EP0274585B1

EP0274585B1 - Twistable two-axle bogie

Info

Publication number: EP0274585B1
Application number: EP87115859A
Authority: EP
Inventors: Alberto Cortesi
Original assignee: Schweizerische Lokomotiv und Maschinenfabrik AG (SLM)
Current assignee: Schweizerische Lokomotiv und Maschinenfabrik AG (SLM)
Priority date: 1986-12-19
Filing date: 1987-10-29
Publication date: 1992-01-22
Anticipated expiration: 2007-10-29
Also published as: EP0274585A1; CH672462A5; DE3776312D1; ATE71894T1

Abstract

The bogie contains a H-shaped bogie frame (3) which has two longitudinal beams (4) of a construction, which is resistant to bending and twisting, and a single transverse beam (5) of a construction which is resistant to bending, but twistable. The transverse beam (5) contains a flange part (16), which is rigidly connected to the two longitudinal beams (4), for transmitting at least the majority of the horizontal forces, acting in the longitudinal direction of the bogie, and of the horizontal bending moments, acting about a vertical axis (12) of rotation, and a web part (8) which is rigidly connected to said flange part and to the longitudinal beams (4). The transverse beam (5) is constructed at least within the central third of its longitudinal extension with a cross-section, the shear centre (S) of which lies within or at least near to the flange part (16). In the case of a staggering of the longitudinal beams (4), which are connected rigidly at the corners by the transverse beam (5), the transverse beam (5) is therefore twisted about an axis which is determined by the shear centre (S) and extends correspondingly in the region of the flange part (16), with the result that said flange part (16) undergoes a correspondingly low loading due to curving stresses. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein verwindungsweiches, zweiachsiges Drehgestell für Schienenfahrzeuge, mit zwei biegesteifen Längsträgern, welche über ihre ganze Länge verdrehsteif ausgebildet sind und je einen kastenförmigen, geschlossenen Querschnitt aufweisen und welche durch eine in einem mittleren Längenabschnitt des Drehgestells querliegend angeordnete, verdrehweich und biegesteif ausgebildete Tragkonstruktion miteinander verbunden sindThe invention relates to a torsionally soft, two-axle bogie for rail vehicles, with two rigid longitudinal beams, which are torsionally rigid over their entire length and each have a box-shaped, closed cross-section and which are formed by a support structure which is arranged transversely in a central longitudinal section of the bogie and is designed to be torsionally rigid and rigid are interconnected

Es sind zahlreiche Ausführungen von verwindungsweichen Drehgestellen bekannt, welche je eine Verschränkung der Längsträger um eine Drehgestell-Querachse zulassen und welche damit eine insbesondere für das Wankverhalten des Fahrzeuges vorteilhafte, relativ harte Federung (Primärfederung) der Längsträger auf den Radsätzen gestatten.Numerous designs of torsionally soft bogies are known, each of which allows the longitudinal members to be entangled about a transverse axis of the bogie, and which thus permit relatively hard suspension (primary suspension) of the longitudinal members on the wheel sets, which is particularly advantageous for the rolling behavior of the vehicle.

Bei einem aus der DE-OS 16 05 141 bekannten Drehgestell sind die Längsträger, welche je mit einem durchgehenden Längsschlitz versehen sind, verdrehweich ausgeführt. Die die Längsträger verbindende Tragkonstruktion enthält zwei im Abstand voneinander angeordnete Querträger mit U-förmigem Querschnitt, von denen nur die Stege mit den Längsträgern verbunden sind, und einen zwischen den Querträgern angeordneten Versteifungsverband aus horizontalen Diagonalstreben. Die Tragkonstruktion dieses bekannten Drehgestells mit ihrer relativ grossen Ausdehnung in Drehgestell-Längsrichtung beansprucht einen relativ grossen Teil des Raumes zwischen den Radsätzen, der dadurch für den Einbau grösserer Teile nicht genutzt werden kann. Das bekannte Drehgestell ist daher für Ausführungen mit zwischen den Radsätzen anzuordnenden voluminösen Einbauteilen, etwa von Aggregaten der Antriebseinrichtung eines Schienentriebfahrzeuges, nicht geeignet.In a bogie known from DE-OS 16 05 141, the longitudinal members, which are each provided with a continuous longitudinal slot, are designed to be twist-free. The supporting structure connecting the side members contains two cross members spaced apart from one another with a U-shaped cross section, of which only the webs are connected to the side members, and one between the Cross braces arranged from horizontal diagonal struts. The supporting structure of this known bogie with its relatively large extension in the longitudinal direction of the bogie takes up a relatively large part of the space between the wheel sets, which cannot be used for the installation of larger parts. The known bogie is therefore not suitable for designs with voluminous built-in parts to be arranged between the wheel sets, for example of units of the drive device of a rail locomotive.

Bei einem aus der DE-A-3 439 616 bekannten Drehgestell der eingangs genannten Art, mit verdrehsteif ausgeführten Längsträgern, ist die querliegende Tragkonstruktion mit schräggestellten Querträgerstegen ausgeführt, welche in Ebenen angeordnet sind, die sich in einer oder mehreren parallel zueinanderliegenden Schnittlinien schneiden. Bei dieser bekannten Ausführung, die konstruktiv relativ aufwendig ist, beansprucht der Querträger, insbesondere im Bereich der schräggestellten Querträgerstege, einen nicht unwesentlichen Teil des zwischen den Radsätzen bestehenden Einbauraums.In a bogie of the type mentioned at the beginning, known from DE-A-3 439 616, with torsionally rigid longitudinal members, the transverse support structure is designed with inclined cross member webs, which are arranged in planes that intersect in one or more parallel cutting lines. In this known embodiment, which is structurally relatively complex, the cross member, particularly in the area of the inclined cross member webs, takes up a not insignificant part of the installation space existing between the wheel sets.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein insbesondere in dieser Hinsicht verbessertes Drehgestell zu schaffen, mit einer in kompakter, offener Bauweise ausgeführten querliegenden Tragkonstruktion, welche bei geringem Platzbedarf starke Verschränkungen der Längsträger gegeneinander zulässt und welche zugleich eine ausreichende Eckensteifigkeit der Verbindung zwischen den Längsträgern gewährleistet.The invention has for its object to provide a bogie especially improved in this regard, with a compact, open design transverse support structure that allows strong crossings of the side members against each other in a small space and which also ensures sufficient corner stiffness of the connection between the side members .

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Tragkonstruktion durch einen einzigen Querträger mit offenem Profil gebildet ist, welcher einen horizontal angeordneten, zur Uebertragung zumindest eines Hauptanteils der in Drehgestell-Längsrichtung wirkenden horizontalen Kräfte und der um eine vertikale Drehachse wirkenden Biegemomente bestimmten, mit den beiden Längsträgern starr verbundenen Flanschteil und mindestens einen vertikal angeordneten, mit dem Flansch und den beiden Längsträgern starr verbundenen stegteil/enthält, und dass dieser Querträger zumindest innerhalb des mittleren Drittels seiner Längserstreckung mit einem Querschnitt ausgeführt ist, dessen Schubmittelpunkt innerhalb des Flanschteils oder zumindest in einem diesem unmittelbar benachbarten Höhenbereich liegt.This object is achieved according to the invention in that the supporting structure is provided by a single cross member Open profile is formed, which has a horizontally arranged, for the transmission of at least a major portion of the horizontal forces acting in the longitudinal direction of the bogie and the bending moments acting around a vertical axis of rotation, which is rigidly connected to the two longitudinal beams and at least one vertically arranged flange part, with the flange and the two longitudinal members rigidly connected web part /, and that this cross member is designed at least within the middle third of its longitudinal extent with a cross section, the thrust center of which lies within the flange part or at least in a height region immediately adjacent to it.

Die erfindungsgemässe Ausbildung des Drehgestells gestattet, durch entsprechende Dimensionierung des Flanschteils und des Stegteils, auf einfache Weise eine Optimierung der entsprechenden, je für die Uebertragung der horizontalen bzw. vertikalen Kräfte und Biegemomente hauptsächlich massgebenden Querschnittsteile des Querträgers. In Verbindung mit der verdrehsteifen Ausbildung der Längsträger wird dadurch eine besonders einfache, günstig beanspruchte H-förmige Konstruktion des Drehgestellrahmens erzielt. Durch die erfindungsgemässe Ausführung des Querschnitts des Querträgers verläuft die durch die Lage des Schubmittelpunktes des Querschnitts bestimmte Verdrehachse des Querträgers zumindest in einem mittleren Längenabschnitt innerhalb oder in der Nähe des den Hauptanteil der horizontalen Kräfte und Biegemomente übertragenden Flanschteils, welcher dadurch einen entsprechend geringen Torsionswiderstand bezüglich dieser Verdrehachse aufweist. Der erfindungsgemäss ausgeführte Querschnitt des Querträgers gestattet daher, bei einer durch Gleisverwindungen verursachten Verschränkung der Längsträger, eine Verdrehung des Querträgers mit sehr geringem Verdrehwiderstand, ohne dabei im Flanschteil, der die grossen horizontal wirkenden Kräfte und die um die vertikale Drehachse wirkenden Biegemomente aufnehmen muss, eine nennenswerte Beanspruchung durch parallel zur Längsachse des Querträgers verlaufende Wölbspannungen hervorzurufen.The design of the bogie according to the invention allows, by appropriate dimensioning of the flange part and the web part, in a simple manner to optimize the corresponding cross-sectional parts of the cross member, which are mainly decisive for the transmission of the horizontal or vertical forces and bending moments. In conjunction with the torsionally rigid design of the side members, a particularly simple, favorably stressed H-shaped construction of the bogie frame is achieved. Due to the inventive design of the cross section of the cross member, the axis of rotation of the cross member determined by the position of the shear center of the cross section runs at least in a central longitudinal section within or in the vicinity of the flange part which transmits the main portion of the horizontal forces and bending moments and which therefore has a correspondingly low torsional resistance with respect to this Has axis of rotation. The cross section of the crossmember designed according to the invention therefore allows the crossmember to be rotated with very little torsional resistance without twisting caused by twisting of the longitudinal beams in the flange part, which has to absorb the large horizontally acting forces and the bending moments acting around the vertical axis of rotation, to cause a noteworthy stress due to arching stresses running parallel to the longitudinal axis of the cross member.

Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung, in Verbindung mit den Patentansprüchen. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1: ein Schienenfahrzeug mit einem erfindungsgemäss ausgebildeten Drehgestell, in einer Teilansicht mit einem Teillängsschnitt entspechend der Linie I-I in der Fig. 2;
Fig. 1a: eine Einzelheit der Fig. 1 in einer grösseren Darstellung;
Fig. 2: das Drehgestell nach Fig. 1 in einer Draufsicht;
Fig. 3: den Schnitt III-III aus der Fig. 2;
Fig. 4: ein vereinfacht dargestelltes Drehgestell in einer abgewandelten Ausführungsform, in einem Längsschnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 5;
Fig. 4a: eine Einzelheit der Fig. 4 in einer grösseren Darstellung;
Fig. 5: das Drehgestell nach Fig. 4 in einer Draufsicht;
Fig. 6: ein Drehgestell in einer weiteren Ausführungsform, in einer der Fig. 4 entspechenden Darstellung;
Fig. 7: den Querschnitt VII-VII aus der Fig. 6;
Fig. 8: ein Drehgestell in einer weiteren Ausführungsform, in einem Längsschnitt entsprechend der Linie VIII-VIII in der Fig. 9;
Fig. 9: das Drehgstell nach Fig. 8 in einer Draufsicht;
Fig.10: den Querschnitt X-X aus der Fig. 9;
Fig.11: ein Drehgestell in einer weiteren Ausführungsform in einem Längsschnitt entsprechend der Linie XI-XI in der Fig. 12;
Fig.12: das Drehgestell nach Fig. 11 in einer Draufsicht;
Fig.13: den Querschnitt XIII-XIII aus der Fig. 12 und
Fig.14: ein Drehgestell in einer weiteren Ausführungsform, in einer der Fig. 11 entsprechenden Darstellung.

Further details emerge from the following description of exemplary embodiments of the invention shown schematically in the drawing, in conjunction with the patent claims. The drawing shows:

Fig. 1: a rail vehicle with a bogie designed according to the invention, in a partial view with a partial longitudinal section corresponding to the line II in Fig. 2;
Fig. 1a: a detail of Figure 1 in a larger representation.
Fig. 2: the bogie of Figure 1 in a plan view.
Fig. 3: the section III-III of Fig. 2;
Fig. 4: a simplified bogie in a modified embodiment, in a longitudinal section along the line IV-IV in Fig. 5;
Fig. 4a: a detail of Figure 4 in a larger representation.
Fig. 5: the bogie of Figure 4 in a plan view.
Fig. 6: a bogie in a further embodiment, in a representation corresponding to Figure 4;
Fig. 7: the cross section VII-VII from Fig. 6;
Fig. 8: a bogie in a further embodiment, in a longitudinal section along the line VIII-VIII in Fig. 9;
Fig. 9: 8 in a top view;
Fig. 10: the cross section XX from FIG. 9;
Fig. 11: a bogie in another Embodiment in a longitudinal section along the line XI-XI in Fig. 12;
Fig. 12: the bogie of Figure 11 in a plan view.
Fig. 13: the cross section XIII-XIII of Fig. 12 and
Fig. 14: a bogie in a further embodiment, in a representation corresponding to FIG. 11.

Das Schienenfahrzeug nach den Fig. 1 bis 3 weist einen Kasten 1 und mindestens zwei Drehgestelle 2 auf, von denen nur eines dargestellt ist. Jedes Drehgestell 2 enthält einen H-förmigen Drehgestellrahmen 3 mit zwei Längsträgern 4 und einem diese verbindenden Querträger 5. Der Kasten 1 ist über zwei Paar seitlich angeordnete Schraubenfedern 6 auf den Längsträgern 4 abgestützt, welche ihrerseits über bekannte Primärfedern 7 auf den Achsen zweier Radsätze 8 abgestützt sind. Die Radsätze 8 sind je mit einem auf der betreffenden Achse abgestützten Antriebsmotor 10 gekuppelt, der über eine Aufhängung 11 am Querträger 5 befestigt ist. Die Drehgestelle 2 sind ferner je über eine nicht dargestellte Einrichtung zur Uebertragung der Zug- und Bremskräfte, z.B. eine Tiefzugvorrichtung der etwa aus der CH-PS 638 731, Fig. 4, bekannten Art, mit dem Kasten 1 um eine vertikale Drehachse (Hochachse) 12 drehbar verbunden. Weitere, im Drehgestell 2 vorhandene Teile sind zwecks Vereinfachung der Darstellung in der Zeichnung weggelassen.The rail vehicle according to FIGS. 1 to 3 has a box 1 and at least two bogies 2, only one of which is shown. Each bogie 2 contains an H-shaped bogie frame 3 with two side members 4 and a cross member 5 connecting them. The box 1 is supported on the side members 4 by means of two pairs of laterally arranged coil springs 6, which in turn are supported by known primary springs 7 on the axles of two wheel sets 8 are supported. The wheel sets 8 are each coupled to a drive motor 10 which is supported on the relevant axle and which is fastened to the cross member 5 via a suspension 11. The bogies 2 are also each via a device, not shown, for transmitting the tensile and braking forces, e.g. a deep-drawing device of the type known, for example, from CH-PS 638 731, FIG. 4, with the box 1 rotatably connected about a vertical axis of rotation (vertical axis) 12. Other parts present in the bogie 2 have been omitted in the drawing in order to simplify the illustration.

Die Längsträger 4 sind als verdrehsteife Hohlträger ausgeführt, die je ein durch einen Obergurt 13, einen Untergurt 14 und zwei Stege 15 gebildeten, geschlossenen kastenförmigen Querschnitt aufweisen. Der Querträger 5 weist ein durch einen breiten ersten Flanschteil (Hauptflansch) 16 mit einer Breite B, einen zweiten Flanschteil 17 mit einer kleineren Breite und einen Stegteil 18 gebildetes I-förmiges Profil auf. Die Flanschteile 16 und 17 sind mit verbreiterten, ausgerundeten Endpartien 20 bzw. 21 ausgeführt, die je in die Untergurte 14 bzw. die Obergurte 13 der Längsträger 4 übergehen und mit diesen starr verbunden, z.B.verschweisst sind oder mit diesen, wie in Fig. 2 dargestellt, eine Einheit bilden. Die Endpartien der Stegteile 18 sind ebenfalls an den Längsträgern 4 angeschweisst, welche entsprechend der Darstellung nach den Fig. 2 und 3 mit Versteifungsrippen 22 versehen sein können. Wie aus der Zeichnung ebenfalls hervorgeht, kann der erste Flanschteil 16 mit zwei entlang seinen Randpartien verlaufenden Verstärkungsrippen 23 geringer Höhe versehen sein, deren Endpartien ebenfalls an den Längsträgern 4 angeschweisst sind.The longitudinal beams 4 are designed as torsionally rigid hollow beams, each of which has a closed box-shaped cross section formed by an upper flange 13, a lower flange 14 and two webs 15. The cross member 5 has an I-shaped profile formed by a wide first flange part (main flange) 16 with a width B, a second flange part 17 with a smaller width and a web part 18. The flange parts 16 and 17 are designed with widened, rounded end parts 20 and 21, which each merge into the lower chords 14 and the upper chords 13 of the side members 4 and are rigidly connected, for example welded, or to them, as shown in FIG. 2 , form a unit. The end portions of the web parts 18 are also welded to the side members 4, which can be provided with stiffening ribs 22 as shown in FIGS. 2 and 3. As can also be seen from the drawing, the first flange part 16 can be provided with two reinforcing ribs 23 of low height running along its edge parts, the end parts of which are also welded to the side members 4.

Der die Untergurte 14 verbindende erste Flanschteil 16 und der Stegteil 18 sind mit einem über den grössten Teil der Länge des Querträgers 5 konstanten Querschnitt ausgeführt, während der die Obergurte 13 verbindende zweite Flansch 17 einen von seinen Endpartien 21 je gegen die vertikale Längsmittelebene x des Drehgestells 2 kontinuierlich abnehmende Breite aufweist, die durch zwei in der Draufsicht konkav eingeschnürt verlaufende, ellipsenartig gekrümmte Randpartien 24 begrenzt ist. Entsprechend weist der Querträger 5 im Bereich der Längsmittelebene x einen Querschnitt auf, der wesentlich kleiner ist als in seinen an die Längsträger 4 anschliessenden Endpartien 20, 21, wobei sich im Bereich der kleinsten Breite B₂ des zweiten Flanschteils 17 eine Querschnittsform ergibt, deren Schubmittelpunkt S, wie insbesondere aus der Fig. 1a ersichtlich ist, in der Nähe des ersten Flanschteils 16, in der dargestellten Ausführung unterhalb des Flanschteils 16, liegt. Entsprechend verläuft im Bereich der Längsmittelebene x die durch den Schubmittelpunkt S bestimmte Verdrehachse des Querträgers 5 in der Nähe des ersten Flanschteils 16, der dadurch einen entsprechend geringen Torsionswiderstand bezüglich dieser Verdrehachse aufweist und der somit bei einer durch Gleisverwindungen verursachten Verschränkung der Längsträger 4 jeweils eine Verdrehung des Querträgers 5 unter geringen, parallel zu dessen Längsachse wirkenden Wölbspannungen zulässt.The first flange part 16 connecting the lower flanges 14 and the web part 18 are designed with a cross section that is constant over most of the length of the cross member 5, while the second flange 17 connecting the upper flanges 13 has one of its end parts 21 each against the vertical longitudinal center plane x of the bogie 2 has a continuously decreasing width, which is delimited by two elliptically curved edge parts 24 which are concavely constricted in plan view. Correspondingly, the cross member 5 in the area of the longitudinal center plane x has a cross section which is substantially smaller than in its end parts 20, 21 adjoining the side members 4, a cross-sectional shape resulting in the area of the smallest width B₂ of the second flange part 17, the thrust center S 1a, in particular in the vicinity of the first flange part 16, in the embodiment shown below the flange part 16, lies. Correspondingly, in the area of the longitudinal center plane x, the axis of rotation of the cross member 5, determined by the center of thrust S, runs in the vicinity of the first flange part 16, which therefore has a correspondingly low torsional resistance with respect to this axis of rotation and which therefore each twists when the longitudinal members 4 are twisted due to twisting of the track of the cross member 5 under slight, parallel to the longitudinal axis acting vault stresses.

Nach einer in dieser Hinsicht optimalen Querschnittsverteilung ist der erste Flanschteil 16 für die Uebertragung des Hauptanteils der insbesondere beim Durchfahren von Kurven, in Drehgestell-Längsrichtung wirkenden horizontalen Kräfte und der um die Drehachse 12 wirkenden grossen Biegemomente sowie, zusammen mit dem Stegteil 18, für die Uebertragung des grössten Teils der aus der Abstützung des Kastens 1 und der Aufhängung der Antriebsmotoren 10 sich ergebenden Biegemomente um die Längsmittelebene x dimensioniert. Der zweite Flanschteil 17 ist im Bereich der Längsmittelebene x für die Aufnahme des restlichen Anteils der um die vertikale Drehachse und um die Längsachse des Drehgestells auftretenden Biegemomente dimensioniert, während der Stegteil 18 in bekannter Weise die vertikalen Querkräfte aufnimmt.Der zweite Flanschteil 17 wird bei einer Verdrehung des Querträgers 5, infolge seiner starren Verbindung mit den Längsträgern 4 und infolge seines grossen Abstandes von der Verdrehachse, durch parallel zu dessen Längsachse wirkende Normalspannungen (Wölbspannungen) beansprucht. Aufgrund der relativ kleinen Breite des Flanschteils 17 und bei entsprechend günstig verlaufenden, in beschriebener Weise gegen die Drehgestellmitte abnehmenden Breiteabmessungen des Flanschteils 17 können diese Spannungen innerhalb der zulässigen Werte gehalten werden. Durch die verbreiterten, ausgerundeten Endpartien 20 und 21 der Flanschteile 16 und 17 wird eine biege- und eckensteife Verbindung zwischen dem Querträger 5 und den Längsträgern 4 bei kompakter Bauweise des Drehgestellrahmens 3 erzielt. Durch Anbringen der Verstärkungsrippen 23 kann die Lage des Schubmittelpunktes S nach unten in die in Fig. 1a angedeutete Stellung verschoben werden. Es können dadurch auch unerwünschte Verformungen (Ausbeulungen) des durch Normal- und Schubspannungen beanspruchten ersten Flanschteils 16 vermieden werden. Je nach Ausführung des Flanschteils 16 können die Verstärkungsrippen 23 auch weggelassen werden.According to an optimal cross-sectional distribution in this respect, the first flange part 16 is for the transmission of the main part of the horizontal forces acting in particular when driving through curves, in the longitudinal direction of the bogie and the large bending moments acting around the axis of rotation 12 and, together with the web part 18, for the Transmission of the largest part of the bending moments resulting from the support of the box 1 and the suspension of the drive motors 10 is dimensioned about the longitudinal center plane x. The second flange part 17 is dimensioned in the area of the longitudinal center plane x to accommodate the remaining portion of the bending moments occurring about the vertical axis of rotation and about the longitudinal axis of the bogie, while the web part 18 absorbs the vertical transverse forces in a known manner Rotation of the cross member 5, due to its rigid connection to the side members 4 and due to its large distance from the axis of rotation, claimed by normal stresses (arch stresses) acting parallel to its longitudinal axis. Due to the relatively small width of the flange part 17 and with correspondingly favorable width dimensions of the flange part 17 which decrease in the described manner towards the center of the bogie, these tensions can be kept within the permissible values will. Due to the widened, rounded end portions 20 and 21 of the flange parts 16 and 17, a bend and corner rigid connection between the cross member 5 and the side members 4 is achieved with a compact design of the bogie frame 3. By attaching the reinforcing ribs 23, the position of the thrust center S can be shifted downward into the position indicated in FIG. 1a. Undesired deformations (bulges) of the first flange part 16, which is stressed by normal and shear stresses, can thereby also be avoided. Depending on the design of the flange part 16, the reinforcing ribs 23 can also be omitted.

In den Fig. 4 bis 14 sind nur die für die Erläuterung der Erfindung notwendigen Teile dargestellt, wobei entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.4 to 14 only the parts necessary for the explanation of the invention are shown, corresponding parts being provided with the same reference numerals.

Das Drehgestell nach den Fig. 4 und 5 enthält einen Querträger 27, der ein aus dem einzigen Flanschteil 16 und dem Stegteil 18 gebildetes T-förmiges Profil mit über seine Längserstreckung konstantem Querschnitt und konstanter Höhe H aufweist. Der Flanschteil 16 kann gemäss Fig. 4 mit den Obergurten 13 der Längsträger 4 starr verbunden sein oder mit diesen eine Einheit bilden. Der mit den Stegen 15 der Längsträger 4 verbundene Stegteil 18 ist an seinen freien Endpartien zusätzlich über flanschartige, ausgerundete Versteifungspartien 28 mit den Untergurten 14 starr verbunden. Nach einer anderen Ausführungsform kann der Flanschteil 16 mit den Untergurten 14, und der Stegteil 18 über die Versteifungspartien 28 mit den Obergurten 13 verbunden sein. Wie insbesondere aus der Fig. 4a hervorgeht, liegt der die Verdrehachse des Querträgers 27 bestimmende Schubmittelpunkt S des Trägerquerschnitts im Schnittpunkt der Symmetrieachsen V und W der beiden Teilquerschnitte, also innerhalb des Flanschteils 16, so dass eine entsprechend geringe Beanspruchung des Flanschteils 16 durch Wölbspannungen erzielt wird.The bogie according to FIGS. 4 and 5 contains a cross member 27, which has a T-shaped profile formed from the single flange part 16 and the web part 18 with a constant cross section and constant height H over its longitudinal extent. 4, the flange part 16 can be rigidly connected to the top chords 13 of the side members 4 or form a unit with them. The web part 18 connected to the webs 15 of the side members 4 is additionally rigidly connected to the lower webs 14 at its free end parts via flange-like, rounded stiffening parts 28. According to another embodiment, the flange part 16 can be connected to the lower chords 14, and the web part 18 can be connected to the upper chords 13 via the stiffening parts 28. As can be seen in particular from FIG. 4 a, the thrust center S of the cross section of the beam, which determines the axis of rotation of the cross beam 27, lies in Intersection of the axes of symmetry V and W of the two partial cross sections, ie within the flange part 16, so that a correspondingly low stress on the flange part 16 is achieved by arching stresses.

Das Drehgestell nach den Fig. 6 und 7 enthält einen Querträger 30, der ein aus dem einzigen Flanschteil 16, dem Stegteil 18 und einem zweiten Stegteil 19 gebildetes kreuzförmiges Profil mit im wesentlichen über seinen mittleren Längenbereich konstantem Querschnitt und konstanter Höhe H aufweist. Der Stegteil 18 ist, wie bereits beschrieben, an den einander zugewandten Stegen 15 der Längsträger 4 angeschweisst. Der Flanschteil 16 ist mit den Untergurten 14 starr verbunden oder bildet mit diesen eine Einheit. Der vom Flanschteil 16 nach unten abstehende zweite Stegteil 19 verläuft über die beiden Untergurte 14 und ist an diesen angeschweisst. Nach einer anderen Ausführungsform können der Flanschteil 16 und der zweite Stegteil 19 mit den Obergurten 13 der Längsträger 4 verbunden sein. Der Schubmittelpunkt S des Querschnitts des Querträgers 30 kann in den Querschnittsbereich des Flanschteils 16 verlegt werden, so dass bei einer Verdrehung des Querträgers 30 um die entsprechende Verdrehachse der Flanschteil 16 keine oder nur eine vernachlässigbar geringe Beanspruchung durch Wölbspannungen erfährt.The bogie according to FIGS. 6 and 7 contains a cross member 30, which has a cross-shaped profile formed from the single flange part 16, the web part 18 and a second web part 19 with a cross section and a constant height H that are essentially constant over its central length range. As already described, the web part 18 is welded to the mutually facing webs 15 of the side members 4. The flange part 16 is rigidly connected to the lower chords 14 or forms a unit with these. The second web part 19 projecting downward from the flange part 16 extends over the two lower chords 14 and is welded to them. According to another embodiment, the flange part 16 and the second web part 19 can be connected to the top chords 13 of the side members 4. The center of thrust S of the cross section of the cross member 30 can be relocated to the cross sectional area of the flange part 16, so that when the cross member 30 is rotated about the corresponding axis of rotation, the flange part 16 experiences no or only negligibly low stress due to arching stresses.

Das Drehgestell nach den Fig. 8 bis 10 enthält einen Querträger 31 mit einem durch den breiten ersten Flanschteil 16, einen schmaleren zweiten Flanschteil 17a und einen Stegteil 18a gebildeten I-förmigen Profil. Die Flanschteile 16 und 17a verlaufen über den grössten Teil ihrer Länge zueinander parallel, wobei der Querträger 31 in diesem Längenbereich mit einer kleineren Höhe H₁ ausgeführt als in seinen an die Längsträger 4 anschliessenden Endpartien. Der erste Flanschteil 16 ist in der Ebene der Untergurte 14 der Längsträger 4 angeordnet und mit diesen in beschriebener Weise starr verbunden. Der zweite Flanschteil 17a ist mit aufgebogenen Endpartien 21a ausgeführt, die mit den Obergurten 13 verschweisst sind. Diese Ausführung gestattet die Verwendung eines relativ breiten zweiten Flansches 17a, welcher mit dem ersten Flanschteil 16 und dem Stegteil 18a einen insbesondere für die Uebertragung relativ grosser vertikaler Kräfte sowie grosser Biegemomente um die Drehgestell-Längsachse geeigneten Querschnitt bildet, wobei die an die Obergurte 13 starr angeschlossenen Endpartien 21a eine auf Verdrehung nachgiebige Verbindung zwischen dem Querträger 31 und den Längsträgern 4 gewährleisten. Aufgrund der aufgebogenen und somit relativ verdrehweich ausgebildeten Endpartien 21a liegt auch bei dieser Ausführungsform die Verdrehachse des Querträgers 31 in der Nähe des breiten Flanschteils 16, so dass dieser Hauptflansch bei einer Verdrehung des Querträgers 31 nur durch entsprechend geringe Wölbspannungen beansprucht wird.The bogie according to FIGS. 8 to 10 includes a cross member 31 with an I-shaped profile formed by the wide first flange part 16, a narrower second flange part 17a and a web part 18a. The flange parts 16 and 17a run parallel to one another over most of their length, the cross member 31 being designed in this length region with a smaller height H 1 than in its end parts adjoining the side members 4. The first flange part 16 is arranged in the plane of the lower chords 14 of the side members 4 and rigidly connected to them in the manner described. The second flange part 17a is designed with bent end portions 21a, which are welded to the top chords 13. This design allows the use of a relatively wide second flange 17a, which, together with the first flange part 16 and the web part 18a, forms a cross section which is particularly suitable for the transmission of relatively large vertical forces and large bending moments about the longitudinal axis of the bogie, the rigid connection to the upper straps 13 connected end portions 21a ensure a flexible connection between the cross member 31 and the longitudinal members 4. Because of the bent end portions 21a, which are therefore designed to be relatively twistable, the axis of rotation of the cross member 31 is also in the vicinity of the wide flange part 16 in this embodiment, so that this main flange is only stressed by a correspondingly low arching stress when the cross member 31 is twisted.

Das Drehgestell nach den Fig. 11 bis 13 enthält ebenfalls einen I-förmigen Querträger 32, mit einem im wesentlichen über seine ganze Länge kontinuierlich gebogenen Flanschteil 17b, dessen Breite B₁ darstellungsgemäss annähernd der Breite B des Flanschteil 16 entsprechen kann. Der zweite Flanschteil 17b ist mit einer entsprechend konkav verlaufenden Partie des Stegteils 18b verbunden, so dass der Querträger 32 eine von seinen mit den Längsträgern 4 starr verbundenen Endpartien gegen die Längsmittelebene x hin kontinuierlich abnehmende Höhe H bis H₁ bzw. einen entsprechend abnehmenden Querschnitt aufweist. Die Ausführungen nach den Fig. 8 bis 10 und 11 bis 13 sind insbesondere für Drehgestelle geeignet, die für die Aufnahme grosser und schwerer Einbauteile vorgesehen sind.11 to 13 also contains an I-shaped cross member 32, with a substantially continuously curved flange part 17b over its entire length, the width B 1 of which can approximately correspond to the width B of the flange part 16. The second flange part 17b is connected to a correspondingly concave portion of the web part 18b, so that the cross member 32 has one of its rigidly connected to the side members 4 end portions against the longitudinal median plane x continuously decreasing height H to H₁ or a correspondingly decreasing cross-section. 8 to 10 and 11 to 13 are particularly for Suitable bogies that are designed to accommodate large and heavy built-in parts.

Bei allen dargestellten Ausführungen können jeweils am ersten Flanschteil 16 Verstärkungsrippen 23 entsprechend der Darstellung nach den Fig. 1 bis 3 vorgesehen sein. Gemäss Fig.14 können entsprechende Verstärkungen 23a auch durch aufgebogene Randpartien eines entsprechend ausgeführten Flanschteils 16a gebildet sein. Die erfindungsgemässe Ausbildung des Drehgestellrahmens ist auch für Laufdrehgestelle ohne Antriebseinrichtung geeignet.In all of the illustrated embodiments, reinforcing ribs 23 can be provided on the first flange part 16, as shown in FIGS. 1 to 3. According to FIG. 14, corresponding reinforcements 23a can also be formed by bent-up edge parts of a correspondingly designed flange part 16a. The inventive design of the bogie frame is also suitable for bogies without a drive device.

Claims

A torsionally soft two-axle bogie frame for rail vehicles, the bogie frame having two flexurally rigid longitudinal bearers (4) which are torsionally rigid over their whole length, each have a closed box cross-section and are interconnected by a support structure which is disposed transversely in a central part of bogie length and which is torsionally soft and flexurally rigid, characterised in that the support structure is in the form of a single bolster (5, 27, 30 - 32) of open cross-section, such bolster having: a horizontal flange part (16, 16a) rigidly connected to the two longitudinal bearers (4) and adapted to transmit at least most of the horizontal forces acting lengthwise of the bogie and of the bending movements acting around a vertical rotatonal axis (12); and at least one vertical web part (18, 18a, 18b, 19) which is rigidly connected to the flange part (16, 16a) and to the two longitudinal bearers (4), and the bolster (5, 27, 30, 31, 32) has at least within the central third of its length a cross-section whose shear centre (S) is disposed in the flange part (16, 16a) or at least in a height zone adjacent the same.
A bogie according to claim 1, characterised in that the bolster (27) has a T-shaped cross-section formed by the flange part (16) and web part (18).
A bogie according to claim 1, characterised in that the bolster (30) has a cruciform cross-section formed by the flange part (16) and two web parts (18, 19), the latter parts being disposed one above another.
A bogie according to claim 1, characterised in that the bolster (5, 31, 32) has an I-shaped cross-section formed by the first flange part (16, 16a), the web part (18, 18a, 18b) and a second flange part (17, 17a, 17b), the first flange part transmitting most of the horizontal forces and of the bending moments acting around the vertical rotational axis (12), the I-shaped cross-section being embodied at least within the central third of the length of the bolster (5, 31, 32) with a smaller cross-section than in its end parts connecting to the longitudinal bearers (4), the second flange part (17, 17a, 17b) also being rigidly connected to the particular longitudinal bearers (4) concerned.
A bogie according to claim 4, characterised in that the second flange part (17, 17a, 17b) has at least within the central third of the length of the bolster (5, 31, 32) a smaller cross-section than the first flange part (16, 16a).
A bogie according to any one of claims 1 to 5, characterised in that the bolster (5, 27, 30) has a height (H) which is constant over its length.
A bogie according to any of claims 4 to 6, characterised in that the second flange part (17, 17a, 17b) has at least within the central third of the length of the bolster (5, 31, 32) a smaller cross-section than in its end parts (21, 21a) connecting to the longitudinal bearers (4).
A bogie according to claim 7, characterised in that the second flange part (17) has a width (B₁, B₂) which decreases continuously from its end parts (21) in each case towards the longitudinal centre of the bolster (5).
A bogie according to any of claims 1 to 5, 7 and 8, characterised in that the bolster (31, 32) has at least within the central third of its length a height (H₁) which is less than in its end parts connecting to the longitudinal bearers (4).
A bogie according to claim 8, characterised in that the bolster (31) has a height (H₁) which decreases continuously from its end parts In each case towards a central part of its length.
A bogie according to claim 9 or 10, characterised in that the second flange part (17a, 17b) of the bolster (31, 32) has, as seen lengthwise (x) of the bogie, at least one arcuately curved length part.
A bogie according to any of claims 1 to 11, characterised in that the flange part (16, 16a) which transmits most of the horizontal forces and of the bending moments acting around the vertical rotational axis has strengthening ribs (23, 23a) which are disposed on its edge parts and which extend over the length of the bolster (5).