starre längliche
Halterung anzuordnen, die dazu geeignet ist, an mehreren über ihre
Länge verteilten
Stellen in abnehmbarer Weise Mittel zum Befestigen von funktionellen
Elementen des Drehgestells aufzunehmen. Dank dem erfindungsgemäßen Verfahren
ist die längliche
starre Halterung in dem Drehgestell seit dem Beginn von dessen Herstellung
integriert, sodass es in Bezug auf dasselbe mit jedem geeigneten Mittel
festgemacht werden kann, und insbesondere durch Überformen, Verschrauben oder
Verkleben.
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Die Erfindung wird besser verstanden
werden und andere Vorteile derselben werden im Licht der nun folgenden
Beschreibung einer Ausführungsform
eines Drehgestells eines Schienenfahrzeugs gemäß ihrem Leitgedanken deutlicher
hervortreten, die ausschließlich
als ein Beispiel und mit Bezug auf die angehängten Zeichnungen gegeben wird,
in denen:
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die 1 eine
Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Drehgestells eines Schienenfahrzeugs
ist;
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die 2 ein
Querschnitt entlang der Linie II-II in der 1 ist;
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die 3 eine
schematische Prinzipdarstellung in auseinandergenommener Perspektive
von bestimmten Strukturelementen des Drehgestells der 1 und 2 ist;
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die 4 ein
Querschnitt entlang der Linie der Linie IV-IV in der 3 ist und
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die 5 ein
Querschnitt entlang der Linie der Linie V-V in der 3 ist.
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Das in der 1 wiedergegebene Drehgestell ist dazu
bestimmt, ein Schienenfahrzeug V zu tragen, das in durchbrochenen
und punktierten Linien dargestellt ist, im Auflager auf Schienen,
deren eine einzelne mit dem Bezugsbuchstaben R in der 1 sichtbar ist. Dieses Drehgestell 1 wird
von zwei Zügen
von Rädern 3 und 3' getragen, die
auf Radachsen gruppiert sind, die durch Rotationsachsen A-A' und B-B' der Räder wiedergegeben
sind. Längsträger 4 und
4' sind worgesehen,
um das Fahrgestell 2 im Auflager auf Achslagern 5 und 5' der Räder 3 und 3' zu tragen.
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Das Fahrgestell 2 und die
Längsträger 4 und 4' sind in Verbundmaterial
ausgeführt,
vorzugsweise auf Grundlage von Epoxid- oder Phenolharz, das mit Fasern
aus Glas, Carbon – Aramid
oder gleichwertigem Material beladen ist. Auf diese Weise ist das Drehgestell
deutlich leichter als klassische Drehgestelle aus Stahl, wobei es
hervorragende mechanische Eigenschaften aufweist und seine Herstellungskosten
verhältnismäßig niedrig
sein können.
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Elemente zur sekundären Aufhängung 10 sind
vorgesehen, um zwischen das Fahrgestell 2 und den Wagenkasten
des Fahrzeugs V geschaltet zu werden. Ein Antriebsmotor 11 und
ein Bremssystem 12 werden ebenfalls von dem Fahrgestell 2 getragen. Zwischen
beweglichen Teilen des Drehgestells 1 sind Dämpfer 14 eingeschaltet.
Lenkstangen 15 sind an dem Fahrgestell 2 angelenkt,
wobei Widerlager 16 um einen Antriebsbolzen 17 herum
angeordnet sind, um dessen Querlauf zu begrenzen. Die Elemente 10 bis 17 bilden
funktionelle Elemente des Drehgestells 1.
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In Abhängigkeit von der Art des Drehgestells als
tragendes oder antreibendes, von den für diese Art spezifischen Ausrüstungsgegenständen und
von den gegebenenfalls vorhandenen Ausrüstungsgegenständen des
Fahrzeugs V können
die funktionellen Elemente 10 bis 17 oder gleichartige
von unterschiedlicher Form und Größe sein, was einen Einfluss
auf ihre Anbringung in Bezug auf das Fahrgestell 2 hat.
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Um diese Anbringung zu gestatten
und in Übereinstimmung
mit der Erfindung ist das Fahrgestell 2 mit metallischen
Schienen oder Gleitschienen 20 ausgerüstet, längs deren die Elemente 10 bis 17 befestigt
werden können.
Andere Elemente, die mit der Funktion des Drehgestells verbunden
sind, können
ebenfalls auf den Schienen 20 befestigt werden.
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Diese Schienen 20 sind dafür vorgesehen,
in die Struktur des Fahrgestells 2 integriert zu werden, noch
genauer in das Innere von zwei Trägern 2a und 2b dieses
Fahrgestells, die sich im Ganzen senkrecht zur Fortbewegungsrichtung
des Fahrzeugs V auf den Schienen R erstrecken, die durch den Pfeil
F in 1 wiedergegeben
ist.
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Die an dem Träger 2a befestigten
Schienen 20a sind in 4 im
Querschnitt sichtbar. Es handelt sich um vier Schienen mit im Ganzen
C-förmigem Querschnitt,
die dafür
vorgesehen sind, dank Feststellschrauben 21 in Bezug auf
den Träger 2a festgestellt
zu werden. Einsätze
aus Metall 22 sind über
die Länge
des Trägers 2a verteilt,
um die Schrauben 21 aufzunehmen und dergestalt eine feste
Unbeweglichmachung der Schienen 20a in Bezug auf den Träger 2a zu
gestatten.
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Der Querschnitt der Schienen 20a ist
so, dass sie zwei Flügel 23 und 24 aufweisen,
die an den Seitenflächen
des Trägers 2a anliegen
und zwischen sich eine Öffnung 25 definieren.
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Mehrere Gleitstücke 30 sind in dem
Innenraum 26 der Schiene 2a so angeordnet, dass
sie sich entlang dieser Schiene verschieben können. Jedes Gleitstück 30 ist
in der Mitte mit einem Innengewinde 31 versehen, das sich
auf der Höhe
der Öffnung 25 befindet,
so dass es eine Feststellschraube 32 aufnehmen kann, deren
Anziehen in dem Innengewinde 31 es erlaubt, eine Halterung 33 festzumachen,
die dazu ausgebildet ist, eine Eisenlasche 34 des Motors 11 gegen
einen Flügel 23 der
Schiene 20a zu verkeilen. Die Positionierung des Motors 11 in
Bezug auf den Träger
2a erfolgt,
indem das oder die Gleitstücke zur
Befestigung der Klaue 33 auf der Länge der Schiene 20a verschoben
werden. Derart kann der Motor 11 an verschiedenen Stellen
entlang der Schiene 20a befestigt werden.
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In der gleichen Weise kann eine in
der 3 sichtbarer Tragarm 35 für eine Bremse
an den Schienen 20a an verschiedenen Stellen angebracht
werden, in Abhängigkeit
von der Verschiebung eines Gleitstücks 30 auf der Länge der
Flügel 23 und 24.
Es versteht sich, dass die Positionierung der Halterung 33 und
des Tragarms 35 in Abhängigkeit
von dem Raumbedarf der Elemente, die sie tragen, eingestellt werden
kann.
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Das in dem Träger 2b verwendete
Schienensystem ist in 5 teilweise
sichtbar. Die Schiene 20b dieses Teils des Fahrgestells
hat einen Querschnitt in Form eines doppelten C und ist im Wesentlichen
vollständig
im Inneren des Trägers 2b angeordnet,
wobei ihre Flügel 43 und 44 mit
Innengewinden 41 zur Aufnahme von Feststellschrauben 42 versehen
sind. Die Flügel 43 und 44 der
Schiene 20b umfassen dabei eine abgeflachte freie Kante
(43a, oder 44a, die dazu bestimmt ist, von den
Teilen des Trägers 2b überdeckt
zu werden, in die die Schrauben 42 eingelassen sind. Man
beachte bei 45 die Öffnung
des Innenraums 46 der Schiene 20b, die zwischen
den Kanten 43a und 44a definiert ist.
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Mehrere Gleitstücke 50 sind in dem
Innenraum 46 der Schiene 20b so angeordnet, dass
sie in dem Inneren dieses gesamten Innenraumes im Auflager auf eine
der freien Kanten 43a und 44a verschieblich sind.
Jedes Gleitstück 50 ist
mit einem mittigen Innengewinde 51 versehen, das dazu bestimmt ist,
eine Feststellschraube 52 aufzunehmen, deren Anziehen es
gestattet, eine Klaue 53 festzumachen.
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Es versteht sich, dass mehrere mit
Innengewinde versehene Gleitstücke 50 in
jede Schiene 20b eingeführt
werden können,
so dass mehrere Mittel zum Befestigen, wie Feststellschrauben für die Strukturen 33 oder 53,
an verschiedenen Stellen auf der Länge des Trägers 2b positioniert
werden können.
In der Tat kann jedes Element 33 oder 53 dank
der kontinuierlichen Verschiebbarkeit des Gleitstückes 50 an einer
unendlichen Anzahl von Stellen auf der Länge des Trägers 2b positioniert
werden.
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Es versteht sich auch dass, wenn
es nicht notwendig ist, ein Halterungselement 33, 53 oder Gleichwertiges
bereitzustellen, kein Organ am Äußeren der
Träger 2a und 2b hervorspringt,
sogar wenn die Schienen 20b Gleitstücke 30 oder 50 umfassen.
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Wie aus der 3 klar hervorgeht, ist das Fahrgestell 2 im
Ganzen quaderförmig
und umfasst eine mittige Aussparung 60, von der die beiden
Träger 2a und 2b zwei
Einfassungen definieren. Die beiden anderen Einfassungen der Aussparung 60 werden
von zwei hohlen Trägern 2c und 2d gebildet,
die mit den Trägern 2a und 2b durch
die Kontinuität
der Verbundmaterials verbunden sind, welches das Fahrgestell 2 bildet.
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Die jeweiligen Innenräume 61 und 61' der hohlen
Träger 2c und 2d bilden
Aufnahmelager für die
Längsträger 4 und 4'. Diese Lager 61 und 61' können von
der einen bis zur anderen Seite von den Längsträgern 4 und 4' durchquert
werden, um die Achslager 5 und 5' zu verbinden.
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Das Verfahren zur Herstellung eines
Drehgestells wie vorstehend beschrieben besteht im Wesentlichen
daraus, die Integration der Schienen 20 in dem Fahrgestell 2 seit
der Phase seiner Formung vorzusehen. Hierzu ordnet man in der Form
für das Fahrgestell
eine oder mehrere Schienen in der vorgeplanten Konfiguration an.
Gemäß den Abwandlungen des
Formungsverfahrens kann man vorsehen, die Schienen in dem Fahrgestell
zu überformen
oder sie in Bezug auf das Fahrgestell mittels Kleben oder mittels
Verschrauben festzumachen, wie mit Bezug auf die 3 und 4 beschrieben.
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Das Fahrgestell 2 ist mit
zwei Arten von Schienen beschrieben worden. Es ist leicht ersichtlich,
dass es auch nur eine Art von Schienen, wie die in der 3 wiedergegebene oder wie
die in der 4 wiedergegebene,
oder im Gegenteil mehr als zwei Arten von Schienen umfassen kann.