EP2176112B1

EP2176112B1 - Kastenabstützung mit variabler drehhemmung

Info

Publication number: EP2176112B1
Application number: EP08759654A
Authority: EP
Inventors: Stefan Flicker; Gerhard Kaserer
Original assignee: Siemens AG Oesterreich
Current assignee: Siemens AG Oesterreich
Priority date: 2007-07-17
Filing date: 2008-05-16
Publication date: 2012-01-04
Anticipated expiration: 2028-05-16
Also published as: US20100199878A1; EP2176112A1; ATE539941T1; AT505677A2; AT505677A3; CA2693864A1; CA2693864C; WO2009010322A1

Abstract

In einem Schienenfahrzeug mit einem Wagenkasten (5) und einem Drehgestell (1), das einen Drehgestellrahmen (2) zur Aufnahme von Rädern bzw. Radsätzen und einen mit dem Drehgestellrahmen verbundenen Träger (3) zum Abstützen eines Wagenkastens aufweist, wirkt ein zwischen dem Träger und dem Wagenkasten befestigtes Bremsmittel, z.B. eine Reibfläche (6), dahin gehend, zur Laufstabilisierung einer Drehbewegung zwischen Wagenkasten und Drehgestell dissipativ eine Gegenkraft entgegenzusetzen. Ein Vorspannmittel (7), z.B. ein hydraulischer Stempel, prägt auf das Bremsmittel (6) eine einstellbare Vorspannung bzw. Anpresskraft ein, wobei vorzugsweise die Vorspannung während des Fahrbetriebs des Schienenfahrzeugs über eine Steuerung (8) steuerbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug mit einem Wagenkasten und einem Drehgestell, das einen Drehgestellrahmen zur Aufnahme von Rädern bzw. Radsätzen und einen mit dem Drehgestellrahmen verbundenen Träger zum Abstützen eines Wagenkastens aufweist, und mit einem Bremsmittel, das dazu eingerichtet ist, einer Drehbewegung zwischen Wagenkasten und Drehgestell dissipativ eine Gegenkraft entgegenzusetzen, wie z.B. in EP-A1-0054760 .
Bremsmittel dieser Art werden dazu verwendet, die Laufstabilität von Fahrzeugen mit Drehgestellen zu verbessern. Ein herkömmlicher Ansatz, um ein Schlingern des Wagenkastens zu unterdrücken sind Dämpfer, insbesondere hydraulische Dämpfer, die zwischen Wagenkasten und Drehgestell angebracht werden. Oftmals - besonders im Nahverkehrbereich - ist es jedoch aus Platzgründen nicht möglich, die gewünschte Laufstabilität auf diese Art zu erreichen. In diesem Fall werden Reibplatten auf einer Traverse des Drehgestellrahmens angeordnet, die zwischen dem Wagenkasten und dem Drehgestell wirken. Diese Reibplatten hemmen dissipativ eine Drehbewegung des Drehgestells gegenüber dem Wagenkasten.
Nachteilig ist hierbei, dass die auf das Drehgestell wirkende anteilige Wagenkasten-Masse über die Reibplatten abgestützt wird. Die sich einstellende Reibkraft hängt somit direkt vom Gewicht des Wagenkastens ab. Dies bewirkt häufig eine unerwünschte Größe der Reibkraft, meist ist der Ausdrehwiderstand zwischen Drehgestell und Wagenkasten bei einer Bogenfahrt unerwünscht hoch. Zusätzlich ergeben sich Nachteile hinsichtlich Verschleißes sowie eine Verschlechterung der Entgleisungssicherheit.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Einbringung der Reibkraft zu verbessern und die genannten Nachteile zu überwinden.
Diese Aufgabe wird von einem Schienenfahrzeug der eingangs genannten Art gelöst, bei welchem erfindungsgemäß das Bremsmittel Zwischen dem Träger und dem Wagenkasten lefestigt ist und wirkt und ein Vorspannmittel zum Einprägen einer einstellbaren Vorspannung aufweist, wobei die Vorspannung vorzugsweise während des Fahrbetriebs des Schienenfahrzeugs steuerbar ist.
Durch diese Lösung wird es auf einfache und doch effiziente Weise ermöglicht, den Ausdrehwiderstand eines Drehgestells den Fahrbedingungen optimal anzupassen. Bei Bedarf kann auch ein Einstellen der Vorspannung während des Fahrbetriebs vorgesehen sein. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Bremsmittel seitens des Trägers und des Wagenkastens jeweils zumindest eine horizontal liegende Reibfläche auf, die außerhalb der Achse der Drehbewegung zwischen Wagenkasten und Drehgestell angeordnet ist, wobei die Reibflächen des Trägers und des Wagenkastens mit einer durch das Vorspannmittel einstellbarer Anpresskraft gegeneinander pressbar sind. Hierbei ist es besonders günstig, wenn das Vorspannmittel einen hydraulischen Stempel aufweist, der die Reibflächen mit einstellbarer Anpresskraft gegeneinander presst.
Vorzugsweise kann der Träger mit dem Drehgestellrahmen starr oder zumindest drehfest in Bezug auf Drehungen um eine vertikale Achse verbunden sein.
Um den Ausdrehwiderstand auf die Eigenheiten des Fahrbetriebs anpassen zu können, ist eine Weiterbildung von Vorteil, bei der eine zugeordnete Steuerungseinrichtung für das Vorspannmittel die Vorspannung (bzw. die Anpresskraft) während des Fahrbetriebs des Schienenfahrzeugs steuert. Hierbei ist es von besonderem Vorteil, wenn die Steuerung die Vorspannung in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs steuert. Zudem kann die Vorspannung auf Null gesteuert werden, wenn die Geschwindigkeit unter einen vorgebbaren Grenzwert fällt.
Im Folgenden wird die Erfindung samt weiteren Vorzügen anhand eines nicht einschränkenden Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. Die Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: das Drehgestell eines Eisenbahnwagens in einer Längsschnittansicht;
Fig. 2: eine dazugehörende Aufsicht; sowie
Fig. 3: ein Beispiel einer Charakteristik einer Geschwindigkeits-abhängigen Steuerung der Anpresskraft.

In den Figuren ist der Fahrwerkaufbau eines Eisenbahnwagens gezeigt, in dem die Erfindung realisiert ist. Fig. 1 ist eine Schnittansicht längs der vertikalen Mittelebene des Eisenbahnwagens (in Fig. 2 als strichpunktierte Linie m dargestellt), während die Fig. 2 eine Aufsicht bei entferntem Wagenkasten wiedergibt.
Das Fahrwerk des gezeigten Ausführungsbeispiels ist als Drehgestell 1 mit einem Drehgestellrahmen 2 und einer auf diesem angeordneten Traverse 3 realisiert. Die Traverse 3 trägt einen Rollkranz 4, auf dem der Wagenkasten 5 um die vertikal verlaufende Achse A drehbar gelagert ist. Auf diese Weise stützt sich das Gewicht des Wagenkastens 5 über die Traverse 3 ab.
Zwischen der Traverse 3 und dem Wagenkasten 5 sind, vorzugsweise außerhalb des Bereichs des Rollkranzes 4, zwei Reibelemente 6 angebracht. Diese Reibelemente 6 sind beispielsweise als aus Kunststoff geformte, mit der Traverse 3 verbundene Reibflächen ausgebildet und wirken gegen die als Reibplatten (z.B. aus rostfreiem Stahl) ausgeführte Unterseite des Wagenkastens 5. In einer Variante können auch auswechselbare Reibplatten an der Wagenkasten-Unterseite angebracht sein.
Um die durch die Reibelemente 6 erzielte Reibkraft besser an die Gegebenheit des Fahrvorgangs, wie Fahrgeschwindigkeit und/oder Fahrstrecke, einstellen zu können, können die Reibelemente 6 mittels eines hydraulischen Stempels 7 gegen die Reibplatten gedrückt werden. Die Anpresskraft, mit der dies geschieht, kann über eine hydraulische Steuerung 8 eingestellt werden. Der Stempel 7 ist auf der Traverse 3 montiert und trägt die beiden Reibelemente 6.
Vorteilhafter Weise kann die hydraulische Steuerung 8 die Anpresskraft in Abhängigkeit von dem Fahrverhalten, insbesondere der Geschwindigkeit, des Schienenfahrzeugs regeln. Die Steuerung ist in Fig. 1 lediglich symbolisch gezeigt; es ist klar, dass die Steuerung mit der übrigen Wagenelektronik in einem Kompartiment z.B. im Wagenkasten untergebracht sein wird.
Ein Beispiel einer durch die Steuerung 8 implementierten Steuercharakteristik ist in Fig. 3 gezeigt. Beispielsweise kann die Anpresskraft F, die bei höheren Geschwindigkeiten auf einen Maximal- oder Endwert Fo eingestellt wird, bei geringeren Geschwindigkeiten v, die besonders beim Durchfahren von Gleisbögen (Kurven) auftreten, geringer eingestellt werden oder unterhalb einer Grenzgeschwindigkeit v₁ sogar ganz auf Null geregelt werden. Dadurch kann beim Durchfahren von Gleisbögen ein geringerer Ausdrehwiderstand realisiert werden, der das Durchfahren der Kurve erleichtert. Der Maximalwert Fo der Anpresskraft wird in Hinblick auf eine erzielte Reibkraft eingestellt, deren Wert bzw. Größenordnung herkömmlichen Lösungen mit Reibplatten entspricht.
Anstelle mittels eines hydraulischen Stempels kann die Anpresskraft auch elektromechanisch aufgebracht werden. In einer vereinfachten Variante kann anstelle des hydraulischen Stempels 7 ein einstellbares mechanisches Federelement, vorzugsweise ein Tellerfeder-Paket, verwendet werden.
Durch die hydraulische oder elektromechanische Steuerung ist eine gewünschte Reibkraft über die Anpresskraft ohne besonderen Aufwand während des Betriebs einstellbar, und eine individuelle Anpassung an Besonderheiten des Fahrbetriebs (Last, Geschwindigkeit, etc.) ist einfach zu bewerkstelligen.

Claims

Schienenfahrzeug mit einem Wagenkasten (5) und einem Drehgestell (1), das einen Drehgestellrahmen (2) zur Aufnahme von Rädern bzw. Radsätzen und einen mit dem Drehgestellrahmen verbundenen Träger (3) zum Abstützen eines Wagenkastens aufweist, und mit einem Bremsmittel (6), das dazu eingerichtet ist, einer Drehbewegung zwischen Wagenkasten und Drehgestell dissipativ eine Gegenkraft entgegenzusetzen,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Bremsmittel (6) zwischen dem Träger und dem Wagenkasten befestigt ist und wirkt und ein Vorspannmittel (7) zum Einprägen einer einstellbaren Vorspannung aufweist.
Schienenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsmittel (6) seitens des Trägers und des Wagenkastens jeweils zumindest eine horizontal liegende Reibfläche aufweist, die außerhalb der Achse (A) der Drehbewegung zwischen Wagenkasten und Drehgestell angeordnet ist,
wobei die Reibflächen des Trägers und des Wagenkastens mit einer durch das Vorspannmittel (7) einstellbarer Anpresskraft gegeneinander pressbar sind.
Schienenfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspannmittel einen hydraulischen Stempel aufweist, der die Reibflächen mit einstellbarer Anpresskraft gegeneinander presst.
Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (3) mit dem Drehgestellrahmen (2) starr oder zumindest drehfest in Bezug auf Drehungen um eine vertikale Achse verbunden ist.
Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, , gekennzeichnet durch eine zugeordnete Steuerung (8) für das Vorspannmittel, mittels der die Vorspannung während des Fahrbetriebs des Schienenfahrzeugs steuerbar ist.
Schienenfahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung die Vorspannung in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit (v) des Schienenfahrzeugs steuert.
Schienenfahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung dazu eingerichtet ist, die Vorspannung auf Null zu steuern, wenn die Geschwindigkeit unter einen vorgebbaren Grenzwert liegt.