EP2353962A1 - Fahrwerksanordnung für ein Schienenfahrzeug - Google Patents

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Publication number
EP2353962A1
EP2353962A1 EP10000976A EP10000976A EP2353962A1 EP 2353962 A1 EP2353962 A1 EP 2353962A1 EP 10000976 A EP10000976 A EP 10000976A EP 10000976 A EP10000976 A EP 10000976A EP 2353962 A1 EP2353962 A1 EP 2353962A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hydraulic
spring
emergency
chassis
bogie
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10000976A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christoph Alexander Holtgrewe
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.)
Stadler Bussnang AG
Original Assignee
Stadler Bussnang AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stadler Bussnang AG filed Critical Stadler Bussnang AG
Priority to EP10000976A priority Critical patent/EP2353962A1/de
Publication of EP2353962A1 publication Critical patent/EP2353962A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • B61F5/02—Arrangements permitting limited transverse relative movements between vehicle underframe or bolster and bogie; Connections between underframes and bogies
    • B61F5/14—Side bearings
    • B61F5/148—Side bearings between bolsterless bogies and underframes
    • 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
    • B61F5/02—Arrangements permitting limited transverse relative movements between vehicle underframe or bolster and bogie; Connections between underframes and bogies
    • B61F5/14—Side bearings
    • B61F5/144—Side bearings comprising fluid damping devices
    • 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
    • B61F9/00—Rail vehicles characterised by means for preventing derailing, e.g. by use of guide wheels

Definitions

  • the present invention relates to a chassis assembly for a rail vehicle, a rail vehicle with such a chassis assembly and an emergency spring arrangement for such a chassis assembly according to the preambles of the independent claims.
  • the emergency support of the vehicle chassis takes place via a central emergency spring.
  • the vertical power flow from the vehicle chassis to the drive or bogie is centered, which makes additional structural elements on the vehicle chassis and the drive or bogie frame required. These structural elements make the production of the rail vehicle more expensive and lead to an increased vehicle weight.
  • a first aspect of the invention relates to a track assembly for a rail vehicle, comprising a drive or bogie, an air suspension system, and an emergency suspension system.
  • the drive or bogie has a frame which is preferably resiliently supported on at least one wheelset.
  • the air suspension system has air spring assemblies disposed on top of the frame of the drive or bogie for resiliently supporting a railcar chassis on that frame.
  • the emergency suspension system comprises two emergency spring arrangements respectively assigned to one of the two wheel sides of the drive or bogie and arranged on the upper side of the frame of the drive or bogie, for resiliently supporting the rail vehicle chassis on the frame in the event of failure of the air suspension system.
  • Each of the emergency spring arrangements has a hydraulic chamber with variable volume and is designed such that its support height in the compression direction can be increased by supplying hydraulic fluid to the hydraulic chamber and can be reduced by displacing hydraulic fluid from the hydraulic chamber.
  • the hydraulic chambers of the two emergency spring arrangements are connected to one another hydraulically via a connecting line to form a hydraulic circuit, so that, with different load on the emergency spring arrangements of the emergency spring system, an exchange of hydraulic fluid between the hydraulic chambers of the two emergency spring arrangements can take place, with a reduction of the support height of the higher loaded emergency spring arrangement and an increase in the support height of the less loaded emergency spring arrangement.
  • each emergency spring arrangement on an emergency spring element and a hydraulic support element which serves to initiate the abmodalen support forces in the emergency spring element in case of failure of the air suspension system.
  • the emergency spring element and the hydraulic support element are arranged in this embodiment with respect to the power flow in series and transmit the support forces directly to each other.
  • the hydraulic support element forms the hydraulic chamber and is designed such that its support height can be increased in the compression direction of the emergency spring element by supplying hydraulic fluid to its hydraulic chamber and can be reduced by displacing hydraulic fluid from its hydraulic chamber.
  • This chassis arrangement has the advantage that practically a "floating" coupling of a vehicle chassis to the emergency suspension system becomes possible, which corresponds to an inclination of the drive or bogie virtually no resistance to the vehicle chassis within the limited by the end positions of the support elements inclination.
  • the hydraulic support elements are preferably designed as hydraulic piston-cylinder units (also referred to as hydraulic cylinders). Such support elements are commercially available in various dimensions.
  • the emergency spring arrangements for at least partially providing the emergency spring forces each have an elastomeric spring element.
  • Such spring elements have the advantage that they are inexpensive, low-maintenance and reliable and also have some internal damping.
  • the emergency spring arrangements are each designed such that the elastomer spring element forms a boundary wall of the hydraulic chamber, so that hydraulic fluid is displaced from the hydraulic chamber during compression of the elastomer spring element and that when supplying hydraulic fluid into the hydraulic chamber Elastomer spring element is deflected against the intended compression direction.
  • This chassis arrangement has the advantage that the roll stiffness of the emergency suspension system in the region of the central position is very low and typically increases with increasing inclination, via the hydraulic coupling, the restoring forces of the deflected by supplying hydraulic fluid to its hydraulic chamber against the compression direction Elastomerfederelements on the unloaded wheel side contribute to the support of the elastomeric spring element on the loaded wheel side.
  • the Notfederan glovesen the emergency suspension system are designed such that the per millimeter Abstützungs Willnver Sung displaced from the hydraulic chamber or the hydraulic chamber to be supplied Hydraulic fluid volume is equal in both hydraulic chambers.
  • a symmetrical behavior with respect to the change of the support height can be achieved and thus a symmetrical inclination behavior.
  • the hydraulic circuit formed by the two hydraulic chambers and the connecting line is connected to a pressure source for providing a static overpressure in this hydraulic circuit.
  • a pressure source for providing a static overpressure in this hydraulic circuit.
  • an advantageously adjustable throttle element is arranged, for generating a hydraulic resistance when flowing through the connecting line.
  • the air suspension system has two each associated with one of the two wheel sides of the drive or bogie air spring assemblies, the emergency spring arrangements of the emergency suspension system are preferably each disposed within the air spring assemblies of the air suspension system. This results in the advantage that no additional space for the emergency spring arrangements must be provided and they are also protected from environmental influences.
  • the air spring assemblies of the air spring system are each constructed such that they have an air spring element, which is supported on a preferably designed as a layer spring support member on the frame of the drive or bogie.
  • the emergency spring assemblies of the emergency suspension system are respectively disposed within the air spring assemblies of the air suspension system
  • the emergency spring assemblies of the emergency suspension system respectively over the support member of the air spring assembly, within which they are arranged on the frame of the drive or bogie.
  • the air suspension system and the emergency suspension system use identical force introduction points, which can simplify the structure of the bogie frame and / or the vehicle chassis to be supported on the landing gear assembly.
  • the frame of the drive or bogie is supported by spring arrangements, such as e.g. via a coil spring assembly or an air spring assembly, spring on the wheelset or the wheelsets of the drive or bogie from.
  • spring arrangements such as e.g. via a coil spring assembly or an air spring assembly, spring on the wheelset or the wheelsets of the drive or bogie from.
  • a second aspect of the invention relates to a rail vehicle with a vehicle chassis, which is supported on one or more landing gear assemblies according to the first aspect of the invention.
  • a third aspect of the invention relates to an emergency spring arrangement for the landing gear assembly according to the first aspect of the invention.
  • the emergency spring arrangement comprises a preferably push-soft elastomeric spring element for providing a spring force and a hydraulic chamber for receiving a hydraulic fluid, wherein the elastomeric spring element forms a boundary wall of the hydraulic chamber, such that hydraulic fluid is displaced from the hydraulic chamber when the hydraulic spring element is filled with hydraulic fluid during compression of the elastomeric spring element and the elastomeric spring element is deflected counter to the compression direction when additional hydraulic fluid is supplied into the hydraulic chamber.
  • Such emergency suspension arrangements are preferred commercial goods and, as has already been explained in more detail above under the first aspect of the invention, the construction of inventive chassis assembly in which the roll stiffness of the emergency suspension system in the region of the central layer is very low and increases with increasing inclination.
  • Fig. 1 shows, highly schematically, a section through a first rail vehicle according to the prior art in the area of a bogie designed as the same chassis transverse to the direction of travel.
  • the bogie comprises a wheel set 1, on which the bogie frame 2 is supported by primary springs 3. Hydraulic dampers (not shown) are usually arranged parallel to the primary springs 3.
  • the secondary suspension 5, 6 is arranged, by means of which the vehicle chassis 4 is supported on the bogie frame 2.
  • the secondary suspension 5, 6 comprises, per wheel side, an air spring arrangement with an air spring bellows 5, which is supported on the bogie frame 2 via a layer spring 6.
  • an emergency spring 8 is arranged, which is supported on the bogie frame 2 and forms a Notfedersystem which carries the vehicle chassis 4 in case of failure of the air suspension.
  • Fig. 2 shows, also highly schematized, a cut like Fig. 1 by a second rail vehicle according to the prior art.
  • This rail vehicle differs from the one in Fig. 1 shown rail vehicle in that its emergency suspension system is not formed by central emergency springs, but of cone-elastomer springs 7, which are arranged within the air spring assemblies and are also supported on the bogie frame 2 via the layer spring 6.
  • the vehicle chassis is supported by the cone elastomer springs 7 and the layered springs 6 arranged underneath.
  • Fig. 3 shows a highly schematic representation of a bogie frame with air suspension system and emergency suspension system of a first inventive suspension arrangement in a ground state.
  • the wheel sets of the bogie and any primary suspension are not shown.
  • the air suspension system comprises an air spring arrangement per wheel side for supporting a vehicle chassis (not shown) in air spring operation, which is formed by an air spring bellows 5, which is supported on the bogie frame 2 via a layer spring 6.
  • the emergency suspension system comprises per wheel side emergency spring arrangement 9 for supporting the vehicle chassis in case of failure of the air suspension, which is disposed within the respective air spring assembly 5, 6 and is also supported on the laminated spring 6.
  • the emergency spring arrangements 9 each comprise an elastomer spring element 10 for providing a spring force and a hydraulic chamber 11 filled with hydraulic fluid, which is delimited by the elastomer spring element 10.
  • the hydraulic chambers 11 of the two emergency spring arrangements 9 are connected to one another via a hydraulic line 12 so that in each case upon compression of the elastomer spring element 10 the emergency spring arrangement 9 displaces hydraulic fluid from its hydraulic chamber 11 on one wheel side and via the connecting line 12 of the hydraulic chamber 11 the emergency spring arrangement 9 of the other wheel side is fed, under a deflection of the elastomeric spring element 10 of the latter emergency spring arrangement 9 against the compression direction.
  • Fig. 4 Such a condition is in Fig. 4 shown, in which the elastomeric spring element 10 of the left emergency spring assembly 9 is compressed and the elastomeric spring element 10 of the right emergency spring assembly 9 is deflected by the pressure of the hydraulic fluid in its hydraulic chamber 11 against the compression (up).
  • Fig. 5 shows a highly schematic representation of a bogie frame with air suspension system and emergency suspension system of a second inventive landing gear assembly in a ground state. Again, the or the wheelsets of the bogie and any primary suspension are not shown. As can be seen, the arrangement shown here differs from that in FIG Fig. 3 shown only in that the hydraulic connection line 12 is additionally connected between the hydraulic chambers 11 of the emergency spring arrangements 9 with a hydraulic spring accumulator 13, which sets the hydraulic circuit formed with the connecting line 12 under a resilient static pressure.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fahrwerksanordnung für ein Schienenfahrzeug, umfassend ein Drehgestell mit einem auf einem Radsatz abgestützten Rahmen (2), ein Luftfederungssystem mit auf der Oberseite des Rahmens (2) angeordneten Luftfederanordnungen (5, 6) zur federnden Abstützung eines Schienenfahrzeugchassis auf dem Rahmen (2) des Drehgestells und ein Notfederungssystem mit zwei den beiden Radseiten zugeordneten und auf der Oberseite des Rahmens (2) angeordneten Notfederanordnungen (9) zur federnden Abstützung des Schienenfahrzeugchassis auf dem Rahmen (2) bei Ausfall des Luftfederungssystems. Jede der Notfederanordnungen (9) weist eine Hydraulikkammer (11) mit veränderbarem Volumen auf und ist derartig ausgebildet, dass ihre Abstützungshöhe durch Zuführung von Hydraulikflüssigkeit zu der Hydraulikkammer (11) vergrösserbar ist und unter Verdrängung von Hydraulikflüssigkeit aus der Hydraulikkammer (11) verkleinerbar ist. Die Hydraulikkammern (11) der beiden Notfederanordnungen (9) sind über eine Verbindungsleitung (12) zu einem Hydraulikkreis miteinander verbunden. Eine derartige Fahrwerksanordnung weist trotz der beidseitigen Abstützung des Notfedersystems eine geringe Wanksteifigkeit auf und damit eine hohe Sicherheit gegen Entgleisung im Notbetrieb.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrwerksanordnung für ein Schienenfahrzeug, ein Schienenfahrzeug mit einer solchen Fahrwerksanordnung sowie eine Notfederanordnung für eine solche Fahrwerksanordnung gemäss den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
  • Im modernen Schienenfahrzeugbau sind Fahrzeuge mit einer Luftfederung zwischen Fahrzeugchassis und Laufwerk bzw. Drehgestell mittlerweile Standard. Bei Ausfall der Luftfederung ist es jedoch unumgänglich, eine redundante Notabstützung des Fahrzeugchassis zu gewährleisten. Dazu wird parallel zum Luftfederungssystem ein Notfederungssystem benötigt.
  • Heutige Lösungen für Notfedersysteme sind in der Regel mit Elastomerfedern gebildet. Diese Systeme sind naturgemäss steifer als die eigentliche Luftfederung, damit das Fahrzeug selbst im Notlauf noch innerhalb des Lichtraumprofils bleibt.
  • Bei einem ersten bekannten System erfolgt die Notabstützung des Fahrzeugschassis über eine zentrale Notfeder. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Notfederung bezüglich Verwindung weich ist, so dass auch im Notlauf eine gute Entgleisungssicherheit gewährleistet werden kann. Demgegenüber steht jedoch der entscheidende Nachteil, dass der vertikale Kraftfluss vom Fahrzeugchassis zum Laufwerk oder Drehgestell zentrisch erfolgt, was zusätzliche Strukturelemente am Fahrzeugchassis und am Laufwerks- bzw. Drehgestellrahmen erforderlich macht. Diese Strukturelemente verteuern die Herstellung des Schienenfahrzeugs und führen zu einem erhöhten Fahrzeuggewicht.
  • Bei einem anderen bekannten System erfolgt die Notabstützung des Fahrzeugchassis über Notfedern, welche jeweils in den Luftfederelementen des Luftfederungssystems angeordnet sind, wodurch sich gegenüber dem ersten System der Vorteil ergibt, dass keine zusätzlichen Strukturelemente erforderlich sind. Dieses System weist jedoch den Nachteil auf, dass die Notfederung bezüglich Verwindung hart ist, so dass im Notlauf eine deutlich höhere Wanksteifigkeit als im Luftfederbetrieb resultiert, was zu Problemen bezüglich der Entgleisungssicherheit führen kann.
  • Es stellt sich deshalb die Aufgabe, Fahrwerksanordnungen für Schienenfahrzeuge sowie Schienenfahrzeuge zur Verfügung zu stellen, welche die zuvor erwähnten Nachteile des Standes der Technik nicht aufweisen oder diese zumindest teilweise vermeiden.
  • Diese Aufgabe wird durch die Fahrwerksanordnung, das Schienenfahrzeug sowie die Notfederanordnung gemäss den unabhängigen Patentansprüchen gelöst.
  • Demgemäss betrifft ein erster Aspekt der Erfindung eine Fahrwerksanordnung für ein Schienenfahrzeug, mit einem Laufwerk oder Drehgestell, einem Luftfederungssystem und einem Notfederungssystem.
  • Das Laufwerk oder Drehgestell weist einen Rahmen auf, der bevorzugterweise federnd auf mindestens einem Radsatz abgestützt ist.
  • Das Luftfederungssystem weist Luftfederanordnungen auf, welche auf der Oberseite des Rahmens des Laufwerks oder Drehgestells angeordnet sind, zur federnden Abstützung eines Schienenfahrzeugchassis auf diesem Rahmen.
  • Das Notfederungssystem umfasst zwei jeweils einer der beiden Radseiten des Laufwerks oder Drehgestells zugeordnete und auf der Oberseite des Rahmens des Laufwerks oder Drehgestells angeordnete Notfederanordnungen, zur federnden Abstützung des Schienenfahrzeugchassis auf dem Rahmen bei einem Ausfall des Luftfederungssystems.
  • Jede der Notfederanordnungen weist eine Hydraulikkammer mit veränderbarem Volumen auf und ist derartig ausgebildet, dass ihre Abstützungshöhe in Einfederungsrichtung durch Zuführung von Hydraulikflüssigkeit zu der Hydraulikkammer vergrössert werden kann und durch Verdrängung von Hydraulikflüssigkeit aus der Hydraulikkammer verkleinert werden kann.
  • Die Hydraulikkammern der beiden Notfederanordnungen sind über eine Verbindungsleitung hydraulisch zu einem Hydraulikkreis miteinander verbunden, so dass, bei unterschiedlicher Belastung der beiden Notfederanordnungen des Notfedersystems, ein Austausch von Hydraulikflüssigkeit zwischen den Hydraulikkammern der beiden Notfederanordnungen stattfinden kann, unter einer Verringerung der Abstützungshöhe der höher belasteten Notfederanordnung und einer Vergrösserung der Abstützungshöhe der weniger belasteten Notfederanordnung.
  • Hierdurch resultiert trotz der beidseitigen Abstützung des Notfedersystems eine geringe Wanksteifigkeit und damit eine hohe Sicherheit gegen Entgleisung der erfindungsgemässen Fahrwerksanordnung im Notbetrieb.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Fahrwerksanordnung weist jede Notfederanordnung ein Notfederelement und ein hydraulisches Abstützelement auf, welches der Einleitung der abzufedernden Abstützungskräfte in das Notfederelement bei Ausfall des Luftfederungssystems dient. Das Notfederelement und das hydraulische Abstützelement sind bei dieser Ausführungsform bezüglich des Kraftflusses in Reihe angeordnet und übertragen die Abstützungskräfte direkt aufeinander. Dabei bildet das hydraulische Abstützelement die Hydraulikkammer und ist derartig ausgestaltet, dass seine Abstützungshöhe in Einfederungsrichtung des Notfederelements durch Zuführung von Hydraulikflüssigkeit zu seiner Hydraulikkammer vergrössert werden kann und durch Verdrängung von Hydraulikflüssigkeit aus seiner Hydraulikkammer verkleinert werden kann. Diese Fahrwerksanordnung weist den Vorteil auf, dass praktisch eine "schwimmende" Ankopplung eines Fahrzeugchassis an das Notfederungssystem möglich wird, welche einer Neigung des Laufwerks oder Drehgestells gegenüber dem Fahrzeugchassis innerhalb des durch die Endlagen der Abstützelemente begrenzten Neigungsbereichs praktisch keinen Widerstand entgegensetzt.
  • Dabei sind die hydraulischen Abstützelemente bevorzugterweise als hydraulische Kolben-Zylinder-Einheiten (auch als Hydraulikzylinder bezeichnet) ausgebildet. Derartige Abstützelemente sind in vielfältigen Dimensionierungen kommerziell erhältlich.
  • Mit Vorteil weisen die Notfederanordnungen zur zumindest teilweisen Bereitstellung der Notfederkräfte jeweils ein Elastomerfederelement auf. Solche Federelemente weisen den Vorteil auf, dass sie kostengünstig, wartungsarm und betriebssicher sind und zudem eine gewisse Eigendämpfung aufweisen.
  • Dabei sind in einer bevorzugten Ausführungsform der Fahrwerksanordnung mit Notfederanordnungen mit Elastomerfederelementen die Notfederanordnungen jeweils derartig ausgebildet, dass das Elastomerfederelement eine Begrenzungswandung der Hydraulikkammer bildet, so dass beim Einfedern des Elastomerfederelements Hydraulikflüssigkeit aus der Hydraulikkammer verdrängt wird und dass bei einem Zuführen von Hydraulikflüssigkeit in die Hydraulikkammer das Elastomerfederelement entgegen der bestimmungsgemässen Einfederungsrichtung ausgelenkt wird. Diese Fahrwerksanordnung weist den Vorteil auf, dass die Wanksteifigkeit des Notfederungssystems im Bereich der Mittellage sehr gering ist und mit zunehmender Neigung typischerweise zunimmt, wobei über die hydraulische Kopplung die Rückstellkräfte des durch Zuführung von Hydraulikflüssigkeit zu seiner Hydraulikkammer entgegen der Einfederungsrichtung ausgelenkten Elastomerfederelements auf der entlasteten Radseite zur Stützung des Elastomerfederelements auf der belasteten Radseite beitragen.
  • Bevorzugterweise sind die Notfederanordnungen des Notfederungssystems derartig ausgebildet, dass das je Millimeter Abstützungshöhenveränderung aus der Hydraulikkammer verdrängte bzw. der Hydraulikkammer zuzuführende Hydraulikflüssigkeitsvolumen bei beiden Hydraulikkammern gleich gross ist. Hierdurch kann ein symmetrisches Verhalten bezüglich der Veränderung der Abstützungshöhe erreicht werden und damit ein symmetrisches Neigungsverhalten. Bei als hydraulische Kolben-Zylinder-Einheiten ausgebildeten Abstützelementen wird dies zweckmässigerweise dadurch erreicht, dass Kolben-Zylinder-Einheiten mit identischen Kolbenflächen verwendet werden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Fahrwerksanordnung ist der von den beiden Hydraulikkammern und der Verbindungsleitung gebildete Hydraulikkreis mit einer Druckquelle verbunden, zur Bereitstellung eines statischen Überdruckes in diesem Hydraulikkreis. Hierdurch kann auf einfache Weise mittels eines Drucksensors die Dichtheit des Hydraulikkreises überwacht werden. Ist die Druckquelle federnd ausgebildet, was z.B. bei einem Blasen- oder Federspeicher der Fall ist, und was bevorzugt ist, so entsteht über den Hydraulikkreis eine zusätzliche Notfederungswirkung.
  • Weiter kann es bevorzugt sein, dass in der Verbindungsleitung zwischen den beiden Hydraulikkammern ein mit Vorteil einstellbares Drosselelement angeordnet ist, zur Erzeugung eines hydraulischen Widerstands beim Durchströmen der Verbindungsleitung. Hierdurch kann die Ansprechcharakteristik bezüglich Neigungsverhalten der Fahrwerksanordnung beeinflusst bzw. eingestellt werden.
  • In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Fahrwerksanordnung weist das Luftfederungssystem zwei jeweils einer der beiden Radseiten des Laufwerks oder Drehgestells zugeordnete Luftfederanordnungen auf, wobei die Notfederanordnungen des Notfederungssystems bevorzugterweise jeweils innerhalb der Luftfederanordnungen des Luftfederungssystems angeordnet sind. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass kein zusätzlicher Bauraum für die Notfederanordnungen zur Verfügung gestellt werden muss und diese zudem vor Umwelteinflüssen geschützt sind.
  • Mit Vorteil sind die Luftfederanordnungen des Luftfedersystems jeweils derartig aufgebaut, dass sie ein Luftfederelement aufweisen, welches sich über ein bevorzugterweise als Schichtfeder ausgebildetes Stützelement auf dem Rahmen des Laufwerks oder Drehgestells abstützt.
  • Insbesondere für den Fall, dass die Notfederanordnungen des Notfederungssystems jeweils innerhalb der Luftfederanordnungen des Luftfederungssystems angeordnet sind, ist es bei der zuvor erwähnten Ausführungsform bevorzugt, dass sich die Notfederanordnungen des Notfederungssystems jeweils über das Stützelement der Luftfederanordnung, innerhalb welcher sie angeordnet sind, auf dem Rahmen des Laufwerks oder Drehgestells abstützen. Auf diese Weise wird ein Minimum an zusätzlichen Bauteilen benötigt und das Luftfederungssystem und das Notfederungssystem benutzen identische Krafteinleitungspunkte, wodurch sich die Struktur des Laufwerks- bzw. Drehgestellrahmens und/oder des auf der Fahrwerksanordnung abzustützenden Fahrzeugchassis vereinfachen lässt.
  • Vorteilhafterweise stützt sich bei den erfindungsgemässen Fahrwerksanordnungen der Rahmen des Laufwerks oder Drehgestells über Federanordnungen, wie z.B. über eine Spiralfederanordnung oder eine Luftfederanordnung, federnd auf dem Radsatz oder den Radsätzen des Laufwerks oder Drehgestells ab. Durch eine solche Primärfederung lässt sich der Federungskomfort deutlich verbessern.
  • Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug mit einem Fahrzeugchassis, welches sich auf einer oder mehreren Fahrwerksanordnungen gemäss dem ersten Aspekt der Erfindung abstützt.
  • Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft eine Notfederanordnung für die Fahrwerksanordnung gemäss dem ersten Aspekt der Erfindung. Die Notfederanordnung umfasst ein bevorzugterweise schubweiches Elastomerfederelement zur Bereitstellung einer Federkraft und eine Hydraulikkammer zur Aufnahme einer Hydraulikflüssigkeit, wobei das Elastomerfederelement eine Begrenzungswandung der Hydraulikkammer bildet, derart, dass bei mit Hydraulikflüssigkeit befüllter Hydraulikkammer beim Einfedern des Elastomerfederelements Hydraulikflüssigkeit aus der Hydraulikkammer verdrängt wird und dass bei einem Zuführen von zusätzlicher Hydraulikflüssigkeit in die Hydraulikkammer das Elastomerfederelement entgegen der Einfederungsrichtung ausgelenkt wird. Solche Notfederungsanordnungen stellen bevorzugte Handelswaren dar und ermöglichen, wie bereits zuvor unter dem ersten Aspekt der Erfindung genauer dargelegt wurde, den Bau von erfindungsgemässen Fahrwerksanordnung, bei denen die Wanksteifigkeit des Notfederungssystems im Bereich der Mittellage sehr gering ist und mit zunehmender Neigung zunimmt.
  • Weitere bevorzugte Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der nun folgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen:
    • Fig. 1 einen schematisierten Schnitt durch ein erstes Schienenfahrzeug gemäss dem Stand der Technik im Bereich eines Drehgestells quer zur Fahrtrichtung;
    • Fig. 2 einen schematisierten Schnitt durch ein zweites Schienenfahrzeug gemäss dem Stand der Technik im Bereich eines Drehgestells quer zur Fahrtrichtung;
    • Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Drehgestellrahmens mit Luftfederanordnungen und Notfederanordnungen einer ersten erfindungsgemässen Fahrwerksanordnung in einem ersten Zustand;
    • Fig. 4 eine schematische Darstellung wie Fig. 3 der Fahrwerksanordnungskomponenten aus Fig. 3 in einem zweiten Zustand; und
    • Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Drehgestellrahmens mit Luftfederanordnungen und Notfederanordnungen einer zweiten erfindungsgemässen Fahrwerksanordnung.
  • Fig. 1 zeigt, stark schematisiert, einen Schnitt durch ein erstes Schienenfahrzeug gemäss dem Stand der Technik im Bereich eines als Drehgestell ausgebildeten Fahrwerks desselben quer zur Fahrtrichtung. Wie zu erkennen ist, umfasst das Drehgestell einen Radsatz 1, auf welchem sich der Drehgestellrahmen 2 über Primärfedern 3 abstützt. Parallel zu den Primärfedern 3 sind üblicherweise hydraulische Dämpfer (nicht gezeigt) angeordnet. Auf dem Drehgestellrahmen 2 ist die Sekundärfederung 5, 6 angeordnet, mittels welcher sich das Fahrzeugchassis 4 auf dem Drehgestellrahmen 2 abstützt. Die Sekundärfederung 5, 6 umfasst je Radseite eine Luftfederanordnung mit einem Luftfederbalg 5, der sich über eine Schichtfeder 6 auf dem Drehgestellrahmen 2 abstützt. Zentral zwischen den Luftfederanordnungen ist eine Notfeder 8 angeordnet, die sich auf dem Drehgestellrahmen 2 abstützt und ein Notfedersystem bildet, welches das Fahrzeugchassis 4 bei Ausfall der Luftfederung trägt.
  • Fig. 2 zeigt, ebenfalls stark schematisiert, einen Schnitt wie Fig. 1 durch ein zweites Schienenfahrzeug gemäss dem Stand der Technik. Dieses Schienenfahrzeug unterscheidet sich von dem in Fig. 1 dargestellten Schienenfahrzeug dadurch, dass dessen Notfederungssystem nicht von zentralen Notfedern gebildet wird, sondern von Konus-Elastomerfedern 7, welche innerhalb der Luftfederanordnungen angeordnet sind und sich ebenfalls über die Schichtfeder 6 auf dem Drehgestellrahmen 2 abstützen. Bei einem Ausfall der Luftfederung wird das Fahrzeugchassis von den Konus-Elastomerfedern 7 und den darunter angeordneten Schichtfedern 6 getragen.
  • Fig. 3 zeigt eine stark schematisierte Darstellung eines Drehgestellrahmens mit Luftfederungssystem und Notfederungssystem einer ersten erfindungsgemässen Fahrwerksanordnung in einem Grundzustand. Der oder die Radsätze des Drehgestells sowie eine allfällige Primärfederung sind nicht dargestellt. Wie zu erkennen ist, umfasst das Luftfederungssystem je Radseite eine Luftfederanordnung zum Tragen eines Fahrzeugchassis (nicht gezeigt) im Luftfederbetrieb, die von einem Luftfederbalg 5 gebildet wird, der sich über eine Schichtfeder 6 auf dem Drehgestellrahmen 2 abstützt. Das Notfederungssystem umfasst je Radseite eine Notfederanordnung 9 zum Tragen des Fahrzeugchassis bei einem Ausfall der Luftfederung, welche innerhalb der jeweiligen Luftfederanordnung 5, 6 angeordnet ist und sich ebenfalls auf der Schichtfeder 6 abstützt.
  • Die Notfederanordnungen 9 umfassen jeweils ein Elastomerfederelement 10 zur Bereitstellung einer Federkraft und eine mit Hydraulikflüssigkeit gefüllte Hydraulikkammer 11, welche durch das Elastomerfederelement 10 begrenzt ist. Die Hydraulikkammern 11 der beiden Notfederanordnungen 9 sind über eine Hydraulikleitung 12 miteinander verbunden, so dass jeweils bei einem Einfedern des Elastomerfederelements 10 der Notfederanordnung 9 auf einer Radseite Hydraulikflüssigkeit aus dessen Hydraulikkammer 11 verdrängt und über die Verbindungsleitung 12 der Hydraulikkammer 11 der Notfederanordnung 9 der anderen Radseite zugeführt wird, unter einem Auslenken des Elastomerfederelements 10 der letztgenannten Notfederanordnung 9 entgegen der Einfederungsrichtung. Ein derartiger Zustand ist in Fig. 4 dargestellt, in welcher das Elastomerfederelement 10 der linken Notfederanordnung 9 eingefedert ist und das Elastomerfederelement 10 der rechten Notfederanordnung 9 durch den Druck der Hydraulikflüssigkeit in seiner Hydraulikkammer 11 entgegen der Einfederungsrichtung (nach oben) ausgelenkt ist.
  • Da die Rückstellkräfte des entgegen der Einfederungsrichtung ausgelenkten Elastomerfederelements 10 der rechten Notfederanordnung 9 mit zunehmender Auslenkung überproportional zunehmen und über die hydraulische Kopplung zur Stützung des eingefederten Elastomerfederelements der linken Notfederanordnung 9 beitragen, weist das hier dargestellte Notfederungssystem im Bereich der in Fig. 3 dargestellten Mittellage (Grundposition) eine geringe Wanksteifigkeit auf, welche jedoch mit zunehmender Abweichung von dieser Mittelage zu der in Fig. 4 gezeigten maximal geneigten Situation hin zunimmt.
  • Fig. 5 zeigt eine stark schematisierte Darstellung eines Drehgestellrahmens mit Luftfederungssystem und Notfederungssystem einer zweiten erfindungsgemässen Fahrwerksanordnung in einem Grundzustand. Auch hier sind der oder die Radsätze des Drehgestells sowie eine allfällige Primärfederung nicht dargestellt. Wie zu erkennen ist, unterscheidet sich die hier gezeigte Anordnung von der in Fig. 3 gezeigten lediglich dadurch, dass die hydraulische Verbindungsleitung 12 zwischen den Hydraulikkammern 11 der Notfederanordnungen 9 zusätzlich mit einem hydraulischen Federspeicher 13 verbunden ist, welcher den mit der Verbindungsleitung 12 gebildeten Hydraulikkreis unter einen federnden statischen Überdruck setzt.
  • Tauscht man bei dem in Fig. 2 gezeigten Schienenfahrzeug die Konus-Elastomerfedern 7 gegen die in den Figuren 3 bis 5 gezeigten Notfederungsanordnungen 9 gemäss dem dritten Aspekt der Erfindung aus und verbindet deren Hydraulikkammern 11 wie in diesen Figuren gezeigt mit einer hydraulischen Verbindungsleitung 12 zu einem Hydraulikkreis (mit oder ohne Federspeicher 13), so erhält man ein Schienenfahrzeug gemäss dem zweiten Aspekt der Erfindung mit einer Fahrwerksanordnung gemäss dem ersten Aspekt der Erfindung.
  • Während in der vorliegenden Anmeldung bevorzugte Ausführungen der Erfindung beschrieben sind, ist klar darauf hinzuweisen, dass die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist und auch in anderer Weise innerhalb des Umfangs der nun folgenden Ansprüche ausgeführt werden kann.

Claims (14)

  1. Fahrwerksanordnung für ein Schienenfahrzeug, umfassend
    ein Laufwerk oder Drehgestell mit einem auf mindestens einem Radsatz abgestützten Rahmen (2),
    ein Luftfederungssystem mit auf der Oberseite des Rahmens (2) angeordneten Luftfederanordnungen (5, 6) zur federnden Abstützung eines Schienenfahrzeugchassis auf dem Rahmen (2) des Laufwerks oder Drehgestells und
    ein Notfederungssystem mit zwei jeweils einer der beiden Radseiten des Laufwerks oder Drehgestells zugeordneten und auf der Oberseite des Rahmens (2) angeordneten Notfederanordnungen (9) zur federnden Abstützung des Schienenfahrzeugchassis auf dem Rahmen (2) des Laufwerks oder Drehgestells bei Ausfall des Luftfederungssystems,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass jede Notfederanordnung (9) eine Hydraulikkammer (11) mit veränderbarem Volumen aufweist und derartig ausgebildet ist, dass die Abstützungshöhe der Notfederanordnung (9) durch Zuführung von Hydraulikflüssigkeit zu der Hydraulikkammer (11) vergrösserbar ist und unter Verdrängung von Hydraulikflüssigkeit aus der Hydraulikkammer (11) verkleinerbar ist,
    wobei die Hydraulikkammern (11) der beiden Notfederanordnungen (9) über eine Verbindungsleitung (12) zu einem Hydraulikkreis miteinander verbunden sind, so dass ein Austausch von Hydraulikflüssigkeit zwischen den beiden Hydraulikkammern (11) stattfinden kann.
  2. Fahrwerksanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Notfederanordnung (9) ein Notfederelement und ein hydraulisches Abstützelement aufweist, zum Einleiten der abzufedernden Abstützungskräfte in das Notfederelement bei Ausfall des Luftfederungssystems,
    wobei das hydraulische Abstützelement die Hydraulikkammer bildet und derartig ausgestaltet ist, dass seine Abstützungshöhe in Einfederungsrichtung des Notfederelements durch Zuführung von Hydraulikflüssigkeit zu der Hydraulikkammer vergrösserbar ist und unter Verdrängung von Hydraulikflüssigkeit aus der Hydraulikkammer verkleinerbar ist.
  3. Fahrwerksanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulischen Abstützelemente hydraulische Kolben-Zylinder-Einheiten sind, insbesondere mit identischen Kolbenflächen.
  4. Fahrwerksanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Notfederanordnungen (9) jeweils ein Elastomerfederelement (10) umfassen, zur zumindest teilweisen Bereitstellung der Notfederungskräfte.
  5. Fahrwerksanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Notfederanordnungen (9) jeweils derartig ausgebildet sind, dass das Elastomerfederelement (10) eine Begrenzungswandung der Hydraulikkammer (11) bildet, so dass beim Einfedern des Elastomerfederelements (10) Hydraulikflüssigkeit aus der Hydraulikkammer (11) verdrängt wird.
  6. Fahrwerksanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Notfederanordnungen (9) derartig ausgebildet sind, dass das je Millimeter Abstützungshöhenveränderung aus den Hydraulikkammern (11) verdrängte bzw. zuzuführende Hydraulikflüssigkeitsvolumen bei beiden Hydraulikkammern (11) gleich gross ist.
  7. Fahrwerksanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der von den beiden Hydraulikkammern (11) und der Verbindungsleitung (12) gebildete Hydraulikkreis mit einer insbesondere federnd ausgebildeten Druckquelle (13) verbunden ist, zur Bereitstellung eines statischen und insbesondere federnden Überdruckes in demselben.
  8. Fahrwerksanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei in der Verbindungsleitung (12) zwischen den beiden Hydraulikkammern (11) ein insbesondere einstellbares Drosselelement vorhanden ist, zur Erzeugung eines hydraulischen Widerstands beim Durchströmen der Verbindungsleitung (12).
  9. Fahrwerksanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftfederungssystem zwei jeweils einer der beiden Radseiten des Laufwerks oder Drehgestells zugeordnete Luftfederanordnungen (5, 6) aufweist und die Notfederanordnungen (9) des Notfederungssystems jeweils innerhalb der Luftfederanordnungen (5, 6) des Luftfederungssystems angeordnet sind.
  10. Fahrwerksanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftfederanordnungen (5, 6) des Luftfedersystems jeweils ein Luftfederelement (5) aufweisen, welches sich über ein insbesondere als Schichtfeder ausgebildetes Stützelement (6) auf dem Rahmen (2) des Laufwerks oder Drehgestells abstützt.
  11. Fahrwerksanordnung nach Anspruch 9 und nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Notfederanordnungen (9) des Notfederungssystems jeweils über das Stützelement (6) der Luftfederanordnung, innerhalb welcher sie angeordnet sind, auf dem Rahmen (2) des Laufwerks oder Drehgestells abstützen.
  12. Fahrwerksanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Rahmen (2) des Laufwerks oder Drehgestells über Federanordnungen, insbesondere über eine Spiralfederanordnung oder eine Luftfederanordnung, federnd auf dem mindestens einen Radsatz abstützt.
  13. Schienenfahrzeug mit einem auf einer Fahrwerksanordnung gemäss einem der vorangehenden Ansprüche abgestützten Fahrzeugchassis.
  14. Notfederanordnung für die Fahrwerksanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, umfassend ein Elastomerfederelement (10) zur Bereitstellung einer Federkraft und eine Hydraulikkammer (11) zur Aufnahme einer Hydraulikflüssigkeit, wobei das Elastomerfederelement (10) eine Begrenzungswandung der Hydraulikkammer (11) bildet, derart, dass bei mit Hydraulikflüssigkeit befüllter Hydraulikkammer (11) beim Einfedern des Elastomerfederelements (10) Hydraulikflüssigkeit aus der Hydraulikkammer (11) verdrängt wird.
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