EP1339594A1 - Radsatzlenker - Google Patents

Radsatzlenker

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Publication number
EP1339594A1
EP1339594A1 EP01999503A EP01999503A EP1339594A1 EP 1339594 A1 EP1339594 A1 EP 1339594A1 EP 01999503 A EP01999503 A EP 01999503A EP 01999503 A EP01999503 A EP 01999503A EP 1339594 A1 EP1339594 A1 EP 1339594A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
handlebar
section
longitudinal axis
fibers
cross
Prior art date
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Granted
Application number
EP01999503A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1339594B1 (de
Inventor
Erich Blohberger
Oliver Franke
Helmut Schürmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alstom Transportation Germany GmbH
Original Assignee
Bombardier Transportation GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Bombardier Transportation GmbH filed Critical Bombardier Transportation GmbH
Publication of EP1339594A1 publication Critical patent/EP1339594A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1339594B1 publication Critical patent/EP1339594B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
    • B61F5/26—Mounting or securing axle-boxes in vehicle or bogie underframes
    • B61F5/30—Axle-boxes mounted for movement under spring control in vehicle or bogie underframes
    • B61F5/32—Guides, e.g. plates, for axle-boxes
    • B61F5/325—The guiding device including swinging arms or the like to ensure the parallelism of the axles

Definitions

  • the invention relates to a handlebar made of fiber-plastic composite for guiding a " wheel set in a chassis of a rail vehicle according to the preamble of claim 1.
  • High-speed rail traffic places particularly high demands on the running gear of rail vehicles.
  • the components of the wheelset guide of high-speed trains are subject to high loads. They have to guarantee the safe travel of the rail vehicle for several years every day and should function with little wear and maintenance.
  • the decisive factor for driving safety and comfort is the articulation of the wheel sets on the chassis frame. Wheelset links in rail vehicle undercarriages serve to link the wheel sets to the undercarriage frame both in the direction of travel and at right angles to them.
  • the dynamics of the train particularly require tightly tolerated handlebar stiffness.
  • the vertical stiffness of a handlebar should be very low in order to have the least possible influence on the primary suspension. It must therefore be adjusted accordingly with regard to its spring rate.
  • a primary requirement is the exact, permanent compliance with the required, defined transverse stiffness so that the desired dynamic properties of the train are maintained within narrow limits.
  • the longitudinal rigidity must be as high as possible for high driving speeds. However, a certain degree of flexibility in the longitudinal direction is desirable for a low-wear journey so that the wheel sets can better adapt to the different radii of the two track curves when cornering, which reduces the wear of the wheels.
  • the handlebars are made of an electrically non-conductive material or that they are not stored in a conductive manner on the wheelset.
  • EP 0 363 573 A2 discloses a wheel set link with a fiber composite component for the bogie of a rail vehicle, which is designed in the manner of a leaf spring for guiding the wheelset axles.
  • the handlebars are attached to end sections on the one hand on the wheelset bearing housing and on the other hand on the bogie frame in a positive and non-positive manner.
  • the central section of the fiber composite component which extends along a horizontal longitudinal axis of the component, has a constant, flat cross section in the vertical direction in the manner of a leaf spring.
  • the fiber composite component of the handlebar is so vertically flexible, but highly transverse and longitudinally rigid.
  • This known wheel set handlebar does not have a rotational degree of freedom between the handlebar and the bearing housing, as a result of which the wheel bearing housing is subjected to undesirable bending loads, which in particular in the case of high-speed rail vehicles, assume great values.
  • the invention is therefore based on the object of providing a handlebar of the type mentioned which has a degree of freedom of rotation between the handlebar and the housing of the wheel bearing.
  • a handlebar according to the preamble of patent claim 1 in which the handlebar, preferably in the central section, has at least one integrated bending joint with a vertical bending axis.
  • the handlebar according to the invention only has a single one. , such a flexible joint. This creates a rotational degree of freedom between the handlebar and wheel bearing housing without having to install an additional joint in a differential design.
  • the flexible joint can - according to requirements - be attached to any position over the longitudinal extension of the handlebar.
  • the design of the handlebar according to the invention which is provided as a one-piece fiber-plastic composite part, enables the rigidity of the wheel set handlebar to be specifically adjusted via the geometry.
  • the wheel sets can be connected to the chassis frame with a defined stiffness that is reproducible within narrow tolerances and almost temperature-independent. This in turn allows the speed of travel to be increased with a high level of security and low Wheel wear.
  • the handlebar can be designed in such a way that it can be regarded as operationally stable for the duration of the operating time of the rail vehicle and, unlike handlebars whose rotational degree of freedom is realized by a rubber bushing, is wear-free and does not have to be continuously maintained or even changed at regular intervals.
  • glass fiber-plastic composite 'automatically achieves the desirable electrical insulation to avoid electrical damage to the roller bearings of the wheel sets.
  • fiber-plastic composite has a significantly higher material damping, as a result of which the handlebar according to the invention largely prevents transmission of structure-borne noise from the wheelset into the chassis and thus into the vehicle body, and thus increases driving comfort.
  • the central section of the handlebar has at least one section with a cross section tapering towards the bending joint.
  • This increases the effect of the softness in the vertical direction.
  • the cross-section can be tapered along the longitudinal axis of the link in accordance with the course of the bending moment by increasing the narrowing of the horizontal width. Additionally or alternatively, the vertical thickness of the cross section in the direction of the flexible joint can also be increasingly reduced.
  • the flexible joint is arranged between two sections with cross sections tapering in opposite directions.
  • the flexible joint is preferably placed in the middle of the handlebar.
  • the handlebar is advantageously symmetrically deformed, both with vertical load transmission in the S shape and with horizontal transverse load in the V shape.
  • the flexible joint is designed as a horizontal constriction in the cross section of the handlebar.
  • the cross section of the link in the region of the flexible joint is at least partially flat in the horizontal transverse direction. This allows additional flexure of the extended in the vertical direction cross-sectional area to be added back to the horizontal constricted cross-section to the danger of buckling in the region of the joint when transmitting '
  • Glass fiber-plastic composite with fibers running predominantly unidirectionally in the direction of the longitudinal axis of the handlebar is preferably provided as the material for the handlebar.
  • This material for example with E-glass fibers, is particularly suitable because it offers very high fatigue strength with low rigidity.
  • the orientation of the fiber course takes into account the different requirements for rigidity in the different spatial directions.
  • the central section of the handlebar has shear-absorbing layers with fibers crossing in a horizontal plane at an angle of + 5 ° to ⁇ 60 ° to the longitudinal axis.
  • the handlebar can also absorb high compressive forces acting in the longitudinal direction.
  • the end sections of the handlebars have fibers that run predominantly unidirectionally in the direction of the longitudinal axis and the middle section predominantly intersect fibers in a vertical plane at an angle of ⁇ 5 ° to ⁇ 60 ° to the longitudinal axis. This measure also reinforces the central section of the handlebar, so that it has an increased vertical bending stiffness.
  • Flexible joints larger than in other handlebar areas This allows the flexible joint to be used correspondingly smaller cross-section, for example constricted more in the horizontal transverse direction.
  • At least one closed torsion tube made of fiber layers with fibers crossing at an angle " of ⁇ 5 ° to " ⁇ 60 ° to the longitudinal axis is arranged in the core of the handlebar; in addition, the handlebar has fibers running mainly in the direction of the longitudinal axis outside the core.
  • the inclusion of a tube in the handlebar cross-section increases the torsional rigidity around the longitudinal axis of the handlebar in addition to the transverse and longitudinal stiffnesses and thus improves the load-bearing capacity and integrity of the wheelset handlebar as a whole.
  • the core of the handlebar has high-strength R-glass fibers or S-glass fibers or high-strength or high-strength carbon fibers from one end section to the other.
  • this measure strengthens the handlebar cross-section by replacing the glass fibers with high-strength or highly rigid fibers, particularly against longitudinal tensile or compressive forces.
  • wedge-shaped thickenings are formed on the end sections.
  • fastening loops are formed on the end sections.
  • a double loop connection for example, is ideal for absorbing lateral forces for a torque-proof connection of the handlebar to the wheelset and chassis frame.
  • FIG. 1 a handlebar according to the invention in its installation environment
  • FIG. 2 shows an embodiment of a handlebar according to the invention in a perspective view
  • FIG. 3 an end section of a handlebar according to the invention in another ⁇
  • the undercarriage or bogie of a rail vehicle has according to FIG. 1 for guiding a wheel set on both sides of the undercarriage on two links 1 arranged one above the other, which are connected on the one hand to the frame 2 of the undercarriage and on the other hand to the housing 3 of the wheel bearing.
  • the axles of the wheels 4 of the wheel set are mounted in the wheel bearings designed as roller bearings.
  • the frame 2 is based on a
  • a vibration damper 6 is arranged parallel to the primary spring 5, which together characterize the vertical spring movement of the frame 2 relative to the wheel set of the rail vehicle.
  • the parallel arrangement of the links 1 has the advantage that an additional bending load on the primary suspension 5 is prevented.
  • the handlebars 1 are clamped torque-proof at the ends. The clamping forces are applied via clamping rings 7 made of fiber composite material, which act on the ends of the two links 1 arranged one above the other.
  • the handlebars 1 are clamped onto steel blocks 8 arranged centrally between them via screw connections 9 on the one hand on the housing 3 of the wheel bearing and on the other hand via a bracket 10 on the frame 2 of the chassis.
  • the handlebar 1 has two end regions 11 and 11 ′ for connection to the wheel set and frame 2 of the chassis and a middle section 12 arranged between them.
  • a bending joint 14 with a bending axis 15 extending in the vertical direction Z is arranged in the central section 12.
  • the flexible joint 14 is designed as a horizontal constriction J 6 with a cross section flattened in the horizontal transverse direction Y. This creates in the area of the bending joint 14 the required bending softness around the bending axis 15 and at the same time a cross section extending in the XZ plane and sufficiently large for a high longitudinal rigidity of the link 1.
  • the cross-sectional taper is achieved by a component thickness that decreases both in the Z direction and in the Y direction, in accordance with the bending moment curve that occurs during operation.
  • At the end sections 1 1 and 11 'wedge-shaped thickenings 18 and 18' are formed, so that the torque-fixed clamping of the handlebar 1 is achieved not only by a clamping ring-related frictional connection, but also by a positive connection.
  • two fastening loops 19 are formed on the end region 11 of the handlebar 1.
  • This double loop connection is particularly suitable for absorbing transverse or lateral forces and the resulting bending moments.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Springs (AREA)
  • Platform Screen Doors And Railroad Systems (AREA)
  • Body Structure For Vehicles (AREA)
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Description

Radsatzlenker
Die Erfindung bezieht sich auf einen Lenker aus Faser-Kunststoff-Verbund zur Führung eines" Radsatzes in einem Fahrwerk eines Schienenfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Im Hochgeschwindigkeits-Schienenverkehr werden besonders hohe Anforderungen an die Fahrwerke von Schienenfahrzeugen gestellt. Die Bauteile der Radsatzführung von Hochgeschwindigkeitszügen unterliegen hohen Belastungen. Sie müssen täglich die sichere Fahrt des Schienenfahrzeugs über mehrere Jahre hinweg gewährleisten und sollen dabei verschleiß- und wartungsarm funktionieren. Entscheidend für Fahrsicherheit und Komfort ist dabei die Anlenkung der Radsätze an die Fahrwerksrahmen. Radsatzlenker in Schienenfahrzeug-Fahrwerken dienen dazu, die Radsätze sowohl in Fahrtrichtung als auch quer dazu am Fahrwerkrahmen anzulenken. Die Dynamik des Zuges erfordert dabei insbesondere eng tolerierte Lenkersteifigkeiten. Die Vertikalsteifigkeit eines Lenkers sollte sehr gering sein, um einen möglichst geringen Einfluß auf die Primärfederung zu haben. Sie ist also dementsprechend bezüglich ihrer Federrate abzustimmen. Eine vorrangige Anforderung ist die genaue, dauerhafte Einhaltung der erforderlichen, definierten Quersteifigkeit, damit die gewünschten dynamischen Eigenschaften des Zuges in engen Grenzen erhalten bleiben. Die Längssteifigkeit muß für hohe Fahrgeschwindigkeiten möglichst hoch sein. Für eine verschleißarme Fahrt ist dennoch eine gewisse Nachgiebigkeit in Längsrichtung wünschenswert, damit sich die Radsätze in Kurvenfahrt den unterschiedlichen Radien der beiden Gleisbögen besser anpassen können, was den Abrieb der Räder verringert. Zur Vermeidung von Stromschäden an den Radsatzwälzlagern ist es wünschenswert, daß die Lenker aus einem elektrisch nicht leitenden Werkstoff bestehen oder aber daß sie nicht leitend am Radsatz gelagert werden. Aus Komfortgründen sollten sie zudem eine hohe Dämpfung aufweisen, um die Weiterleitung von Körperschall aus dem Radsatz in das Fahrwerk und damit in den Wagenkasten soweit wie möglich zu unterbinden. Aus der EP 0 363 573 A2 ist ein Radsatzlenker mit einem Faserverbundbauteil für das Drehgestell eines Schienenfahrzeuges bekannt, der zur Führung der Radsatzachsen blattfederartig ausgebildet ist. Zur Übertragung von Quermomenten ist der Lenker an Endabschnitten einerseits am Radsatzlagergehäuse und andererseits am Drehgestellrahmen form- und kraftschlüssig befestigt. Der sich entlang einer horizontalen Bauteil-Längsachse erstreckende Mittelabschnitt des Faserverbundbauteils weist einen- konstanten, in Vertikalrichtung flach ausgebildeten Querschnitt nach Art einer Blattfeder auf. Das Faserverbundbauteil des Lenkers ist so vertikal biegeelastisch, jedoch hochgradig quer- und längssteif. Dieser bekannte Radsatzlenker weist keinen rotatorischen Freiheitsgrad zwischen Lenker und Lagergehäuse auf, wodurch das Radlagergehäuse mit unerwünschten Biegebelastungen, die insbesondere bei Hochgeschwindigkeitsschienenfahrzeugen große Werte annehmen, beaufschlagt wird.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Lenker der eingangs genannten Art zu schaffen, der einen Drehfreiheitsgrad zwischen Lenker und Gehäuse des Radlagers aufweist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Lenker gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 , bei dem der Lenker, vorzugsweise im Mittelabschnitt, mindestens ein integriertes Biegegelenk mit vertikaler Biegeachse aufweist. Je nach Anforderung können zwei oder mehrere voneinander beabstandete Biegegelenke mit vertikalen Biegeachsen vorgesehen. sein, vorzugsweise weist .der erfindungsgemäße Lenker nur ein einziges . . solches Biegegelenk auf. Dadurch wird ein rotatorischer Freiheitsgrad zwischen Lenker und Radlagergehäuse realisiert, ohne ein zusätzliches Gelenk in differenzieller Bauweise anbringen zu müssen. Das Biegegelenk kann - den Erfordernissen entsprechend - an über der Längserstreckung des Lenkers beliebiger Position angebracht sein. Durch die als einstückiges Faser-Kunststoff-Verbundteil vorgesehene Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lenkers ist die Möglichkeit gegeben, über die Geometrie die Steifigkeiten des Radsatzlenkers gezielt einzustellen. Dadurch kann die Anbindung der Radsätze an den Fahrgestellrahmen mit definierter, in engen Toleranzen reproduzierbarer und nahezu temperaturunabhängiger Steifigkeit erfolgen. Dies wiederum erlaubt die Steigerung der Reisegeschwindigkeit bei hohem Sicherheitsstandard und geringem Radverschleiß. Der Lenker kann so ausgeführt werden, daß er für die Dauer der Betriebszeit des Schienenfahrzeugs als betriebsfest gelten kann und im Gegensatz zu Lenkern, deren rotatorischer Freiheitsgrad durch eine Gummibuchse realisiert ist, verschleißfrei und muß nicht kontinuierlich gewartet oder sogar in regelmäßigen Zeitabständen gewechselt werden. Durch die Verwendung von Glasfaser-Kunststoff- Verbund 'wird automatisch die wünschenswerte elektrische Isolation zur Vermeidung von Stromschäden an den Wälzlagern der Radsätze erreicht. Faser-Kunststoff-Verbund verfügt im Vergleich zu Stahl über eine wesentlich höhere Werkstoffdampfung, wodurch der erfindungsgemäße Lenker eine Weiterleitung von Körperschall aus dem Radsatz in das Fahrwerk und damit in den Wagenkasten weitestgehend unterbindet und damit den Fahrkomfort erhöht.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist insbesondere der Mittelabschnitt des Lenkers wenigstens einen Teilabschnitt mit sich zum Biegegelenk hin verjüngendem Querschnitt auf. Dadurch wird der Effekt der Biegeweichheit in vertikaler Richtung verstärkt. Die Verjüngung des Querschnitts kann entlang der Längsachse des Lenkers entsprechend dem Biegemomentenverlauf durch zunehmende Verschmalerung der horizontalen Breite erfolgen. Zusätzlich oder alternativ kann auch die vertikale Dicke des Querschnitts in Richtung Biegegelenk zunehmend verringert werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Biegegelenk zwischen zwei Teilabschnitten mit gegenläufig sich verjüngenden Querschnitten angeordnet. Bevorzugt ist in dieser Ausführungsform das Biegegelenk in der Mitte des Lenkers plaziert. In dieser Konfiguration wird der Lenker in vorteilhafter Weise symmetrisch verformt und zwar sowohl bei vertikaler Lastübertragung in S-Form als auch bei horizontaler Querlast in V- Form.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Biegegelenk als horizontale Einschnürung im Querschnitt des Lenkers ausgebildet. Durch die Einschnürung des Lenkerquerschnitts wird auf besonders einfache Weise ein Bereich größerer
Biegeweichheit um eine vertikale Biegeachse und damit ein Biegegelenk mit vertikaler Biegeachse in den Lenker integriert. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Querschnitt des Lenkers im Bereich des Biegegelenkes wenigstens teilweise in horizontaler Querrichtung flach ausgebildet. Hierdurch kann dem horizontal eingeschnürten Querschnitt des Biegegelenks zusätzliche in vertikale Richtung ausgedehnte Querschnittsfläche wieder hinzugefügt werden, um die Knickgefahr im Bereich des Gelenks beim Übertragen von'
Längskräften zu vermindern.
Vorzugsweise ist als Werkstoff für den Lenker Glasfaser-Kunststoff-Verbund mit überwiegend unidirektional in Richtung der Lenker-Längsachse verlaufenden Fasern vorgesehen. Dieser Werkstoff, beispielsweise mit E-Glasfasern, eignet sich besonders gut, da er bei niedriger Steifigkeit eine sehr hohe Ermüdungsfestigkeit bietet. Über die Ausrichtung des Faserverlaufs wird den unterschiedlichen Anforderungen an die Steifigkeit in die verschiedenen Raumrichtungen Rechnung getragen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Mittelabschnitt des Lenkers schubaufnehmende Schichten mit sich in einer horizontalen Ebene unter einem Winkel von + 5° bis ± 60° zur Längsachse kreuzenden Fasern auf. In einem solchen Fall ist es günstig, das Biegegelenk in der Lenkermitte zu platzieren und mit soviel Querschnitt auszustatten, daß Stabilitätsversagen durch Knicken ausgeschlossen ist. Hierdurch kann der Lenker auch hohe, in Längsrichtung wirkende Druckkräfte aufnehmen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die Endabschnitte des Lenkers überwiegend unidirektional in Richtung der Längsachse verlaufende Fasern und der Mittelabschnitt überwiegend sich in einer vertikalen Ebene unter einem Winkel von ± 5° bis ± 60° zur Längsachse kreuzende Fasern auf. Durch diese Maßnahme wird ebenfalls der Mittelabschnitt des Lenkers verstärkt, so daß er eine erhöhte vertikale Biegesteifigkeit aufweist.
Vorteilhafterweise ist die vertikale Biegesteifigkeit des Lenkers im Bereich des
Biegegelenks größer als in anderen Lenkerbereichen. Dadurch kann das Biegegelenk mit entsprechend geringerem Querschnitt ausgeführt, also beispielsweise in horizontaler Querrichtung stärker eingeschnürt, werden.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist im Kern des Lenkers mindestens eine in Richtung der Längsachse verlaufende, geschlossene Torsionsröh e aus Faserschichten mit sich unter einem Winkel "von ± 5° bis"± 60° zur Längsachse kreuzenden Fasern angeordnet; außerdem weist der Lenker außerhalb des Kerns überwiegend in Richtung der Längsachse verlaufende Fasern auf. Durch den Einschluß einer Röhre in den Lenkerquerschnitt werden außer den Quer- und Längssteifigkeiten die Verdrehsteifigkeit um die Längsachse des Lenkers erhöht und damit die Belastbarkeit und Integrität des Radsatzlenkers insgesamt verbessert.
In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Kern des Lenkers durchgehend vom einen Endabschnitt zum anderen hochfeste R-Glasfasem oder S-Glasfasem oder hochfeste oder hochsteife Kohlenstoff-Fasern auf. Bei ansonsten vorzugsweise verwendeten E-Glasfasem wird durch diese Maßnahme der Lenkerquerschnitt durch den Ersatz der Glasfasern durch hochfeste oder hochsteife Fasern besonders gegen Längszug- oder -druckkräfte verstärkt.
In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind an den Endabschnitten keilförmige Aufdickungen angeformt. Hierdurch wird die Krafteinleitung gegen Herausziehen des Lenkers aus der rahmen- oder lagerseitigen Einspannung zusätzlich durch einen Formschluß gesichert. Nach eine alternativen Ausführungsform der Erfindung sind an den Endabschnitten Befestigungsschlaufen angeformt. Ein Doppelschlaufenanschluß eignet sich beispielsweise hervorragend zur Aufnahme von Seitenkräften für eine momentenfeste Anbindung des Lenkers an Radsatz und Fahrwerksrahmen.
Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung werden im folgenden anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Lenkers beschrieben, in deren FIG. 1 einen erfindungsgemäßen Lenker in seiner Einbauumgebung,
FIG. 2 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lenkers in perspektivischer Ansicht und
FIG. 3 einen Endabschnitt eines erfindungsgemäßen Lenkers in einer anderen \
Ausführungsform als in FIG. 2
dargestellt ist.
Das Fahrwerk oder Drehgestell eines Schienenfahrzeugs weist gemäß FIG. 1 zur Führung eines Radsatzes auf beiden Seiten des Fahrwerks zwei parallel übereinander angeordnete Lenker 1 auf, die einerseits am Rahmen 2 des Fahrwerks und andererseits am Gehäuse 3 des Radlagers angebunden sind. In den als Wälzlager ausgebildeten Radlagern sind die Achsen der Räder 4 des Radsatzes gelagert. Der Rahmen 2 stützt sich über eine als
Schraubenfeder ausgebildete Primärfeder 5 auf dem Radsatz ab. Parallel zur Primärfeder 5 ist ein Schwingungsdämpfer 6 angeordnet, die zusammen die vertikale Federbewegung des Rahmens 2 relativ zum Radsatz des Schienenfahrzeugs charakterisieren. Die Parallelanordnung der Lenker 1 hat den Vorteil, daß eine zusätzliche Biegebelastung der Primärfederung 5 verhindert wird. Die Lenker 1 sind an den Enden momentenfest eingespannt. Die Spannkräfte werden über Spannringe 7 aus Faser-Verbund-Werkstoff aufgebracht, die auf die Enden der zwei übereinander angeordneten Lenker 1 wirken. Die Lenker 1 werden auf zwischen diese mittig angeordnete Stahlklötze 8 über Verschraubungen 9 einerseits am Gehäuse 3 des Radlagers und andererseits über eine Konsole 10 am Rahmen 2 des Fahrwerks festgeklemmt. Bei parallel geführter Absenkung einer der beiden Lenkereinspannungen ergibt sich eine S-förmige Verformung des gesamten Lenkers 1. Die Längsachse der Lenker 1 ist etwa in Fahrtrichtung X ausgerichtet. Bis auf den mittlersten Abschnitt ist der Querschnitt in vertikale Richtung Z flach ausgebildet, da der Lenker 1 in Richtung der Wageneinfederung möglichst biegeweich sein soll. Gemäß FIG. 2 weist der Lenker 1 zwei Endbereiche 11 und 1 1 ' zur Anbindung an Radsatz und Rahmen 2 des Fahrwerks sowie einen dazwischen angeordneten Mittelabschnitt 12 auf. Entlang der Längsachse 13 des Lenkers 1 , die parallel zur Fahrtrichtung X ausgerichtet ist, ist im Mittelabschnitt 12 ein Biegegelenk 14 mit einer in vertikale Richtung Z verlaufenden Biegeachse 15 angeordnet. Das Biegegelenk 14 ist als horizontale EinschnürungJ 6 mit in horizontaler Querrichtung Y abgeflachtem Querschnittausgebildet. Dadurch entsteht im Bereich des Biegegelenks 14 die um die Biegeachse 15 erforderliche Biegeweichheit und gleichzeitig ein sich in der X-Z-Ebene erstreckender, für eine hohe Längssteifigkeit des Lenkers 1 ausreichend großer Querschnitt. Auf beiden Seiten des Biegegelenks 14 schließen sich in Längsrichtung 13 Teilabschnitte 17 und 17' an, in welchen der Lenker 1 einen sich in Richtung des Biegegelenks 14 hin verjüngenden Querschnitt aufweist. Die Querschnittsverjüngung ist dabei durch eine sowohl in Z- Richtung als auch in Y-Richtung abnehmende Bauteilstärke entsprechend dem im Betrieb auftretenden Biegemomentenverlauf erreicht. An den Endabschnitten 1 1 und 11 ' sind keilförmige Aufdickungen 18 und 18' angeformt, so daß die momentenfeste Einspannung des Lenkers 1 nicht nur durch einen Spannring-bedingten Kraftschluß, sondern zusätzlich durch einen Formschluß erzielt wird.
Alternativ können nach FIG. 3 am Endbereich 11 des Lenkers 1 zwei Befestigungsschlaufen 19 angeformt werden. Dieser Doppelschlaufenanschluß eignet sich besonders zur Aufnahme von Quer- oder Seitenkräften und den daraus resultierenden Biegemomenten.

Claims

Patentansprüche
1. Lenker aus Faser-Kunststoff-Verbund zur Führung eines Radsatzes in einem Fahrwerk 5 eines Schienenfahrzeuges, insbesondere Hochgeschwindigkeits-Schienenfahrzeuges, der
_ zwei Endabschnitte (1 1 , 1 1 ") zur momentenfesten Anbindung des Lenkers (1 ) einerseits am Radsatz und andererseits am Rahmen (2) des Fahrwerks und einen dazwischen angeordneten Mittelabschnitt (12) mit einer etwa in Fahrtrichtung (X) ausgerichteten Längsachse (13) und mit wenigstens teilweise in vertikaler Richtung (Z) flach 10 ausgebildeten Querschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Lenker (1) mindestens ein integriertes Biegegelenk (14) mit vertikaler Biegeachse (15) aufweist.
2. Lenker nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelabschnitt (12) wenigstens einen Teilabschnitt (17, 17') mit sich zum Biegegelenk (14) hin verjüngendem
15 Querschnitt aufweist.
3. Lenker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Biegegelenk (14) zwischen zwei Teilabschnitten (17, 17') mit gegenläufig sich verjüngenden Querschnitten angeordnet ist.
.0
4. Lenker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Biegegelenk (14).als horizontale Einschnürung (16) im Querschnitt des Lenkers ausgebildet ist.
>5 5. Lenker nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
Querschnitt des Lenkers (1 ) im Bereich des Biegegelenks (14) wenigstens teilweise in horizontaler Querrichtung (Y) flach ausgebildet ist.
6. Lenker nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Werkstoff ιo für den Lenker (1 ) Glasfaser-Kunststoff-Verbund mit überwiegend unidirektional in Richtung der Längsachse (13) verlaufenden Fasern vorgesehen ist.
7. Lenker nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelabschnitt (1 2) des Lenkers (1 ) schubaufnehmende Schichten mit sich unter einem Winkel von + 5° bis + 60° zur Längsachse (13) kreuzenden Fasern aufweist.
8. Lenker nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Endabschnitte (1 1 , 1 1 ') des Lenkers (1 ) überwiegend unidirektional in Richtung der Längsachse (13) verlaufende Fasern und der Mittelabschnitt (12) überwiegend sich unter einem Winkel von ± 5° bis ± 60° zur Längsachse (13) kreuzende Fasern aufweisen.
9. Lenker nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikale Biegesteifigkeit des Lenkers (1 ) im Bereich des Biegegelenks (14) größer als in anderen Lenkerbereichen ist.
10. Lenker nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Kern des Lenkers (1 ) mindestens eine in Richtung der Längsachse (13) verlaufende, geschlossene Torsionsröhre aus Faserschichten mit sich unter einem Winkel von + 5° bis ± 60° zur Längsachse (13) kreuzenden Fasern angeordnet ist und der Lenker (1 ) außerhalb des Kerns überwiegend in Richtung der Längsachse (13) verlaufende Fasern aufweist.
1 1 . Lenker nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern des Lenkers (1 ) durchgehend vom einen Endabschnitt (1 1 ) zum anderen Endabschnitt (1 1 ') hochfeste R-Glasfasem oder S-Glasfasem oder hochfeste oder hochsteife Kohlenstoff- Fasern aufweist.
1 2. Lenker nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, daß an den Endabschnitten (1 1 , 1 1 ') keilförmige Aufdickungen (1 8, 1 8') angeformt sind.
13. Lenker nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß an den Endabschnitten (1 1 ) Befestigungsschlaufen (19) angeformt sind.
EP01999503A 2000-12-05 2001-12-01 Radsatzlenker Expired - Lifetime EP1339594B1 (de)

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DE10060408 2000-12-05
DE10060408A DE10060408A1 (de) 2000-12-05 2000-12-05 Radsatzlenker
PCT/EP2001/014059 WO2002046018A1 (de) 2000-12-05 2001-12-01 Radsatzlenker

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Publication Number Publication Date
EP1339594A1 true EP1339594A1 (de) 2003-09-03
EP1339594B1 EP1339594B1 (de) 2004-10-06

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ID=7665862

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