EP3009323A1 - Fahrwerksrahmen eines schienenfahrzeugs - Google Patents

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EP3009323A1
EP3009323A1 EP15174656.7A EP15174656A EP3009323A1 EP 3009323 A1 EP3009323 A1 EP 3009323A1 EP 15174656 A EP15174656 A EP 15174656A EP 3009323 A1 EP3009323 A1 EP 3009323A1
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EP
European Patent Office
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chassis
longitudinal
joint
frame
region
Prior art date
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Application number
EP15174656.7A
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English (en)
French (fr)
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EP3009323B1 (de
Inventor
Guido Bieker
Reinhard Pieper
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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
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Priority to PL15174656T priority patent/PL3009323T3/pl
Publication of EP3009323A1 publication Critical patent/EP3009323A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3009323B1 publication Critical patent/EP3009323B1/de
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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
    • B61F1/00—Underframes
    • B61F1/08—Details
    • 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
    • B61F5/50—Other details
    • B61F5/52—Bogie frames
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49616—Structural member making
    • Y10T29/49622—Vehicular structural member making

Definitions

  • the present invention relates to a chassis frame for a chassis of a rail vehicle with a frame body which is adapted to be supported on at least one wheel unit of the chassis. It further relates to a chassis with a chassis frame according to the invention and to a corresponding method for producing a chassis frame.
  • the proportion of cost-intensive manual work can be reduced in principle if cast components are used instead of welded constructions. So it is for example from the GB 1 209 389 A or the US 6,622,776 B2 It is known to use steel castings for a chassis frame of a rail vehicle. While according to the GB 1 209 389 A A one-piece cast bogie frame is manufactured according to the US 6,622,776 B2 the long beams and the cross member of a bogie made of one or more components made of standard cast steel and then assembled into a bogie frame.
  • the cast steel has the advantage that it is weldable, so this conventional joining method is also applicable to this production variant.
  • the steel casting also has the disadvantage that it has a relatively limited flowability. This results in an automated production of relatively large components of complex geometry, such as those chassis frames for rail vehicles, to a reduced process safety, which are unacceptable in view of the high safety requirements that are placed on a chassis of a rail vehicle. Therefore, even in the production of such chassis frame cast iron still relatively many steps to carry out by hand, which is why here - if at all - still can not be achieved in terms of economic aspects satisfactory degree of automation.
  • the present invention is therefore based on the object to provide a chassis frame of the type mentioned, which does not have the disadvantages mentioned above, or at least to a lesser extent and in particular allows easy manufacturability and thus an increased degree of automation of manufacturing.
  • the present invention solves this problem starting from a landing gear frame according to the preamble of claim 1 by the features stated in the characterizing part of claim 1. It solves this problem further starting from a method according to the preamble of claim 29 by the features stated in the characterizing part of claim 29.
  • the present invention is based on the technical teaching that one can achieve a simple manufacturability and thus an increased degree of automation in the production of a chassis frame for a rail vehicle when the frame body is at least partially made of a gray cast iron material.
  • the gray cast iron material has the advantage that it has a particularly good flowability during casting due to its high carbon content and thus leads to a very high process reliability. It has been shown that the production of relatively large complex components for the chassis frame can be done in automated molding boxes, making the production of these components much easier and cheaper.
  • the gray cast iron material is not suitable for welding, since the carbon content in the material is too high. Thanks to the good flowability of the gray cast iron material during casting, however, very complex component geometries can be produced in a reliable manner, which would otherwise have to be produced by elaborate welded constructions. Accordingly, can be dispensed with a variety of joining processes. In addition, for the same reason, an optimized geometry of possibly required joints can be achieved, so that with appropriate design, other joining methods can be used without any problems.
  • gray cast iron material lies in its improved damping properties compared to the steel that is commonly used. This is particularly advantageous in terms of reducing the transmission of vibrations into the passenger compartment of a rail vehicle.
  • the gray cast iron material may be any suitable gray cast iron material. It is preferably a globular gray cast iron material (so-called ductile iron), in particular GGG40, which is characterized by a good compromise Strength, elongation at break and toughness distinguishes. Preferably z. B. GGG40.3 or GJS-400-18U LT used, which is characterized by an advantageous toughness at low temperatures.
  • the frame body may optionally consist of a single casting. However, because of the size which such frame bodies typically have, it may be advantageous to divide the frame body to achieve high process reliability.
  • the frame body therefore preferably comprises at least two frame parts, which are connected to one another in the region of at least one joint. Preferably, the frame parts, releasably connected together to facilitate later maintenance or repair of the chassis.
  • all frame parts consist of a corresponding gray cast iron material.
  • individual frame parts do not consist of a gray cast iron material.
  • parts of the frame body, for example, one or more cross member of the frame body are formed in a conventional manner as a welded construction and / or as a cast steel castings.
  • frame part is understood to mean a structural part of the frame body which decisively determines the coarse geometry of the frame body. In particular, these should not be connecting elements by means of which such frame parts can be connected.
  • the frame parts can basically be joined together directly by a suitable joining method.
  • at least one connecting element is provided in the region of the joint, which is connected to the two frame parts.
  • the connecting element can be integrally formed with one of the two frame parts. It may, for example, be a projection, such as a pin or the like, which is formed during casting or subsequently and, if appropriate, still provided with the corresponding mating surfaces.
  • the connecting element is connected to at least one of the two frame parts via a non-positive connection and / or a positive connection and / or a material connection.
  • the connection element may be a pin or pin, which is connected to the respective frame part via an interference fit (primarily adhesion in the joining direction) or an adhesive connection (primary material connection in the joining direction).
  • a positive connection can be achieved via corresponding projections and undercuts on the connecting element or frame part.
  • the joint extends at least partially substantially in a joining plane and the connecting element forms at least one projection which extends in the direction of the surface normal of the joint plane at least in a corresponding recess in one of the two frame parts.
  • the connecting element forms at least one projection which extends in the direction of the surface normal of the joint plane at least in a corresponding recess in one of the two frame parts.
  • the connecting element can in principle be designed in any suitable manner. Preferably, it is designed in the manner of a pin or bolt, as has already been stated above.
  • the connecting element can also have any suitable cross-section or cross-sectional profile.
  • it can have a substantially constant cross section over its length, that is to say it can be designed, for example, as a simple cylinder pin or cylindrical pin, since such a shape is particularly easy to produce.
  • the connecting element it is possible for the connecting element to have, at least in sections, a cross-section which tapers with increasing distance from the joining plane. Because of the hereby achievable self-centering of the joining partners thereby simplifies the joining process, so that it can also be done automatically in a simple manner under certain circumstances.
  • the cross-section of the connecting element can also basically be formed in any suitable manner.
  • the connecting element at least in sections a circular cross-section and / or at least partially an elliptical cross-section and / or at least partially a polygonal cross-section.
  • a deviating from the circular shape cross-sectional shape has the advantage of a reliable additional anti-rotation and the automated joining oncoming self-adjustment to the joint axis.
  • fasteners with deviating from the circular cross-section are generally more complex in the Production.
  • the connecting element is arranged in the region of a section of the frame body subjected to a static load and / or arranged such that it is subjected to shear stress due to the static load of the frame body.
  • the arrangement in a stretched under static load portion of the frame body has the advantage that the support of torques in the pressure-loaded under static load area can be done easily on the two frame parts to be joined.
  • the connection may possibly even without additional fasteners or only using a simple lift-off in the pressure-loaded under static load area.
  • the primary shear stress ultimately has the advantage that the connecting element, such as a pin or bolt, is loaded in operation mainly in a direction transverse to its joining or mounting direction.
  • the strength of the connection between the two frame parts to be joined is thereby at least largely independent of the quality of the joining process (for example, no special tightening torques or the like are to be considered), but depends only on the properties (eg the shear strength etc.) of the From connecting element. If necessary, therefore, a simple securing of the position of the connecting element (eg via securing rings, press-fitting of the connecting parts, etc.) is sufficient to ensure a permanent and reliable connection of the frame parts.
  • At least one connecting element as the joint bridging, formed with two joining partners element is formed. It may in particular as in the direction of Surface normal of the joining plane acting tie rods or be designed as the joint bridging tab.
  • the connecting element has at least one recess for receiving a component of a non-destructive material testing device, in particular an ultrasonic material testing device.
  • This component can be a permanently integrated device that is addressed from time to time.
  • This component can furthermore be a corresponding sensor and / or a corresponding actuator which generates a corresponding excitation of the joining partners.
  • At least one of the cooperating in the region of the joint components is at least partially provided with a friction corrosion preventing coating, in particular a molybdenum (Mo) comprehensive coating, to guarantee a permanently reliable connection.
  • a friction corrosion preventing coating in particular a molybdenum (Mo) comprehensive coating
  • the chassis frame can basically be designed arbitrarily.
  • it can have a chassis frame for a single chassis with only one wheel unit (eg a wheel set or a pair of wheels).
  • the frame body has a front portion, a middle portion and a rear portion, wherein the middle portion connects the front portion and the rear portion, the front portion is adapted to be supported on a leading wheel unit of the landing gear, and the rear Section is adapted to be supported on a trailing wheel unit of the chassis.
  • the joints between the frame parts can in principle be arranged at any desired location and thus be tuned in an advantageous manner to the available automated casting method.
  • the frame body comprises at least two frame parts, which are connected to one another in the region of at least one joint, in particular detachably. At least one joint is arranged in the region of the middle section and / or at least one joint arranged in the region of the front portion and / or arranged at least one joint in the region of the rear portion.
  • the joint can also run in the region of the cross member.
  • the frame body can then optionally be composed of two identical casting halves, which of course significantly simplifies the production.
  • the chassis frame can basically be designed arbitrarily.
  • the present invention can be used particularly advantageously in conjunction with chassis frames, in which the frame body is designed as a frame which comprises two longitudinal beams extending in the longitudinal direction of the chassis and at least one transverse beam extending in the transverse direction of the chassis connecting the two longitudinal beams.
  • the frame body may in this case be designed as a substantially H-shaped frame.
  • At least one of the longitudinal beams has at least one longitudinal beam section, which is connected in the region of at least one joint, in particular releasably connected to the at least one cross member or a further longitudinal beam portion of the long beam.
  • the long beam is integrally formed and connected in the region of the joint with the at least one cross member.
  • the joining direction may extend in the direction of the transverse axis of the chassis, so that there is a contact or joining plane between the longitudinal beam and the cross member whose surface normal has at least one component in the direction of the transverse axis of the chassis.
  • the longitudinal beam may be attached laterally (ie in the direction of the transverse axis of the chassis) to the crossbeam.
  • the joint additionally or alternatively extends at least in sections essentially in a joining plane whose surface normal has at least one component in the direction of the vertical axis of the chassis, in particular substantially parallel to the vertical axis of the chassis.
  • the cross member can then for example be easily placed from above on the long beam.
  • the cross member must be supported because of the usually high weight of the supported on the cross member If necessary, vehicle components can only be secured against lifting off the long girder under extreme operating conditions or during maintenance.
  • the long girder comprises two longitudinal girder sections, which are connected in the region of the respective one joint with the at least one transverse girder.
  • the comparatively long carrier is subdivided into two shorter longitudinal carrier sections, which can be produced more simply by automated means.
  • at least one of the joints extends at least in sections essentially in a joining plane whose surface normal has at least one component in the direction of the vertical axis of the chassis, in particular substantially parallel to the vertical axis of the chassis.
  • the cross member may then be placed in other words again from above on the two longitudinal beam sections.
  • At least one of the joints may extend, at least in sections, essentially in a joining plane whose surface normal has at least one component in the direction of the transverse axis of the chassis, in particular substantially parallel to the transverse axis of the chassis.
  • the two longitudinal member sections may be attached laterally (i.e., in the direction of the transverse axis of the chassis) to the cross member.
  • At least one of the long girders comprises a front longitudinal girder portion, a middle girder portion and a rear girder portion, the middle girder portion being connected to the at least one transverse girder.
  • the middle long beam portion is then formed integrally with the at least one cross member, so that the middle long beam portion can be integrated into the cross member without increasing its complexity appreciably and thus endangering its automated manufacturability. If necessary, then only the then comparatively short, easily automated front or rear longitudinal member section to be cast separately, which is then connected in the region of a joint with the central longitudinal beam section.
  • connection between the front and rear longitudinal beam section and the middle longitudinal beam section can basically be done in any way.
  • At least one of the joints preferably extends at least in sections substantially in a joint plane whose surface normal has at least one component in the direction of the longitudinal axis of the chassis, in particular substantially parallel to the longitudinal axis of the chassis.
  • the front and rear longitudinal beam section is then possibly simple attached in the direction of the longitudinal axis of the chassis from the front or rear of the central longitudinal beam section.
  • At least one of the joints may extend, at least in sections, essentially in a joining plane whose surface normal has at least one component in the direction of the transverse axis of the chassis, in particular substantially parallel to the transverse axis of the chassis.
  • the front or rear longitudinal member section can be attached laterally (that is, in the direction of the transverse axis of the undercarriage) to the middle longitudinal member section.
  • At least one of the joints may extend, at least in sections, substantially in a joint plane whose surface normal has at least one component in the direction of the vertical axis of the chassis, in particular substantially parallel to the vertical axis of the chassis.
  • the front or rear longitudinal member section may be attached to the middle longitudinal member section from above or preferably from below (that is, in the direction of the vertical axis of the undercarriage).
  • a pressure element is arranged between the front longitudinal member section and the rearward longitudinal member section and the middle longitudinal support section.
  • this pressure element can advantageously serve to compensate for manufacturing tolerances between the joining partners in a simple manner.
  • it may also be designed so that it can take over the function of the primary suspension of the chassis.
  • At least a part of at least one of the long girders is made of the gray cast iron material.
  • the middle longitudinal member section and / or the cross member may then also be formed from the cast iron material or else in a conventional manner as a welded construction and / or as a cast construction made of cast steel.
  • the present invention further relates to a chassis for a rail vehicle with a chassis frame according to the invention.
  • the chassis according to the invention is designed as a bogie.
  • the present invention further relates to a method for producing a chassis frame for a chassis of a rail vehicle with a frame body, which is adapted to be supported on at least one wheel unit of the chassis.
  • the frame body is made of a gray cast iron material.
  • the frame body is cast in a single step.
  • the frame body comprises at least two frame parts, the at least two frame parts are cast as separate components of a gray cast iron material and then in the region of at least one joint with each other, in particular detachably connected.
  • a part of the frame body according to the invention can be made of the gray cast iron material and a part of the frame body made of steel.
  • the frame body comprises at least two frame parts. At least one of the at least two frame parts is then cast from a gray cast iron material, while at least one of the at least two frame parts is made of steel. The at least two frame parts are then connected to one another in the region of at least one joint, in particular detachably.
  • FIG. 1 shows a schematic perspective view of the bogie frame 101, which comprises two substantially parallel lateral longitudinal beams 102, which are connected via a centrally arranged cross member 103.
  • Each longitudinal beam 102 comprises a front long beam portion 102.1, a middle long beam portion 102.2 and a rear long beam portion 102.3.
  • the later bogie is supported by a - not shown - primary suspension on a - also not shown - front wheel unit, such as a front wheel, from.
  • the later bogie is supported by a - not shown - primary suspension on a - also not shown - rear wheel unit, such as a rear wheel, from.
  • the bogie frame 101 is manufactured as a one-piece casting in an automated casting process from a gray cast iron material.
  • GGG40.3 or GJS-400-18U LT ie carbon-rich globular cast iron (so-called nodular cast iron) is used as gray cast iron material.
  • This material has the advantage that its melt due to the high carbon content has a comparatively high flowability, so that even with an automated casting process process security can be achieved so high that the bogie frame 101 thus produced to a satisfactory from an economic point of view Proportion meet the high safety requirements that are placed on a bogie frame 101 of a bogie of a rail vehicle.
  • FIG. 2 shows a schematic perspective view of another preferred embodiment of the chassis frame according to the invention, which represents a simple variant of the bogie frame 101.
  • the bogie frame 101 is in this case divided into two halves in the form of a front portion 104.1 and a rear portion 104.2, which are connected to each other in the region of a joint 104.3.
  • the front section 104.1 and the rear section 104.2 are designed as identical components made of gray cast iron (GGG40.3 or GJS-400-18U LT), whereby their production considerably simplified, since only a single basic form has to be produced. It is understood, however, that in other variants of the invention, a different geometry for the two halves can be provided.
  • gray cast iron GGG40.3 or GJS-400-18U LT
  • the joint 104.3 extends centrally through the cross member 103.
  • the joint extends substantially in a joining plane whose surface normal extends parallel to the longitudinal axis (x-axis) of the bogie frame 101.
  • This arrangement of the joint has the advantage that the longest dimension on the respective cast component is limited, resulting in shorter maximum flow paths for the melt and thus simplifies automated casting and its process reliability is increased.
  • the joint of the two halves can extend substantially centrally through the cross member 103 such that the surface normal of its joining plane extends parallel to the transverse axis (y-axis) of the bogie frame 101, as shown in FIG. 2 is indicated by the dashed contour 104.4.
  • the bogie frame 101 then includes a left portion 104.1 and a right portion 104.2, which are preferably identical.
  • connection between the front / left section 104.1 and the rear / right section 104.2 can be done in any suitable manner. So any connection with traction, positive connection or material connection or any combinations thereof can be selected according to the expected load situations on the bogie.
  • the front / left section 104.1 and the rear / right section 104.2 can be braced with each other via connecting rods oriented in the direction of the longitudinal axis / transverse axis (x-axis / y-axis) of the bogie frame 101 as connecting elements and / or via one or more corresponding ones in FIG extending in this direction bolts or pins that are pressed, for example, in suitable recesses or otherwise connected to the respective section 104.1 and 104.2.
  • FIG. 3 shows a schematic perspective view of another preferred embodiment of the chassis frame 201 according to the invention, which has the same outer geometry as the bogie frame 101.
  • the bogie frame 201 is in this case designed in three parts by the two substantially parallel lateral longitudinal beams 202 and connecting them, centrally arranged cross member 203 are designed as separate components of gray cast iron (GGG40.3 or GJS-400-18U LT).
  • the cross member 203 is provided on its upper side with a respective lateral projection 203.1.
  • the respective projection 203.1 is from above, d. H. along the vertical axis (z-axis) of the bogie frame 201, inserted into a corresponding recess 202.4 in the longitudinal beam 202.
  • the respective longitudinal beam 202 rests against a lateral stop surface 203.2 of the cross member 203 provided below the projection 203.1.
  • the respective longitudinal beam 202 bears against a front or rear stop surface 203.3 of the projection 203.1 of the cross member 203.
  • the respective longitudinal beam 202 is connected via one or more in the direction of the transverse axis (y-axis) of the bogie frame 201 connecting elements 205, such as tie rods, with the cross member 203, the lifting or pulling off the cross member 203 along the vertical axis (z- Axis) or the transverse axis (y-axis) prevent, so that in all directions a firm connection is ensured.
  • the connection between the cross member 203 and the respective longitudinal beam 202 can be made in any other suitable manner. So any connection with traction, positive connection or material connection or any combinations thereof can be selected according to the expected load situations on the bogie.
  • the long beams 202 are designed as identical components made of cast iron (GGG40.3 or GJS-400-18U LT), which considerably simplifies their production, since only a single basic shape has to be produced.
  • FIG. 4 shows a schematic perspective view of another preferred embodiment of the chassis frame according to the invention, which is a simple variant of Bogie frame 201 off FIG. 3 represents.
  • the only major difference from the bogie frame 201 FIG. 3 consists in that the respective longitudinal beam 202 is divided into two halves in the form of a front longitudinal beam portion 202.1 and a rear long beam portion 202.3, which are interconnected in the region of a joint 202.6, so that a five-piece bogie frame 201 results.
  • the front long beam section 202.1 and the rear long beam section 202.3 are designed as identical components made of gray cast iron (GGG40.3 or GJS-400-18U LT), which considerably simplifies their production, since only a single basic shape has to be produced. It is understood, however, that in other variants of the invention, a different geometry for the two halves can be provided.
  • gray cast iron GGG40.3 or GJS-400-18U LT
  • the joint 202.6 extends centrally through the respective longitudinal beam 202.
  • the joint 202.6 essentially extends in a joining plane whose surface normal runs parallel to the longitudinal axis (x-axis) of the bogie frame 201.
  • This arrangement of the joint has the advantage that the longest dimension on the respective cast component is limited, resulting in shorter maximum flow paths for the melt and thus simplifies automated casting and its process reliability is increased. It is understood, however, that in other variants of the invention, a different arrangement of the joint of the two halves can be provided.
  • the longitudinal beam sections 202.1, 202.3 are connected via one or more longitudinal bolts 206.
  • the respective longitudinal beam section 202.1, 202.3 is furthermore connected to the cross member 203 via one or more connecting elements 205 acting in the direction of the transverse axis (y axis) of the bogie frame 201, for example tie rods, which lift or pull off the cross member 203 along the vertical axis (FIG. z-axis) or the transverse axis (y-axis) prevent, so that in all directions a firm connection is ensured.
  • the connection between the cross member 203 and the respective longitudinal beam 202 can be made in any other suitable manner. So any connection with traction, positive connection or material connection or any combinations thereof can be selected according to the expected load situations on the bogie.
  • cross member 203 in other variants of the invention also not from a gray cast iron material but, for example, in a conventional manner as a welded construction of sheet steel and / or may be formed as a cast steel castings.
  • the cross member made of gray cast iron material while the long beam completely or partly formed as a welded construction made of sheet steel and / or as a cast construction made of cast steel.
  • FIG. 5 shows - partially in exploded view - a schematic perspective view of another preferred embodiment of the chassis frame according to the invention 301, which has the same outer geometry as the bogie frame 101.
  • the bogie frame 301 thus has two substantially parallel lateral longitudinal members 302 and a connecting them, centrally arranged cross member 303.
  • Each longitudinal beam 302 comprises a front long beam portion 302.1, a middle long beam portion 302.2 and a rear long beam portion 302.3.
  • the later bogie In the area of the front longitudinal beam section 302.1, the later bogie is supported by a - not shown - primary suspension on a - also not shown - front wheel unit, such as a front wheel, from. In the area of the rear longitudinal beam section 302.3, the later bogie is supported by a - not shown - primary suspension on a - also not shown - rear wheel unit, such as a rear wheel, from.
  • the bogie frame 301 is designed in five parts in the present example.
  • the front long beam section 302.1 and the rear long beam section 302.3 are designed as separate cast iron components (GGG40.3 or GJS-400-18U LT), which are fastened to the middle longitudinal beam section 302.2.
  • the cross member 303 is designed together with the respective middle longitudinal beam portion 302.2 as a common cast iron component (GGG40.3 or GJS-400-18U LT).
  • the respective middle longitudinal beam portion 302.2 is in other words integrally connected to the cross member 303.
  • this compound may be designed in a shape as related to FIG. 3 has been described for a one-piece long beam.
  • the front long beam section 302.1 and the rearward long beam section 302.3 are each connected to the middle longitudinal beam section 302.2 in the region of a joint 302.7.
  • the joint 302.7 extends in each case in a joint plane whose surface normal runs in the direction of the longitudinal axis (x-axis) of the bogie frame 301. It goes without saying However, in other variants of the invention, a different design (eg graded) and orientation (eg, inclined to the longitudinal axis) of the joint may be provided.
  • the joint 302.7 is in each case arranged on the side of the longitudinal member center facing away from a downward bend 302.8 of the long beam 302.
  • the joint 302.7 is arranged in a region of the long beam 302, in which on the one hand there is a sufficiently large component cross-section for a stable connection and on the other hand still comparatively low bending moments act, so that the loads to be absorbed by the compound still comparatively moderate. This ensures that the effort for the connection is limited.
  • connection between the front longitudinal beam section 302.1 or the rearward longitudinal beam section 302.3 and the middle longitudinal beam section 302.2 is effected via a connecting element in the form of a journal 307 which is press-fitted into a corresponding recess 308 in the middle longitudinal beam section 302.2. It is understood, however, that the connection can be made in any other suitable manner. So any connection with traction, positive connection or material connection or any combinations thereof can be selected according to the expected load situations on the bogie.
  • the pin 307 and the associated recess 308 each have a substantially constant over their length circular cross-section. It is understood, however, that in other variants of the invention, at least in sections, a stepped or conical shape may be provided. Centering pins 309 secure the longitudinal beam sections 302.1 and 302.3, respectively, against rotation (about the x-axis) relative to the central longitudinal beam section 302.2.
  • the pin 307 and the associated recess 308 are formed during the casting of the respective component with. Depending on the accuracy achievable with the automated casting method used, it may even be possible to dispense with further processing of its mating surfaces, so that a particularly simple production results. It is understood, however, that in other variants of the invention it can also be provided that the pin 307 and the associated recess 308 are only produced completely after casting (eg by turning, milling or drilling, etc.).
  • the respective longitudinal beam 302 via one or more in the direction of the transverse axis (y-axis) of the bogie frame 301 acting connecting elements 305, such as tie rods, connected to the cross member 303, which is a lifting or pulling off the cross member 303 along the vertical axis (z-axis) or the transverse axis (y-axis) prevent, so in all directions a firm connection is ensured.
  • connecting elements 305 such as tie rods
  • the front long beam sections 302.1 and the rear long beam sections 302.3 are designed as identical components made of gray cast iron (GGG40.3 or GJS-400-18U LT), which considerably simplifies their production since only a single basic shape has to be produced.
  • the subdivision into separate front long beam sections 302.1 and rear long beam sections 302.3 and the transverse beam 303 with the middle longitudinal beam section 302.2 simplifies the automated casting or increases its process reliability, since the melt only has to cover comparatively short maximum flow paths.
  • the co-operating in the region of the joint 302.7 components may be provided with a friction corrosion-preventing coating, in particular a molybdenum (Mo) comprehensive coating, to achieve an even higher strength of the compound.
  • a friction corrosion-preventing coating in particular a molybdenum (Mo) comprehensive coating
  • FIGS. 6 to 9 show - partially in exploded view - schematic perspective views of other preferred embodiments of the chassis frame according to the invention, each of the simple variants of the bogie frame 301 from FIG. 5 represent.
  • the only major difference from the bogie frame 201 FIG. 5 consists in the design of the respective connection of the front longitudinal beam portion 302.1 and the rear long beam portion 302.3 with the middle long beam portion 302.2.
  • connection can be made in any other suitable manner. So any connection with traction, positive connection or material connection or any combinations thereof can be selected according to the expected load situations on the bogie.
  • the connecting bolt 310 and the associated recesses 311 each have a cross-section which is substantially constant over their length. It is understood, however, that in other variants of the invention, at least in sections, a stepped or conical shape may be provided.
  • the cross section of the connecting pin 310 FIG. 6 is essentially elliptical while running out of it FIG. 7 is essentially rectangular.
  • the respective cross section of the connecting bolt 310 thus deviates from the circular shape, so that centering pins or the like, which secure the longitudinal beam sections 302.1 or 302.3 against rotation (about the x-axis) relative to the central longitudinal beam section 302.2, can be dispensed with.
  • the recesses 311 are formed during the casting of the respective component with. Depending on the accuracy achievable with the automated casting method used, it may even be possible to dispense with further processing of its mating surfaces, so that a particularly simple production results. It is understood, however, that in other variants of the invention it can also be provided that the recesses 311 are only produced completely after casting (eg by milling, etc.).
  • a peculiarity of the execution FIG. 6 consists in a central bore 312 of the respective connecting bolt 310, in which a - not shown - - ultrasound head of a non-destructive material testing device is added.
  • a regular check of the integrity of the connection between the longitudinal beam sections 302.1 or 302.3 and the middle longitudinal beam section 302.2 can be carried out via this ultrasound head.
  • FIG. 8 When running out FIG. 8 In each case four separate cylindrical connecting pins 313 are provided, which are press-fitted into corresponding recesses 314 in the front and rear longitudinal beam sections 302.1 and 302.3 and in the middle longitudinal beam section 302.2. It is understood, however, that the connection can be made in any other suitable manner. So any connection with traction, positive connection or material connection or any combinations thereof can be selected according to the expected load situations on the bogie.
  • tie rods 315 are provided, which are inserted into corresponding bores 316 in the front and rear longitudinal beam sections 302.1 and 302.3 and in the middle longitudinal beam section 302.2 and over which the front and rear longitudinal beam sections 302.1 and 302.3 are clamped to the middle longitudinal beam section 302.2 ,
  • FIGS. 10 and 11 show - partially in exploded view - schematic perspective views of other preferred embodiments of the chassis frame according to the invention, each of the simple variants of the bogie frame 301 from FIG. 5 represent.
  • the only major difference from the bogie frame 301 FIG. 5 the design of the connection of the front longitudinal beam section 302.1 and the rearward longitudinal beam section 302.3 with the middle longitudinal beam section 302.2.
  • a separate connecting bolt 317 is provided, which is inserted with a slight press fit in the transverse direction (y-direction) of the frame body 301 into corresponding recesses 318 in the front and rear long beam section 302.1 and 302.3 and recesses 319 in the middle longitudinal beam section 302.2.
  • the recesses 319 are in each case formed in two longitudinal lugs 302.9 of the middle longitudinal beam section 302.2 projecting in the longitudinal direction (x-direction) of the frame body 301. It is understood, however, that the connection can be made in any other suitable manner. So any connection with traction, positive connection or material connection or any combinations thereof can be selected according to the expected load situations on the bogie.
  • the connecting bolt 317 is arranged in the region of the lower section of the respective longitudinal beam 302, which is subjected to a load under static load. Due to its orientation in the transverse direction (y-direction) of the frame body 301, it is also stressed mainly under shear under static load of the frame body.
  • the arrangement in the stressed under static load portion of the frame body 301 has the advantage that the support of torques in the overlying under static load pressure-loaded area just above stop surfaces 302.10, 302.11 on the front and rear longitudinal beam section 302.1 and 302.3 and the middle Long carrier section 302.2 can be done.
  • connection can be made in any other suitable manner. So any connection with traction, positive connection or material connection or any combinations thereof can be selected according to the expected load situations on the bogie.
  • the primary shear stress of the connecting pin 317 ( FIG. 10 ) or the connecting bolt 322 ( FIG. 11 ) brings the last advantage that the connecting pin 317 or 322 is loaded in operation mainly in a direction transverse to its joining or mounting direction.
  • the strength of the connection between the front or rear long beam section 302.1 or 302.3 and the middle long beam section 302.2 is thereby at least largely independent of the quality of the joining operation of the connecting bolt 317 or 322, but depends solely on the properties (eg Shear strength, etc.) of the connecting bolt 317 or 322. If necessary, a simple securing of the position of the connecting bolt 317 (eg via retaining rings etc.) is sufficient in order to ensure a permanent and reliable connection of the front or rear long beam section 302.1 or 302.3 to the middle long beam section 302.2.
  • the lateral tabs 302.9 ( FIG. 10 ) or 302.12 ( FIG. 11 ) and the recesses 318, 319 ( FIG. 10 ) or 323, 324 ( FIG. 11 ) are already formed during the casting of the respective component. Depending on the accuracy achievable with the automated casting method used, it may even be possible to dispense with further processing of its mating surfaces, so that results in a particularly simple production. It is understood, however, that in other variants of the invention it can also be provided that the lateral tabs 302.9 (FIG. FIG. 10 ) or 302.12 ( FIG. 11 ) and the recesses 318, 319 ( FIG. 10 ) or 323, 324 ( FIG. 11 ) are made entirely after casting (eg by milling, drilling, etc.).
  • FIG. 12 shows - partially in exploded view - a schematic perspective view of another preferred embodiment of the chassis frame according to the invention, which also a simple variant of the bogie frame 301 from FIG. 5 represents.
  • the only major difference from the bogie frame 301 FIG. 5 the design of the connection of the front longitudinal beam section 302.1 and the rearward longitudinal beam section 302.3 with the middle longitudinal beam section 302.2.
  • connection When running out FIG. 12 on the upper side and the underside of the long beam 302 of each a separate, the joint 302.7 bridging tabs 325 and 326 is provided, which is fastened by means of a plurality of bolts 327 at the front and rear longitudinal beam section 302.1 or 302.3 and the middle longitudinal beam section 302.2. It is understood, however, that the connection can be made in any other suitable manner. So any connection with traction, positive connection or material connection or any combinations thereof can be selected according to the expected load situations on the bogie.
  • FIG. 13 shows - partially in exploded view - a schematic perspective views of another preferred embodiment of the chassis frame according to the invention, the one variant of the bogie frame 301 from FIG. 10 represents.
  • the main difference from the bogie frame 301 FIG. 10 consists in the design of the connection of the front longitudinal beam portion 302.1 and the rear long beam portion 302.3 with the middle long beam portion 302.2.
  • a separate connecting bolt 317 is provided which is inserted with a slight press fit in the transverse direction (y-direction) of the frame body 301 into corresponding recesses 318 in the front and rear long beam section 302.1 and 302.3 and recesses 319 in the middle long beam section 302.2.
  • the recesses 319 are in each case two in the longitudinal direction (x-direction) of the frame body 301 projecting lateral tabs 302.9 of the middle long beam portion 302.2 formed. It is understood, however, that the connection can be made in any other suitable manner. So any connection with traction, positive connection or material connection or any combinations thereof can be selected according to the expected load situations on the bogie.
  • the connecting bolt 317 is in turn arranged in the region of the lower section of the respective elongate carrier 302, which is subjected to a load under static load. Due to its orientation in the transverse direction (y-direction) of the frame body 301, it is also stressed mainly under shear under static load of the frame body.
  • the arrangement in the stressed under static load portion of the frame body 301 has the advantage that the support of torques in the overlying under static load pressure-loaded area just above stop surfaces 302.10, 302.11 on the front and rear longitudinal beam section 302.1 and 302.3 and the middle Long carrier section 302.2 can be done.
  • the main difference from the execution FIG. 10 is that in the upper, under static load pressure-stressed portion of the frame body 301 is disposed at the joint between the front and rear longitudinal beam sections 302.1 and 302.3 and the respective central longitudinal beam section 302.2 in each case an elastic pressure element 328.
  • This pressure element 328 thus lies between the abutment surfaces 302.10, 302.11 on the front or rear long beam section 302.1 or 302.3 and the middle longitudinal beam section 302.2.
  • the pressure element 328 on the one hand has the advantage that it can easily compensate for manufacturing tolerances between the joining partners, in particular in the area of the abutment surfaces 302.10 and 302.11 and the recesses 319, so that significantly less effort is required to produce the bogie frame 301.
  • the pressure member 328 it is possible to design the pressure member 328 to have sufficient suspension characteristics to form the primary suspension of the chassis comprising the bogie frame 301. It goes without saying that, in this case, during operation of the bogie frame 301, a corresponding relative movement between the front and rear longitudinal member sections 302.1 and 302.3 and the middle longitudinal support section 302.2 must be possible.
  • a lift-off similar to the tab 320 is missing FIG. 10 ,
  • a corresponding lift-off can be provided. If appropriate, this can also take place via a suitable connection between the pressure element and the respective longitudinal beam section.
  • cross member 303 in other variants of the invention also not from a gray cast iron material but, for example, in a conventional manner as a welded construction of sheet steel and / or may be formed as a cast steel cast.
  • the cross member made of gray cast iron material, while the front and rear longitudinal beam sections are wholly or partially formed as a welded construction of sheet steel and / or as a cast steel castings.

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Abstract

Fahrwerksrahmen für ein Fahrwerk eines Schienenfahrzeugs mit einem Rahmenkörper (201; 301), der dazu ausgebildet ist, sich auf wenigstens einer Radeinheit des Fahrwerks abzustützen, wobei der Rahmenkörper (201; 301) zumindest teilweise aus einem Graugussmaterial hergestellt ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fahrwerksrahmen für ein Fahrwerk eines Schienenfahrzeugs mit einem Rahmenkörper, der dazu ausgebildet ist, sich auf wenigstens einer Radeinheit des Fahrwerks abzustützen. Sie betrifft weiterhin ein Fahrwerk mit einem erfindungsgemäßen Fahrwerksrahmen sowie ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung eines Fahrwerksrahmens.
  • Die Herstellung von Strukturbauteilen im Schienenfahrzeugbereich, z. B. von Rahmen oder Wiegen für Fahrwerke, insbesondere Fahrwerken, erfolgt heute meist durch Verschweißen von Stahlblechen wie dies beispielsweise aus der EP 0 345 708 A1 und der EP 0 564 423 A1 bekannt ist. Dieses Fertigungsverfahren hat jedoch den Nachteil, dass es einen relativ großer Anteil an Handarbeit erfordert, weshalb die Herstellung der Fahrwerksrahmen vergleichsweise teuer ist.
  • Der Anteil an kostenintensiver Handarbeit lässt sich grundsätzlich reduzieren, wenn anstelle von Schweißkonstruktionen gegossene Bauteile zur Anwendung kommen. So ist es beispielsweise aus der GB 1 209 389 A oder der US 6,622,776 B2 bekannt, für einen Fahrwerksrahmen eines Schienenfahrzeugs Gussteile aus Stahl zu verwenden. Während gemäß der GB 1 209 389 A ein einteiliger gegossener Drehgestellrahmen hergestellt wird, werden gemäß der US 6,622,776 B2 die Langträger und der Querträger eines Drehgestells aus einem oder mehreren Bauteilen aus Standard-Stahlguss gefertigt und anschließend zu einem Drehgestellrahmen zusammengefügt.
  • Der Stahlguss hat zwar den Vorteil, dass er schweißbar ist, sodass diese herkömmliche Fügemethode auch bei dieser Fertigungsvariante anwendbar ist. Der Stahlguss hat jedoch auch den Nachteil, dass er eine relativ eingeschränkte Fließfähigkeit aufweist. Dies führt bei einer automatisierten Herstellung von relativ großen Bauteilen komplexer Geometrie, wie sie solche Fahrwerksrahmen für Schienenfahrzeuge darstellen, zu einer reduzierten Prozesssicherheit, die angesichts der hohen Sicherheitsanforderungen, die an ein Fahrwerk eines Schienenfahrzeugs gestellt werden, nicht akzeptabel sind. Daher sind auch bei der Herstellung von solchen Fahrwerksrahmen aus Gusstahl noch relativ viele Arbeitsschritte in Handarbeit auszuführen, weshalb auch hiermit - sofern überhaupt - noch kein unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten zufriedenstellender Automatisierungsgrad erreicht werden kann.
  • Weiterhin ist es, beispielsweise aus der DE 43 09 004 A1 bekannt, vergleichsweise klein bauende tragende Teile der Fahrwerksaufhängung von mehrachsigen Nutzfahrzeugen aus Grauguss herzustellen.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen Fahrwerksrahmen der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, welcher die oben genannten Nachteile nicht oder zumindest in geringerem Maße aufweist und insbesondere eine einfache Herstellbarkeit und damit einen erhöhten Automatisierungsgrad der Fertigung ermöglicht.
  • Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe ausgehend von einem Fahrwerksrahmen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Sie löst diese Aufgabe weiterhin ausgehend von einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 29 durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 29 angegebenen Merkmale.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die technische Lehre zu Grunde, dass man eine einfache Herstellbarkeit und damit einen erhöhten Automatisierungsgrad bei der Fertigung eines Fahrwerksrahmens für ein Schienenfahrzeug erzielen kann, wenn der Rahmenkörper zumindest zum Teil aus einem Graugussmaterial hergestellt ist. Das Graugussmaterial hat dabei den Vorteil, dass es aufgrund seines hohen Kohlenstoffanteils eine besonders gute Fließfähigkeit während des Gießens aufweist und damit zu einer sehr hohen Prozesssicherheit führt. Es hat sich gezeigt, dass die Fertigung auch vergleichsweise großer komplexer Bauteile für den Fahrwerksrahmen in automatisierten Formkästen erfolgen kann, wodurch sich die Herstellung dieser Bauteile deutlich einfacher und kostengünstiger gestaltet.
  • Zwar eignet sich das Graugussmaterial nicht für das Schweißen, da der Kohlenstoffanteil im Werkstoff zu hoch ist. Dank der guten Fließfähigkeit des Graugussmaterials während des Gießens lassen sich jedoch in zuverlässiger Weise sehr komplexe Bauteilgeometrien herstellen, welche andernfalls durch aufwändige Schweißkonstruktionen hergestellt werden müssten. Demgemäß kann auf eine Vielzahl von Fügeprozessen verzichtet werden. Zudem können aus demselben Grund eine optimierte Geometrie eventuell erforderlicher Fügestellen erzielt werden, sodass bei entsprechender Gestaltung problemlos auch andere Fügeverfahren zum Einsatz kommen können.
  • Ein weiterer Vorteil des Graugussmaterials liegt in seinen gegenüber dem üblicherweise verwendeten Stahl verbesserten Dämpfungseigenschaften. Dies ist insbesondere im Hinblick auf die Reduzierung der Übertragung von Schwingungen in den Fahrgastraum eines Schienenfahrzeugs von Vorteil.
  • Bei dem Graugussmaterial kann es sich um ein beliebiges geeignetes Graugussmaterial handeln. Bevorzugt handelt es sich um ein globulares Graugussmaterial (so genannter Sphäroguss), insbesondere um GGG40, welches sich durch einen guten Kompromiß aus Festigkeit, Bruchdehnung und Zähigkeit auszeichnet. Bevorzugt wird z. B. GGG40.3 bzw. GJS-400-18U LT verwendet, welches sich durch eine vorteilhafte Zähigkeit bei niedrigen Temperaturen auszeichnet.
  • Der Rahmenkörper kann gegebenenfalls aus einem einzigen Gussteil bestehen. Wegen der Größe, welche solche Rahmenkörper üblicherweise aufweisen, kann es jedoch von Vorteil sein, den Rahmenkörper aufzuteilen, um eine hohe Prozesssicherheit zu erzielen. Bevorzugt umfasst der Rahmenkörper daher mindestens zwei Rahmenteile, die im Bereich wenigstens einer Fügestelle miteinander verbunden sind. Bevorzugt sind die Rahmenteile , lösbar miteinander verbunden, um eine spätere Wartung oder Instandsetzung des Fahrwerks zu erleichtern.
  • Es kann vorgesehen sein, dass alle Rahmenteile aus einem entsprechenden Graugussmaterial bestehen. Ebenso kann aber auch vorgesehen sein, dass einzelne Rahmenteile nicht aus einem Graugussmaterial bestehen. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass Teile des Rahmenkörpers, beispielsweise ein oder mehrere Querträger des Rahmenkörpers in herkömmlicher Weise als Schweißkonstruktion und/oder als Gusskonstruktion aus Stahlguss ausgebildet sind.
  • Unter dem Begriff Rahmenteil soll dabei im Sinne der vorliegenden Erfindung ein struktureller, die Grobgeometrie des Rahmenkörpers maßgeblich bestimmender Teil des Rahmenkörpers verstanden werden. Insbesondere soll es sich hierbei nicht um Verbindungselemente handeln, mittels welcher solche Rahmenteile verbunden sein können.
  • Die Rahmenteile können grundsätzlich durch ein geeignetes Fügeverfahren unmittelbar miteinander zusammengefügt werde. Bevorzugt ist im Bereich der Fügestelle aber wenigstens ein Verbindungselement vorgesehen, welches mit den beiden Rahmenteilen verbunden ist. Das Verbindungselement kann dabei mit einem der beiden Rahmenteile einstückig ausgebildet sein. So kann es sich beispielsweise um einen Vorsprung, wie einen Zapfen oder dergleichen handeln, der beim Gießen oder nachträglich ausgeformt wird und gegebenenfalls noch mit den entsprechenden Passflächen versehen wird.
  • Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass das Verbindungselement mit wenigstens einem der beiden Rahmenteile über eine kraftschlüssige Verbindung und/oder eine formschlüssige Verbindung und/oder eine stoffschlüssige Verbindung verbunden ist. So kann es sich beispielsweise bei dem Verbindungselement um einen Zapfen oder Bolzen handeln, der über eine Presspassung (primär Kraftschluss in Fügerichtung) oder eine Klebeverbindung (primär Stoffschluss in Fügerichtung) mit dem jeweiligen Rahmenteil verbunden wird. Ebenso kann über entsprechende Vorsprünge und Hinterschneidungen am Verbindungselement bzw. Rahmenteil ein Formschluss erzielt werden.
  • Bevorzugt erstreckt sich die Fügestelle zumindest abschnittsweise im Wesentlichen in einer Fügeebene und das Verbindungselement bildet wenigstens einen Vorsprung aus, der sich in Richtung der Flächennormalen der Fügeebene wenigstens in eine entsprechende Ausnehmung in einem der beiden Rahmenteile hinein erstreckt. Hierdurch kann eine einfach zu fügende Steckverbindung erzielt werden, bei der in Fügerichtung wenigstens eine der oben genannten form-, kraft- oder stoffschlüssigen Verbindungen zur Anwendung kommt, während quer zur Fügerichtung über den Vorsprung eine formschlüssige Verbindung erzielt wird, die je nach der Kontaktsituation, insbesondere je nach der Kontaktkraft zwischen den Rahmenteilen, an der Fügestelle und gegebenenfalls noch durch einen Kraftschluss ergänzt bzw. unterstützt wird.
  • Das Verbindungselement kann grundsätzlich in beliebiger geeigneter Weise ausgebildet sein. Bevorzugt ist es nach Art eines Zapfens oder Bolzens ausgebildet, wie dies oben bereits ausgeführt wurde. Das Verbindungselement kann weiterhin grundsätzlich einen beliebigen geeigneten Querschnitt bzw. Querschnittsverlauf aufweisen. So kann es beispielsweise über seine Länge einen im Wesentlichen konstanten Querschnitt aufweisen, also beispielsweise al einfacher Zylinderbolzen oder Zylinderzapfen ausgeführt sein, da eine solche Gestalt besonders einfach herzustellen ist.
  • Ebenso ist es möglich, dass das Verbindungselement zumindest abschnittsweise einen sich mit zunehmender Entfernung von der Fügeebene verjüngenden Querschnitt aufweist. Wegen der hiermit erzielbaren Selbstzentrierung der Fügepartner vereinfacht sich hierdurch der Fügevorgang, sodass er unter Umständen ebenfalls in einfacher Weise automatisiert erfolgen kann.
  • Der Querschnitt des Verbindungselements kann ebenfalls grundsätzlich in beliebiger geeigneter Weise ausgebildet sein. Bevorzugt weist das Verbindungselement zumindest abschnittsweise einen kreisförmigen Querschnitt und/oder zumindest abschnittsweise einen elliptischen Querschnitt und/oder zumindest abschnittsweise einen polygonalen Querschnitt auf.
  • Eine von der Kreisform abweichende Querschnittsform weist dabei natürlich den Vorteil einer zuverlässigen zusätzlichen Verdrehsicherung und einer dem automatisierten Fügen entgegenkommenden Selbstjustierung um die Fügeachse auf. Zwar sind solche Verbindungselemente mit von der Kreisform abweichendem Querschnitt grundsätzlich aufwändiger in der Herstellung. Dies gilt jedoch nur, sofern eine entsprechend aufwändige Nachbearbeitung der Fügeflächen erforderlich ist. Dank des erfindungsgemäß verwendeten Graugussmaterials und dessen guter Fließeigenschaften lassen sich die Fügeflächen jedoch gegebenenfalls auch in einem automatisierten Gießverfahren mit ausreichender Genauigkeit herstellen, sodass eine solche aufwändige Nachbearbeitung der Fügeflächen gegebenenfalls entfallen kann.
  • Bei bevorzugten Varianten des erfindungsgemäßen Fahrwerksrahmens ist vorgesehen, dass das Verbindungselement im Bereich eines unter statischer Belastung zugbeanspruchten Abschnitts des Rahmenkörpers angeordnet ist und/oder derart angeordnet ist, dass es durch die statische Belastung des Rahmenkörpers auf Scherung beansprucht ist. Die Anordnung in einem unter statischer Belastung zugbeanspruchten Abschnitt des Rahmenkörpers bietet den Vorteil, dass die Abstützung von Drehmomenten im unter statischer Belastung druckbelasteten Bereich einfach über die beiden zu verbindenden Rahmenteile erfolgen kann. Zudem besteht hierbei der Vorteil, dass in der Regel zumindest für einen Großteil der im Fahrbetrieb zu erwartenden dynamischen Belastungen aufgrund des hohen Gewichts eines Schienenfahrzeugs im unter statischer Belastung druckbelasteten Bereich stets eine gewisse Druckbelastung wirkt, sodass gegebenenfalls von einer permanenten Vorspannung zwischen den zu verbindenden Rahmenteilen auszugehen ist. Somit kann die Verbindung gegebenenfalls sogar ohne zusätzliche Verbindungselemente oder lediglich unter Verwendung einer einfachen Abhebesicherung im unter statischer Belastung druckbelasteten Bereich ausgeführt werden.
  • Die primär erfolgende Scherbelastung bringt letztlich den Vorteil, dass das Verbindungselement, beispielsweise ein Stift oder Bolzen, im Betrieb hauptsächlich in einer Richtung quer zu seiner Füge- bzw. Montagerichtung belastet wird. Die Festigkeit der Verbindung zwischen den beiden zu verbindenden Rahmenteilen wird dadurch zumindest weit gehend unabhängig von der Qualität des Fügevorgangs (beispielsweise sind keine besonderen Anzugsmomente oder dergleichen zu berücksichtigen), sondern hängt nurmehr von den Eigenschaften (z. B. der Scherfestigkeit etc.) des Verbindungselements ab. Gegebenenfalls reicht also eine einfache Lagesicherung des Verbindungselements (z. B. über Sicherungsringe, Pressfügung der Verbindungsteile etc.), um eine dauerhafte und zuverlässige Verbindung der Rahmenteile zu gewährleisten.
  • Bei besonders einfach zu fertigenden Varianten des erfindungsgemäßen Fahrwerksrahmens ist wenigstens ein Verbindungselement als die Fügestelle überbrückendes, mit beiden Fügepartnern verbundenes Element ausgebildet. Dabei kann es insbesondere als in Richtung der Flächennormalen der Fügeebene wirkender Zuganker oder als die Fügestelle überbrückende Lasche ausgebildet sein.
  • Um eine einfache Überprüfung der Qualität der Verbindung zwischen den Rahmenteilen zu ermögliche, ist bei vorteilhaften Varianten des erfindungsgemäßen Fahrwerksrahmens vorgesehen, dass das Verbindungselement wenigstens eine Ausnehmung zur Aufnahme einer Komponente einer zerstörungsfrei arbeitenden Materialprüfeinrichtung, insbesondere einer mit Ultraschall arbeitenden Materialprüfeinrichtung, aufweist. Bei dieser Komponente kann es sich um eine dauerhaft integrierte Einrichtung handeln, die von Zeit zu Zeit angesprochen wird. Bei dieser Komponente kann es sich weiterhin um einen entsprechenden Sensor und/oder einen entsprechenden Aktuator handeln, der eine entsprechende Anregung der Fügepartner generiert.
  • Bei weiteren bevorzugten Varianten des erfindungsgemäßen Fahrwerksrahmens ist vorgesehen, dass wenigstens eine der im Bereich der Fügestelle zusammenwirkenden Komponenten zumindest teilweise mit einer Reibkorrosion verhindernden Beschichtung, insbesondere einer Molybdän (Mo) umfassenden Beschichtung, versehen ist., um eine dauerhaft zuverlässige Verbindung zu garantieren.
  • Der Fahrwerksrahmen kann grundsätzlich beliebig gestaltet sein. So kann er beispielsweise ein Fahrwerksrahmen für ein Einzelfahrwerk mit nur einer Radeinheit (z. B. einem Radsatz oder einem Radpaar). Besonders vorteilhaft lässt sie sich aber bei größer bauenden und damit aufwändiger herzustellenden Fahrwerken mit mehreren Radeinheiten (z. B. Radsätzen oder Radpaaren) einsetzen. Bevorzugt weist der Rahmenkörper daher einen vorderen Abschnitt, einen mittleren Abschnitt und einen hinteren Abschnitt auf, wobei der mittlere Abschnitt den vorderen Abschnitt und den hinteren Abschnitt verbindet, der vordere Abschnitt dazu ausgebildet ist, sich auf einer vorlaufenden Radeinheit des Fahrwerks abzustützen, und der hintere Abschnitt dazu ausgebildet ist, sich auf einer nachlaufenden Radeinheit des Fahrwerks abzustützen.
  • Bei mehrteiligen Rahmenkörpern können die Fügestellen zwischen den Rahmenteilen grundsätzlich an beliebiger Stelle angeordnet sein und damit in vorteilhafter Weise abgestimmt auf das zur Verfügung stehende automatisierte Gießverfahren abgestimmt werden. Bei vorteilhaften Varianten des erfindungsgemäßen Fahrwerksrahmens ist vorgesehen, dass der Rahmenkörper mindestens zwei Rahmenteile umfasst, die im Bereich wenigstens einer Fügestelle miteinander, insbesondere lösbar, verbunden sind. Dabei ist wenigstens eine Fügestelle im Bereich des mittleren Abschnitts angeordnet und/oder wenigstens eine Fügestelle im Bereich des vorderen Abschnitts angeordnet und/oder wenigstens eine Fügestelle im Bereich des hinteren Abschnitts angeordnet.
  • Ist beispielsweise im mittleren Abschnitt ein Querträger angeordnet, so kann die Fügestelle auch im Bereich des Querträgers verlaufen. Der Rahmenkörper kann dann gegebenenfalls aus zwei identischen Gussteilhälften zusammengesetzt sein, wodurch sich die Fertigung natürlich deutlich vereinfacht.
  • Der Fahrwerksrahmen kann grundsätzlich beliebig gestaltet sein. Besonders vorteilhaft lässt sich die vorliegende Erfindung allerdings im Zusammenhang mit Fahrwerksrahmen einsetzen, bei denen der Rahmenkörper als Rahmen ausgebildet ist, der zwei in Längsrichtung des Fahrwerks verlaufende Langträger und wenigstens einen in Querrichtung des Fahrwerks verlaufenden Querträger umfasst, der die beiden Langträger miteinander verbindet. Insbesondere kann der Rahmenkörper hierbei als im Wesentlichen H-förmiger Rahmen ausgebildet sein.
  • Ein hoher Automatisierungsgrad der Fertigung mit hoher Prozesssicherheit kann dabei erzielt werden, wenn der Rahmenkörper in möglichst wenige unterschiedliche Rahmenteile aufgeteilt wird, bei denen das Fließen der Schmelze in der Form möglichst wenig durch Umlenkungen oder andere Hindernisse behindert ist. Bevorzugt ist daher vorgesehen, dass wenigstens einer der Langträger wenigstens einen Langträgerabschnitt aufweist, der im Bereich wenigstens einer Fügestelle, insbesondere lösbar, mit dem wenigstens einen Querträger oder einem weiteren Langträgerabschnitt des Langträgers verbunden ist.
  • Bei vorteilhaften Varianten des erfindungsgemäßen Fahrwerksrahmens ist der Langträger einteilig ausgebildet und im Bereich der Fügestelle mit dem wenigstens einen Querträger verbunden. Die Fügerichtung kann dabei in Richtung der Querachse des Fahrwerks verlaufen, sodass sich eine Kontakt- bzw. Fügeebene zwischen dem Langträger und dem Querträger ergibt, deren Flächennormale zumindest eine Komponente in Richtung der Querachse des Fahrwerks aufweist. Der Langträger kann mit anderen Worten seitlich (d. h. in Richtung der Querachse des Fahrwerks) an den Querträger angesetzt sein.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass sich die Fügestelle - zusätzlich oder alternativ - zumindest abschnittsweise im Wesentlichen in einer Fügeebene erstreckt, deren Flächennormale zumindest eine Komponente in Richtung der Hochachse des Fahrwerks aufweist, insbesondere im Wesentlichen parallel zur Hochachse des Fahrwerks ist. Hiermit kann der Querträger dann beispielsweise einfach von oben auf den Langträger aufgesetzt werden. Der Querträger muss dabei wegen des üblicherweise hohen Gewichts der auf dem Querträger abgestützten Fahrzeugkomponenten gegebenenfalls nur gegen ein nur unter extremen Betriebsbedingungen oder im Wartungsfall mögliches Abheben von dem Langträger gesichert werden.
  • Bei weiteren vorteilhaften Varianten des erfindungsgemäßen Fahrwerksrahmens umfasst der Langträger zwei Langträgerabschnitte, die im Bereich der jeweils einer Fügestelle mit dem wenigstens einen Querträger verbunden sind. Hierdurch ist der vergleichsweise lange Langträger in zwei kürzere Langträgerabschnitte unterteilt, welche sich einfacher automatisiert herstellen lassen. Bevorzugt ist auch hier vorgesehen, dass sich wenigstens eine der Fügestellen zumindest abschnittsweise im Wesentlichen in einer Fügeebene erstreckt, deren Flächennormale zumindest eine Komponente in Richtung der Hochachse des Fahrwerks aufweist, insbesondere im Wesentlichen parallel zur Hochachse des Fahrwerks ist. Der Querträger kann dann mit anderen Worten wiederum von oben auf die beiden Langträgerabschnitte aufgesetzt sein. Zusätzlich oder alternativ kann sich wenigstens eine der Fügestellen zumindest abschnittsweise im Wesentlichen in einer Fügeebene erstrecken, deren Flächennormale zumindest eine Komponente in Richtung der Querachse des Fahrwerks aufweist, insbesondere im Wesentlichen parallel zur Querachse des Fahrwerks ist. Die beiden Langträgerabschnitte können mit anderen Worten seitlich (d. h. in Richtung der Querachse des Fahrwerks) an den Querträger angesetzt sein.
  • Bei weiteren vorteilhaften Varianten des erfindungsgemäßen Fahrwerksrahmens umfasst wenigstens einer der Langträger einen vorderen Langträgerabschnitt, einen mittleren Langträgerabschnitt und einen hinteren Langträgerabschnitt, wobei der mittlere Langträgerabschnitt mit dem wenigstens einen Querträger verbunden ist. Bevorzugt ist der mittlere Langträgerabschnitt dann einstückig mit dem wenigstens einen Querträger ausgebildet, sodass der mittlere Langträgerabschnitt in den Querträger integriert werden kann, ohne dessen Komplexität nennenswert zu erhöhen und damit dessen automatisierte Herstellbarkeit zu gefährden. Es muss dann gegebenenfalls nur der dann vergleichsweise kurze, einfach automatisiert herzustellende vordere bzw. hintere Langträgerabschnitt separat gegossen werden, der dann im Bereich einer Fügestelle mit dem mittleren Langträgerabschnitt verbunden ist.
  • Die Verbindung zwischen dem vorderen bzw. hinteren Langträgerabschnitt und dem mittleren Langträgerabschnitt kann grundsätzlich in beliebiger Weise erfolgen. Bevorzugt erstreckt sich wenigstens eine der Fügestellen zumindest abschnittsweise im Wesentlichen in einer Fügeebene, deren Flächennormale zumindest eine Komponente in Richtung der Längsachse des Fahrwerks aufweist, insbesondere im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Fahrwerks ist. Der vordere bzw. hintere Langträgerabschnitt ist dann gegebenenfalls einfach in Richtung der Längsachse des Fahrwerks von vorne bzw. hinten an den mittleren Langträgerabschnitt angesetzt.
  • Zusätzlich oder alternativ kann sich wenigstens eine der Fügestellen zumindest abschnittsweise im Wesentlichen in einer Fügeebene erstrecken, deren Flächennormale zumindest eine Komponente in Richtung der Querachse des Fahrwerks aufweist, insbesondere im Wesentlichen parallel zur Querachse des Fahrwerks ist. Der vordere bzw. hintere Langträgerabschnitt kann mit anderen Worten seitlich (d. h. in Richtung der Querachse des Fahrwerks) an den mittleren Langträgerabschnitt angesetzt sein.
  • Zusätzlich oder alternativ kann sich wenigstens eine der Fügestellen zumindest abschnittsweise im Wesentlichen in einer Fügeebene erstrecken, deren Flächennormale zumindest eine Komponente in Richtung der Hochachse des Fahrwerks aufweist, insbesondere im Wesentlichen parallel zur Hochachse des Fahrwerks ist. Der vordere bzw. hintere Langträgerabschnitt kann mit anderen Worten von oben bzw. bevorzugt von unten (d. h. in Richtung der Hochachse des Fahrwerks) an den mittleren Langträgerabschnitt angesetzt sein.
  • Bei weiteren vorteilhaften Varianten des erfindungsgemäßen Fahrwerksrahmens ist vorgesehen, dass im Bereich wenigstens einer der Fügestellen ein Druckelement zwischen dem vorderen Langträgerabschnitt bzw. dem hinteren Langträgerabschnitt und dem mittleren Langträgerabschnitt angeordnet ist. Dieses Druckelement kann zum einen in vorteilhafter Weise dazu dienen, Fertigungstoleranzen zwischen den Fügepartnern auf einfache Weise auszugleichen. Gegebenenfalls kann es aber auch so ausgebildet sein, dass es die Funktion der Primärfederung des Fahrwerks übernehmen kann.
  • Bei weiteren vorteilhaften Varianten des erfindungsgemäßen Fahrwerksrahmens weist wenigstens einer der Langträger zwischen den Langträgerenden und der Langträgermitte jeweils eine Abkröpfung nach unten auf und wenigstens eine der Fügestellen ist im Bereich der Abkröpfung angeordnet oder auf der der Langträgermitte abgewandten Seite der Abkröpfung, insbesondere nahe der Abkröpfung, angeordnet. Hierdurch ist es möglich, die Fügestelle in einen Bereich des Langträgers anzuordnen, in dem zum einen schon ein ausreichend großer Bauteilquerschnitt für eine stabile Verbindung vorliegt und zum anderen noch vergleichsweise geringe Biegemomente wirken, sodass die von der Verbindung aufzunehmenden Lasten noch vergleichsweise moderat ausfallen. Hiermit kann erreicht werden, dass sich der Aufwand für die Verbindung in Grenzen hält.
  • Bei weiteren vorteilhaften Varianten des erfindungsgemäßen Fahrwerksrahmens ist wenigstens ein Teil wenigstens eines der Langträger aus dem Graugussmaterial hergestellt. Bevorzugt handelt es sich dabei zumindest um die Langträgerenden, also die vorderen und hinteren Langträgerabschnitte, die aus dem Graugussmaterial hergestellt sind. Der mittlere Langträgerabschnitt und/oder der Querträger können dann ebenfalls aus dem Graugussmaterial oder aber auch in herkömmlicher Weise als Schweißkonstruktion und/oder als Gusskonstruktion aus Stahlguss ausgebildet sein.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrwerk für ein Schienenfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Fahrwerksrahmen. Hiermit lassen sich die oben dargelegten Varianten und Vorteile in demselben Maße realisieren, sodass diesbezüglich auf die obigen Ausführungen verwiesen werden soll. Bevorzugt ist das erfindungsgemäße Fahrwerk als Drehgestell ausgebildet.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Fahrwerksrahmens für ein Fahrwerk eines Schienenfahrzeugs mit einem Rahmenkörper, der dazu ausgebildet ist, sich auf wenigstens einer Radeinheit des Fahrwerks abzustützen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Rahmenkörper aus einem Graugussmaterial hergestellt wird. Hiermit lassen sich die oben dargelegten Varianten und Vorteile ebenfalls in demselben Maße realisieren, sodass diesbezüglich auch hier lediglich auf die obigen Ausführungen verwiesen werden soll.
  • Bei vorteilhaften Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Rahmenkörper in einem einzigen Schritt gegossen. Bei anderen vorteilhaften Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst der Rahmenkörper mindestens zwei Rahmenteile, die mindestens zwei Rahmenteile werden als separate Bauteile aus einem Graugussmaterial gegossen und dann im Bereich wenigstens einer Fügestelle miteinander, insbesondere lösbar, verbunden.
  • Wie erwähnt kann ein Teil des Rahmenkörpers erfindungsgemäßen aus dem Graugussmaterial und ein Teil des Rahmenkörpers aus Stahl hergestellt werden. Bei weiteren vorteilhaften Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens ist daher vorgesehen, dass der Rahmenkörper mindestens zwei Rahmenteile umfasst. Mindestens einer der mindestens zwei Rahmenteile wird dann aus einem Graugussmaterial gegossen, während mindestens einer der mindestens zwei Rahmenteile aus Stahl hergestellt wird. Die mindestens zwei Rahmenteile werden dann im Bereich wenigstens einer Fügestelle miteinander, insbesondere lösbar, verbunden.
  • Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen bzw. der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, welche auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt. Es zeigen
    • Figur 1
    eine schematische perspektivische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrwerkrahmens;
    Figur 2
    eine schematische perspektivische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrwerkrahmens;
    Figur 3
    eine schematische perspektivische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrwerkrahmens;
    Figur 4
    eine schematische perspektivische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrwerkrahmens;
    Figur 5
    eine schematische perspektivische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrwerkrahmens;
    Figur 6
    eine schematische perspektivische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrwerkrahmens;
    Figur 7
    eine schematische perspektivische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrwerkrahmens;
    Figur 8
    eine schematische perspektivische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrwerkrahmens;
    Figur 9
    eine schematische perspektivische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrwerkrahmens;
    Figur 10
    eine schematische perspektivische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrwerkrahmens;
    Figur 11
    eine schematische perspektivische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrwerkrahmens;
    Figur 12
    eine schematische perspektivische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrwerkrahmens;
    Figur 13
    eine schematische perspektivische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrwerkrahmens.
    Erstes Ausführungsbeispiel
  • Im Folgenden wird zunächst unter Bezugnahme auf die Figur 1 eine ersten bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrwerkrahmens in Form eines Drehgestellrahmens 101 beschrieben. Figur 1 zeigt dabei eine schematische perspektivische Darstellung des Drehgestellrahmens 101, der zwei im Wesentlichen parallele seitliche Langträger 102 umfasst, die über einen mittig angeordneten Querträger 103 verbunden sind.
  • Jeder Langträger 102 umfasst einen vorderen Langträgerabschnitt 102.1, einen mittleren Langträgerabschnitt 102.2 und einen hinteren Langträgerabschnitt 102.3. Im Bereich des vorderen Langträgerabschnitts 102.1 stützt sich das spätere Drehgestell über eine - nicht dargestellte - Primärfederung auf einer - ebenfalls nicht dargestellten - vorderen Radeinheit, beispielsweise einem vorderen Radsatz, ab. Im Bereich des hinteren Langträgerabschnitts 102.3 stützt sich das spätere Drehgestell über eine - nicht dargestellte - Primärfederung auf einer - ebenfalls nicht dargestellten - hinteren Radeinheit, beispielsweise einem hinteren Radsatz, ab.
  • Der Drehgestellrahmen 101 wird als einstückiges Gussteil in einem automatisierten Gussverfahren aus einem Graugussmaterial hergestellt. Als Graugussmaterial wird dabei GGG40.3 bzw. GJS-400-18U LT, also kohlenstoffreicher globularer Grauguss (so genannter Sphäroguss) verwendet. Dieses Material hat den Vorteil, dass seine Schmelze dank des hohen Kohlenstoffanteils eine vergleichsweise hohe Fließfähigkeit aufweist, sodass auch mit einem automatisierten Gussverfahren eine Prozesssicherheit erzielt werden kann, die so hoch ist, dass die so hergestellten den Drehgestellrahmen 101 zu einem unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten zufrieden stellenden Anteil den hohen Sicherheitsanforderungen genügen, die an einen Drehgestellrahmen 101 eines Drehgestells eines Schienenfahrzeugs gestellt werden.
    • Zweites Ausführungsbeispiel
  • Figur 2 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrwerkrahmens, der eine einfache Variante des Drehgestellrahmens 101 darstellt. Der Drehgestellrahmen 101 ist hierbei in zwei Hälften in Form eines vorderen Abschnitts 104.1 und eines hinteren Abschnitts 104.2 unterteilt, die im Bereich einer Fügestelle 104.3 miteinander verbunden sind.
  • Der vordere Abschnitt 104.1 und der hintere Abschnitt 104.2 sind als identische Bauteile aus Grauguss (GGG40.3 bzw. GJS-400-18U LT) ausgeführt, wodurch sich ihre Herstellung erheblich vereinfacht, da nur eine einzige Grundform herstellt werden muss. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch eine abweichende Geometrie für die beiden Hälften vorgesehen sein kann.
  • Die Fügestelle 104.3 verläuft mittig durch den Querträger 103. Dabei erstreckt sich die Fügestelle im Wesentlichen in einer Fügeebene, deren Flächennormale parallel zur Längsachse (x-Achse) des Drehgestellrahmens 101 verläuft. Diese Anordnung der Fügestelle hat den Vorteil, dass sich die längste Abmessung am jeweiligen Gussbauteil in Grenzen hält, wodurch sich kürzere maximale Fließwege für die Schmelze ergeben und damit das automatisierte Gießen vereinfacht bzw. dessen Prozesssicherheit erhöht wird.
  • Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch eine abweichende Anordnung der Fügestelle der beiden Hälften vorgesehen sein kann. So kann sie im Wesentlichen mittig so durch den Querträger 103 verlaufen, dass sich die Flächennormale ihrer Fügeebene parallel zur Querachse (y-Achse) des Drehgestellrahmens 101 erstreckt, wie dies in Figur 2 durch die gestrichelte Kontur 104.4 angedeutet ist. Der Drehgestellrahmen 101 umfasst dann einen linken Abschnitt 104.1 und einen rechten Abschnitt 104.2, die bevorzugt identisch ausgebildet sind.
  • Die Verbindung zwischen dem vorderen/linken Abschnitt 104.1 und dem hinteren/rechten Abschnitt 104.2 kann auf beliebige geeignete Weise erfolgen. So kann eine beliebige Verbindung mit Kraftschluss, Formschluss oder Stoffschluss oder beliebige Kombinationen hieraus entsprechend den zu erwartenden Lastsituationen am Drehgestell gewählt werden. Beispielsweise können der vordere/linke Abschnitt 104.1 und der hintere/rechte Abschnitt 104.2 über in Richtung der Längsachse/Querachse (x-Achse/y-Achse) des Drehgestellrahmens 101 ausgerichtete Zuganker als Verbindungselemente miteinander verspannt sein und/oder über einen oder mehrere entsprechende in dieser Richtung verlaufende Bolzen oder Zapfen verbunden sein, die beispielsweise in geeigneten Ausnehmungen verpresst oder anderweitig mit dem jeweiligen Abschnitt 104.1 und 104.2 verbunden sind.
    • Drittes Ausführungsbeispiel
  • Figur 3 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrwerkrahmens 201, der dieselbe äußere Geometrie wie der Drehgestellrahmen 101 aufweist. Der Drehgestellrahmen 201 ist hierbei dreiteilig gestaltet, indem die beiden im Wesentlichen parallelen seitliche Langträger 202 und der diese verbindende, mittig angeordnete Querträger 203 als separate Bauteile aus Grauguss (GGG40.3 bzw. GJS-400-18U LT) ausgeführt sind.
  • Der Querträger 203 ist an seiner Oberseite mit je einem seitlichen Vorsprung 203.1 versehen. Der jeweilige Vorsprung 203.1 ist von oben, d. h. entlang der Hochachse (z-Achse) des Drehgestellrahmens 201, in eine entsprechende Ausnehmung 202.4 im Langträger 202 eingesetzt. In Richtung der Querachse (y-Achse) des Drehgestellrahmens 201 liegt der jeweilige Langträger 202 an einer unterhalb des Vorsprungs 203.1 vorgesehenen seitlichen Anschlagfläche 203.2 des Querträgers 203 an. In Richtung der Längsachse (x-Achse) des Drehgestellrahmens 201 liegt der jeweilige Langträger 202 an einer vorderen bzw. hinteren Anschlagfläche 203.3 des Vorsprungs 203.1 des Querträgers 203 an.
  • Weiterhin ist der jeweilige Langträger 202 über ein oder mehrere in Richtung der Querachse (y-Achse) des Drehgestellrahmens 201 wirkende Verbindungselemente 205, beispielsweise Zuganker, mit dem Querträger 203 verbunden, die ein Abheben bzw. Abziehen des Querträgers 203 entlang der Hochachse (z-Achse) bzw. der Querachse (y-Achse) verhindern, sodass in allen Richtungen eine feste Verbindung sichergestellt ist. Es versteht sich jedoch, dass die Verbindung zwischen dem Querträger 203 und dem jeweiligen Langträger 202 auch auf beliebige andere geeignete Weise erfolgen kann. So kann eine beliebige Verbindung mit Kraftschluss, Formschluss oder Stoffschluss oder beliebige Kombinationen hieraus entsprechend den zu erwartenden Lastsituationen am Drehgestell gewählt werden.
  • Bei der beschriebenen Gestaltung ergeben sich mit anderen Worten jeweils Fügestellen mit drei Fügeebenen, deren Flächennormalen in Richtung aller drei Hauptachsen (x-, y-, z-Achse) des Drehgestellrahmens 201 verlaufen. Die im Betrieb hauptsächlich wirkenden Lasten (Gewichtskräfte, Brems- und Beschleunigungskräfte) werden dabei weit gehend direkt über Anschlagflächen der Langträger 202 und des Querträgers 203 abgestützt, sodass sich eine günstige Lastüberleitung zwischen den Langträgern 202 und dem Querträger 203 ergibt.
  • Die Langträger 202 sind als identische Bauteile aus Grauguss (GGG40.3 bzw. GJS-400-18U LT) ausgeführt, wodurch sich ihre Herstellung erheblich vereinfacht, da nur eine einzige Grundform herstellt werden muss. Die Unterteilung in separate Langträger 202 und den Querträger 203 vereinfacht das automatisierte Gießen bzw. erhöht dessen Prozesssicherheit, da die Schmelze nur im Wesentlichen geradlinige Fließwege zurücklegen muss, ohne nennenswerte Umlenkstellen zu passieren.
    • Viertes Ausführungsbeispiel
  • Figur 4 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrwerkrahmens, der eine einfache Variante des Drehgestellrahmens 201 aus Figur 3 darstellt. Der einzige wesentliche Unterschied zum Drehgestellrahmen 201 aus Figur 3 besteht darin, dass der jeweilige Langträger 202 in zwei Hälften in Form eines vorderen Langträgerabschnitts 202.1 und eines hinteren Langträgerabschnitts 202.3 unterteilt ist, die im Bereich einer Fügestelle 202.6 miteinander verbunden sind, sodass sich ein fünfteiliger Drehgestellrahmen 201 ergibt.
  • Der vordere Langträgerabschnitt 202.1 und der hintere Langträgerabschnitt 202.3 sind als identische Bauteile aus Grauguss (GGG40.3 bzw. GJS-400-18U LT) ausgeführt, wodurch sich ihre Herstellung erheblich vereinfacht, da nur eine einzige Grundform herstellt werden muss. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch eine abweichende Geometrie für die beiden Hälften vorgesehen sein kann.
  • Die Fügestelle 202.6 verläuft mittig durch den jeweiligen Langträger 202. Dabei erstreckt sich die Fügestelle 202.6 im Wesentlichen in einer Fügeebene, deren Flächennormale parallel zur Längsachse (x-Achse) des Drehgestellrahmens 201 verläuft. Diese Anordnung der Fügestelle hat den Vorteil, dass sich die längste Abmessung am jeweiligen Gussbauteil in Grenzen hält, wodurch sich kürzere maximale Fließwege für die Schmelze ergeben und damit das automatisierte Gießen vereinfacht bzw. dessen Prozesssicherheit erhöht wird. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch eine abweichende Anordnung der Fügestelle der beiden Hälften vorgesehen sein kann.
  • Hauptsächlich zur Abstützung von Biegemomenten sind die Langträgerabschnitte 202.1, 202.3 über einen oder mehrere Längsbolzen 206 verbunden. Der jeweilige Langträgerabschnitt 202.1, 202.3 ist weiterhin über ein oder mehrere in Richtung der Querachse (y-Achse) des Drehgestellrahmens 201 wirkende Verbindungselemente 205, beispielsweise Zuganker, mit dem Querträger 203 verbunden, die ein Abheben bzw. Abziehen des Querträgers 203 entlang der Hochachse (z-Achse) bzw. der Querachse (y-Achse) verhindern, sodass in allen Richtungen eine feste Verbindung sichergestellt ist. Es versteht sich jedoch, dass die Verbindung zwischen dem Querträger 203 und dem jeweiligen Langträger 202 auch auf beliebige andere geeignete Weise erfolgen kann. So kann eine beliebige Verbindung mit Kraftschluss, Formschluss oder Stoffschluss oder beliebige Kombinationen hieraus entsprechend den zu erwartenden Lastsituationen am Drehgestell gewählt werden.
  • Es versteht sich im übrigen, dass der in den Figuren 3 und 4 gezeigte Querträger 203 bei anderen Varianten der Erfindung auch nicht aus einem Graugussmaterial sondern beispielsweise in herkömmlicher Weise als Schweißkonstruktion aus Stahlblech und/oder als Gusskonstruktion aus Stahlguss ausgebildet sein kann. Ebenso kann natürlich auch umgekehrt der Querträger aus Graugussmaterial bestehen, während die Langträger ganz oder teilweise als Schweißkonstruktion aus Stahlblech und/oder als Gusskonstruktion aus Stahlguss ausgebildet sind.
    • Fünftes Ausführungsbeispiel
  • Figur 5 zeigt - teilweise in Explosionsdarstellung - eine schematische perspektivische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrwerkrahmens 301, der dieselbe äußere Geometrie wie der Drehgestellrahmen 101 aufweist. Der Drehgestellrahmen 301 weist somit zwei im Wesentlichen parallelen seitliche Langträger 302 und einen diese verbindenden, mittig angeordneten Querträger 303 auf. Jeder Langträger 302 umfasst einen vorderen Langträgerabschnitt 302.1, einen mittleren Langträgerabschnitt 302.2 und einen hinteren Langträgerabschnitt 302.3.
  • Im Bereich des vorderen Langträgerabschnitts 302.1 stützt sich das spätere Drehgestell über eine - nicht dargestellte - Primärfederung auf einer - ebenfalls nicht dargestellten - vorderen Radeinheit, beispielsweise einem vorderen Radsatz, ab. Im Bereich des hinteren Langträgerabschnitts 302.3 stützt sich das spätere Drehgestell über eine - nicht dargestellte - Primärfederung auf einer - ebenfalls nicht dargestellten - hinteren Radeinheit, beispielsweise einem hinteren Radsatz, ab.
  • Der Drehgestellrahmen 301 ist im vorliegenden Beispiel fünfteilig gestaltet. Der vordere Langträgerabschnitt 302.1 und der hintere Langträgerabschnitt 302.3 sind dabei als separate Graugussbauteile (GGG40.3 bzw. GJS-400-18U LT) ausgeführt, die an dem mittleren Langträgerabschnitt 302.2 befestigt werden. Der Querträger 303 ist zusammen mit dem jeweiligen mittleren Langträgerabschnitt 302.2 als ein gemeinsames Graugussbauteil (GGG40.3 bzw. GJS-400-18U LT) ausgeführt. Der jeweilige mittlere Langträgerabschnitt 302.2 ist mit anderen Worten einstückig mit dem Querträger 303 verbunden.
  • Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch eine andere, insbesondere lösbare, Verbindung zwischen dem Querträger 303 und dem mittleren Langträgerabschnitt 302.2 vorgesehen sein kann. Insbesondere kann diese Verbindung in einer Form gestaltet sein, wie dies im Zusammenhang mit Figur 3 für einen einstückigen Langträger beschrieben wurde.
  • Der vordere Langträgerabschnitt 302.1 bzw. der hintere Langträgerabschnitt 302.3 sind jeweils im Bereich einer Fügestelle 302.7 mit dem mittleren Langträgerabschnitt 302.2 verbunden. Die Fügestelle 302.7 erstreckt sich jeweils in einer Fügeebene, deren Flächennormale in Richtung der Längsachse (x-Achse) des Drehgestellrahmens 301 verläuft. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch eine andere Gestaltung (z. B. abgestuft) und Ausrichtung (z. B. zur Längsachse geneigt) der Fügestelle vorgesehen sein kann.
  • Die Fügestelle 302.7 ist jeweils auf der der Langträgermitte abgewandten Seite einer nach unten gerichteten Abkröpfung 302.8 des Langträgers 302 angeordnet. Hierdurch ist die Fügestelle 302.7 in einem Bereich des Langträgers 302 angeordnet, in dem zum einen schon ein ausreichend großer Bauteilquerschnitt für eine stabile Verbindung vorliegt und zum anderen noch vergleichsweise geringe Biegemomente wirken, sodass die von der Verbindung aufzunehmenden Lasten noch vergleichsweise moderat ausfallen. Hiermit wird erreicht, dass sich der Aufwand für die Verbindung in Grenzen hält.
  • Die Verbindung zwischen dem vorderen Langträgerabschnitt 302.1 bzw. dem hinteren Langträgerabschnitt 302.3 und dem mittleren Langträgerabschnitt 302.2 erfolgt über ein Verbindungselement in Form eines Zapfens 307, der mit Presspassung in eine entsprechende Ausnehmung 308 im mittleren Langträgerabschnitt 302.2 eingesetzt ist. Es versteht sich jedoch, dass die Verbindung auch auf beliebige andere geeignete Weise erfolgen kann. So kann eine beliebige Verbindung mit Kraftschluss, Formschluss oder Stoffschluss oder beliebige Kombinationen hieraus entsprechend den zu erwartenden Lastsituationen am Drehgestell gewählt werden.
  • Der Zapfen 307 und die zugehörige Ausnehmung 308 weisen jeweils einen über ihre Länge im Wesentlichen gleichbleibenden kreisförmigen Querschnitt auf. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch zumindest abschnittsweise eine gestufte oder konische Form vorgesehen sein kann. Zentrierstifte 309 sichern die Langträgerabschnitte 302.1 bzw. 302.3 gegen ein Verdrehen (um die x-Achse) gegenüber dem mittleren Langträgerabschnitt 302.2.
  • Der Zapfen 307 und die zugehörige Ausnehmung 308 werden bereits beim Gießen des jeweiligen Bauteils mit ausgeformt. Je nach mit dem verwendeten automatisierten Gießverfahren erzielbarer Genauigkeit kann gegebenenfalls sogar eine weitere Bearbeitung ihrer Passflächen entfallen, sodass sich eine besonders einfache Fertigung ergibt. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch vorgesehen sein kann, dass der Zapfen 307 und die zugehörige Ausnehmung 308 erst gänzlich nach dem Gießen (z. B. durch Drehen, Fräsen bzw. Bohren etc.) hergestellt werden.
  • Weiterhin ist der jeweilige Langträger 302 über ein oder mehrere in Richtung der Querachse (y-Achse) des Drehgestellrahmens 301 wirkende Verbindungselemente 305, beispielsweise Zuganker, mit dem Querträger 303 verbunden, die ein Abheben bzw. Abziehen des Querträgers 303 entlang der Hochachse (z-Achse) bzw. der Querachse (y-Achse) verhindern, sodass in allen Richtungen eine feste Verbindung sichergestellt ist. Es versteht sich jedoch, dass die Verbindung zwischen dem Querträger 303 und dem jeweiligen Langträger 302 auch auf beliebige andere geeignete Weise erfolgen kann. So kann eine beliebige Verbindung mit Kraftschluss, Formschluss oder Stoffschluss oder beliebige Kombinationen hieraus entsprechend den zu erwartenden Lastsituationen am Drehgestell gewählt werden.
  • Die vorderen Langträgerabschnitte 302.1 und die hinteren Langträgerabschnitte 302.3 sind als identische Bauteile aus Grauguss (GGG40.3 bzw. GJS-400-18U LT) ausgeführt, wodurch sich ihre Herstellung erheblich vereinfacht, da nur eine einzige Grundform herstellt werden muss. Die Unterteilung in separate vordere Langträgerabschnitte 302.1 und hintere Langträgerabschnitte 302.3 sowie den Querträger 303 mit dem mittleren Langträgerabschnitt 302.2 vereinfacht das automatisierte Gießen bzw. erhöht dessen Prozesssicherheit, da die Schmelze nur vergleichsweise kurze maximale Fließwege zurücklegen muss.
  • Die im Bereich der Fügestelle 302.7 zusammenwirkenden Komponenten können mit einer Reibkorrosion verhindernden Beschichtung, insbesondere einer Molybdän (Mo) umfassenden Beschichtung, versehen sein, um eine noch höhere Beanspruchbarkeit der Verbindung zu erreichen.
    • Sechstes bis neuntes Ausführungsbeispiel
  • Die Figuren 6 bis 9 zeigen - teilweise in Explosionsdarstellung - schematische perspektivische Darstellungen weiterer bevorzugter Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Fahrwerkrahmens, die jeweils einfache Varianten des Drehgestellrahmens 301 aus Figur 5 darstellen. Der einzige wesentliche Unterschied zum Drehgestellrahmen 201 aus Figur 5 besteht in der Gestaltung der jeweiligen Verbindung des vorderen Langträgerabschnitts 302.1 und des hinteren Langträgerabschnitts 302.3 mit dem mittleren Langträgerabschnitt 302.2.
  • Bei den Ausführungen aus Figur 6 und 7 ist jeweils ein separater Verbindungsbolzen 310, der mit Presspassung in entsprechende Ausnehmungen 311 im vorderen bzw. hinteren Langträgerabschnitt 302.1 bzw. 302.3 und im mittleren Langträgerabschnitt 302.2 eingesetzt ist. Es versteht sich jedoch, dass die Verbindung auch auf beliebige andere geeignete Weise erfolgen kann. So kann eine beliebige Verbindung mit Kraftschluss, Formschluss oder Stoffschluss oder beliebige Kombinationen hieraus entsprechend den zu erwartenden Lastsituationen am Drehgestell gewählt werden.
  • Der Verbindungsbolzen 310 und die zugehörigen Ausnehmungen 311 weisen jeweils einen über ihre Länge im Wesentlichen gleichbleibenden Querschnitt auf. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch zumindest abschnittsweise eine gestufte oder konische Form vorgesehen sein kann. Der Querschnitt des Verbindungsbolzens 310 aus Figur 6 ist im Wesentlichen elliptisch, während er bei der Ausführung aus Figur 7 im Wesentlichen rechteckig ist. Der jeweilige Querschnitt des Verbindungsbolzens 310 weicht damit von der Kreisform ab, sodass Zentrierstifte oder dergleichen, welche die Langträgerabschnitte 302.1 bzw. 302.3 gegen ein Verdrehen (um die x-Achse) gegenüber dem mittleren Langträgerabschnitt 302.2 sichern, entfallen können.
  • Die Ausnehmungen 311 werden bereits beim Gießen des jeweiligen Bauteils mit ausgeformt. Je nach mit dem verwendeten automatisierten Gießverfahren erzielbarer Genauigkeit kann gegebenenfalls sogar eine weitere Bearbeitung ihrer Passflächen entfallen, sodass sich eine besonders einfache Fertigung ergibt. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch vorgesehen sein kann, dass die Ausnehmungen 311 erst gänzlich nach dem Gießen (z. B. durch Fräsen etc.) hergestellt werden.
  • Eine Besonderheit der Ausführung aus Figur 6 besteht in einer zentralen Bohrung 312 des jeweiligen Verbindungsbolzens 310, in der ein - nicht näher dargestellter - Ultraschallkopf einer zerstörungsfreien Materialprüfeinrichtung aufgenommen ist. Über diesen Ultraschallkopf kann in Verbindung mit einer entsprechenden Messlogik in regelmäßigen Abständen eine Überprüfung der Integrität der Verbindung zwischen den Langträgerabschnitten 302.1 bzw. 302.3 und dem mittleren Langträgerabschnitt 302.2 erfolgen.
  • Bei der Ausführung aus Figur 8 sind jeweils vier separate zylindrische Verbindungsbolzen 313 vorgesehen, die mit Presspassung in entsprechende Ausnehmungen 314 im vorderen bzw. hinteren Langträgerabschnitt 302.1 bzw. 302.3 und im mittleren Langträgerabschnitt 302.2 eingesetzt sind. Es versteht sich jedoch, dass die Verbindung auch auf beliebige andere geeignete Weise erfolgen kann. So kann eine beliebige Verbindung mit Kraftschluss, Formschluss oder Stoffschluss oder beliebige Kombinationen hieraus entsprechend den zu erwartenden Lastsituationen am Drehgestell gewählt werden.
  • Bei der Ausführung aus Figur 9 sind jeweils sechs separate Zuganker 315 vorgesehen, die in entsprechende Bohrungen 316 im vorderen bzw. hinteren Langträgerabschnitt 302.1 bzw. 302.3 und im mittleren Langträgerabschnitt 302.2 eingesetzt sind und über die der vordere bzw. hintere Langträgerabschnitt 302.1 bzw. 302.3 mit dem mittleren Langträgerabschnitt 302.2 verspannt sind.
    • Zehntes und elftes Ausführungsbeispiel
  • Die Figuren 10 und 11 zeigen - teilweise in Explosionsdarstellung - schematische perspektivische Darstellungen weiterer bevorzugter Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Fahrwerkrahmens, die jeweils einfache Varianten des Drehgestellrahmens 301 aus Figur 5 darstellen. Der einzige wesentliche Unterschied zum Drehgestellrahmen 301 aus Figur 5 besteht auch hier in der Gestaltung der Verbindung des vorderen Langträgerabschnitts 302.1 und des hinteren Langträgerabschnitts 302.3 mit dem mittleren Langträgerabschnitt 302.2.
  • Bei der Ausführung aus Figur 10 ist jeweils ein separater Verbindungsbolzen 317 vorgesehen, der mit leichter Presspassung in Querrichtung (y-Richtung) des Rahmenkörpers 301 in entsprechende Ausnehmungen 318 im vorderen bzw. hinteren Langträgerabschnitt 302.1 bzw. 302.3 und Ausnehmungen 319 im mittleren Langträgerabschnitt 302.2 eingesetzt ist. Die Ausnehmungen 319 sind dabei in jeweils zwei in Längsrichtung (x-Richtung) des Rahmenkörpers 301 vorspringenden seitlichen Laschen 302.9 des mittleren Langträgerabschnitts 302.2 ausgebildet. Es versteht sich jedoch, dass die Verbindung auch auf beliebige andere geeignete Weise erfolgen kann. So kann eine beliebige Verbindung mit Kraftschluss, Formschluss oder Stoffschluss oder beliebige Kombinationen hieraus entsprechend den zu erwartenden Lastsituationen am Drehgestell gewählt werden.
  • Der Verbindungsbolzen 317 ist im Bereich des unter statischer Belastung zugbeanspruchten unteren Abschnitts des jeweiligen Langträgers 302 angeordnet. Durch seine Ausrichtung in Querrichtung (y-Richtung) des Rahmenkörpers 301 ist er zudem bei statischer Belastung des Rahmenkörpers hauptsächlich auf Scherung beansprucht.
  • Die Anordnung in dem unter statischer Belastung zugbeanspruchten Abschnitt des Rahmenkörpers 301 bietet den Vorteil, dass die Abstützung von Drehmomenten in dem darüber liegenden unter statischer Belastung druckbelasteten Bereich einfach über Anschlagflächen 302.10, 302.11 an dem vorderen bzw. hinteren Langträgerabschnitt 302.1 bzw. 302.3 und dem mittleren Langträgerabschnitt 302.2 erfolgen kann.
  • Zudem besteht hierbei der Vorteil, dass in der Regel zumindest für einen Großteil der im Fahrbetrieb zu erwartenden dynamischen Belastungen aufgrund des hohen Gewichts eines Schienenfahrzeugs im unter statischer Belastung druckbelasteten Bereich stets eine gewisse Druckbelastung wirkt, sodass gegebenenfalls von einer permanenten Vorspannung zwischen den vorderen bzw. hinteren Langträgerabschnitten 302.1 bzw. 302.3 und dem jeweiligen mittleren Langträgerabschnitt 302.2 auszugehen ist. Somit kann die Verbindung gegebenenfalls sogar ohne zusätzliche Verbindungselemente erfolgen. Im vorliegenden Beispiel ist jedoch als einfache Abhebesicherung im unter statischer Belastung druckbelasteten Bereich eine die Fügestelle 302.7 überbrückende Lasche 320 vorgesehen, die mit Bolzen 321 am vorderen bzw. hinteren Langträgerabschnitt 302.1 bzw. 302.3 und dem mittleren Langträgerabschnitt 302.2 befestigt ist und so auch in Extremfällen ein Verschwenken der vorderen bzw. hinteren Langträgerabschnitt 302.1 bzw. 302.3 um den Verbindungsbolzen 317 verhindern.
  • Bei der Ausführung aus Figur 11 sind jeweils drei separate Verbindungsbolzen 322 mit leichter Presspassung in Querrichtung (y-Richtung) des Rahmenkörpers 301 in entsprechende Ausnehmungen 323 im vorderen bzw. hinteren Langträgerabschnitt 302.1 bzw. 302.3 und Ausnehmungen 324 im mittleren Langträgerabschnitt 302.2 eingesetzt. Die Ausnehmungen 3 sind dabei im Bereich der Abkröpfung 302.8 in jeweils zwei in Höhenrichtung (z-Richtung) des Rahmenkörpers 301 vorspringenden seitlichen Laschen 302.12 des mittleren Langträgerabschnitts 302.2 ausgebildet. Es versteht sich jedoch, dass die Verbindung auch auf beliebige andere geeignete Weise erfolgen kann. So kann eine beliebige Verbindung mit Kraftschluss, Formschluss oder Stoffschluss oder beliebige Kombinationen hieraus entsprechend den zu erwartenden Lastsituationen am Drehgestell gewählt werden.
  • Durch ihre Ausrichtung in Querrichtung (y-Richtung) des Rahmenkörpers 301 sind auch die Verbindungsbolzen 322 wiederum bei statischer Belastung des Rahmenkörpers 301 hauptsächlich auf Scherung beansprucht.
  • Die primär erfolgende Scherbelastung des Verbindungsbolzens 317 (Figur 10) bzw. der Verbindungsbolzen 322 (Figur 11) bringt den letztlich den Vorteil, dass der Verbindungsbolzen 317 bzw. 322 im Betrieb hauptsächlich in einer Richtung quer zu seiner Füge- bzw. Montagerichtung belastet wird. Die Festigkeit der Verbindung zwischen dem vorderen bzw. hinteren Langträgerabschnitt 302.1 bzw. 302.3 und dem mittleren Langträgerabschnitt 302.2 wird dadurch zumindest weit gehend unabhängig von der Qualität des Fügevorgangs des Verbindungsbolzens 317 bzw. 322, sondern hängt nurmehr von den Eigenschaften (z. B. der Scherfestigkeit etc.) des Verbindungsbolzens 317 bzw. 322 ab. Gegebenenfalls reicht eine einfache Lagesicherung des Verbindungsbolzens 317 (z. B. über Sicherungsringe etc.), um eine dauerhafte und zuverlässige Verbindung des vorderen bzw. hinteren Langträgerabschnitts 302.1 bzw. 302.3 mit dem mittleren Langträgerabschnitt 302.2 zu gewährleisten.
  • Die seitlichen Laschen 302.9 (Figur 10) bzw. 302.12 (Figur 11) und die Ausnehmungen 318, 319 (Figur 10) bzw. 323, 324 (Figur 11) werden bereits beim Gießen des jeweiligen Bauteils mit ausgeformt. Je nach mit dem verwendeten automatisierten Gießverfahren erzielbarer Genauigkeit kann gegebenenfalls sogar eine weitere Bearbeitung ihrer Passflächen entfallen, sodass sich eine besonders einfache Fertigung ergibt. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch vorgesehen sein kann, dass die seitlichen Laschen 302.9 (Figur 10) bzw. 302.12 (Figur 11) und die Ausnehmungen 318, 319 (Figur 10) bzw. 323, 324 (Figur 11) erst gänzlich nach dem Gießen (z. B. durch Fräsen, Bohren etc.) hergestellt werden.
    • Zwölftes Ausführungsbeispiel
  • Die Figur 12 zeigt - teilweise in Explosionsdarstellung - eine schematische perspektivische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrwerkrahmens, die ebenfalls eine einfache Variante des Drehgestellrahmens 301 aus Figur 5 darstellt. Der einzige wesentliche Unterschied zum Drehgestellrahmen 301 aus Figur 5 besteht auch hier in der Gestaltung der Verbindung des vorderen Langträgerabschnitts 302.1 und des hinteren Langträgerabschnitts 302.3 mit dem mittleren Langträgerabschnitt 302.2.
  • Bei der Ausführung aus Figur 12 ist auf der Oberseite und der Unterseite des Langträgers 302 des jeweils eine separate, die Fügestelle 302.7 überbrückende Lasche 325 bzw. 326 vorgesehen, die mittels mehrerer Bolzen 327 am vorderen bzw. hinteren Langträgerabschnitt 302.1 bzw. 302.3 und dem mittleren Langträgerabschnitt 302.2 befestigt ist. Es versteht sich jedoch, dass die Verbindung auch auf beliebige andere geeignete Weise erfolgen kann. So kann eine beliebige Verbindung mit Kraftschluss, Formschluss oder Stoffschluss oder beliebige Kombinationen hieraus entsprechend den zu erwartenden Lastsituationen am Drehgestell gewählt werden.
    • Dreizehntes Ausführungsbeispiel
  • Die Figur 13 zeigt - teilweise in Explosionsdarstellung - eine schematische perspektivische Darstellungen einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrwerkrahmens, die eine Variante des Drehgestellrahmens 301 aus Figur 10 darstellt. Der wesentliche Unterschied zum Drehgestellrahmen 301 aus Figur 10 besteht in der Gestaltung der Verbindung des vorderen Langträgerabschnitts 302.1 und des hinteren Langträgerabschnitts 302.3 mit dem mittleren Langträgerabschnitt 302.2.
  • Bei der Ausführung aus Figur 13 ist wiederum ein separater Verbindungsbolzen 317 vorgesehen, der mit leichter Presspassung in Querrichtung (y-Richtung) des Rahmenkörpers 301 in entsprechende Ausnehmungen 318 im vorderen bzw. hinteren Langträgerabschnitt 302.1 bzw. 302.3 und Ausnehmungen 319 im mittleren Langträgerabschnitt 302.2 eingesetzt ist. Die Ausnehmungen 319 sind dabei in jeweils zwei in Längsrichtung (x-Richtung) des Rahmenkörpers 301 vorspringenden seitlichen Laschen 302.9 des mittleren Langträgerabschnitts 302.2 ausgebildet. Es versteht sich jedoch, dass die Verbindung auch auf beliebige andere geeignete Weise erfolgen kann. So kann eine beliebige Verbindung mit Kraftschluss, Formschluss oder Stoffschluss oder beliebige Kombinationen hieraus entsprechend den zu erwartenden Lastsituationen am Drehgestell gewählt werden.
  • Der Verbindungsbolzen 317 ist wiederum im Bereich des unter statischer Belastung zugbeanspruchten unteren Abschnitts des jeweiligen Langträgers 302 angeordnet. Durch seine Ausrichtung in Querrichtung (y-Richtung) des Rahmenkörpers 301 ist er zudem bei statischer Belastung des Rahmenkörpers hauptsächlich auf Scherung beansprucht.
  • Die Anordnung in dem unter statischer Belastung zugbeanspruchten Abschnitt des Rahmenkörpers 301 bietet den Vorteil, dass die Abstützung von Drehmomenten in dem darüber liegenden unter statischer Belastung druckbelasteten Bereich einfach über Anschlagflächen 302.10, 302.11 an dem vorderen bzw. hinteren Langträgerabschnitt 302.1 bzw. 302.3 und dem mittleren Langträgerabschnitt 302.2 erfolgen kann.
  • Zudem besteht hierbei der Vorteil, dass in der Regel zumindest für einen Großteil der im Fahrbetrieb zu erwartenden dynamischen Belastungen aufgrund des hohen Gewichts eines Schienenfahrzeugs im unter statischer Belastung druckbelasteten Bereich stets eine gewisse Druckbelastung wirkt, sodass gegebenenfalls von einer permanenten Vorspannung zwischen den vorderen bzw. hinteren Langträgerabschnitten 302.1 bzw. 302.3 und dem jeweiligen mittleren Langträgerabschnitt 302.2 auszugehen ist. Somit kann die Verbindung gegebenenfalls sogar ohne zusätzliche Verbindungselemente erfolgen.
  • Der wesentliche Unterschied zur Ausführung aus Figur 10 besteht darin, dass im oberen, unter statischer Belastung druckbeanspruchten Abschnitt des Rahmenkörpers 301 ist an der Fügestelle zwischen den vorderen bzw. hinteren Langträgerabschnitten 302.1 bzw. 302.3 und dem jeweiligen mittleren Langträgerabschnitt 302.2 in jeweils ein elastisches Druckelement 328 angeordnet ist. Dieses Druckelement 328 liegt somit zwischen den Anschlagflächen 302.10, 302.11 an dem vorderen bzw. hinteren Langträgerabschnitt 302.1 bzw. 302.3 und dem mittleren Langträgerabschnitt 302.2.
  • Das Druckelement 328 hat zum einen den Vorteil, dass es Fertigungstoleranzen zwischen den Fügepartnern, insbesondere im Bereich der Anschlagflächen 302.10 und 302.11 sowie der Ausnehmungen 319, in einfacher Weise ausgleichen kann, sodass für die Herstellung des Drehgestellrahmens 301 deutlich weniger Aufwand zu betreiben ist.
  • Weiterhin ist es möglich, das Druckelement 328 so zu gestalten, dass es ausreichende Federungseigenschaften aufweist, um die Primärfederung des den Drehgestellrahmen 301 umfassenden Fahrwerks zu bilden. Es versteht sich hierbei, dass in diesem Fall im Betrieb des Drehgestellrahmens 301 eine entsprechende Relativbewegung zwischen dem vorderen bzw. hinteren Langträgerabschnitt 302.1 bzw. 302.3 und dem mittleren Langträgerabschnitt 302.2 möglich sein muss.
  • Im vorliegenden Beispiel fehlt eine Abhebesicherung ähnlich der Lasche 320 aus Figur 10. Es versteht sich jedoch, was bei anderen Varianten der Erfindung eine entsprechende Abhebesicherung vorgesehen sein kann. Diese kann gegebenenfalls auch über eine geeignete Verbindung zwischen dem Druckelement und dem jeweiligen Langträgerabschnitt erfolgen.
  • Es versteht sich im Übrigen, dass der in den Figuren 5 bis 13 gezeigte Querträger 303 bei anderen Varianten der Erfindung auch nicht aus einem Graugussmaterial sondern beispielsweise in herkömmlicher Weise als Schweißkonstruktion aus Stahlblech und/oder als Gusskonstruktion aus Stahlguss ausgebildet sein kann. Ebenso kann natürlich auch umgekehrt der Querträger aus Graugussmaterial bestehen, während die vorderen und hinteren Langträgerabschnitte ganz oder teilweise als Schweißkonstruktion aus Stahlblech und/oder als Gusskonstruktion aus Stahlguss ausgebildet sind.
  • Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend ausschließlich anhand von Beispielen für zweiachsige Drehgestelle beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung auch in Verbindung mit beliebigen anderen Fahrwerken anderer Achszahl zum Einsatz kommen kann.

Claims (15)

  1. Fahrwerksrahmen für ein Fahrwerk eines Schienenfahrzeugs mit
    - einem, insbesondere im Wesentlichen H-förmigen, Rahmenkörper (201), der dazu ausgebildet ist, sich auf wenigstens einer Radeinheit des Fahrwerks abzustützen, und der zwei in Längsrichtung des Fahrwerks verlaufende Langträger (202) und wenigstens einen in Querrichtung des Fahrwerks verlaufenden Querträger (203) umfasst, der die beiden Langträger (202) starr miteinander verbindet, wobei
    - wenigstens einer der Langträger (202) in der Längsrichtung einen vorderen Langträgerabschnitt (202.1), einen mittleren Langträgerabschnitt (202.2) und einen hinteren Langträgerabschnitt (202.3) aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - der Querträger (203) jeweils mit einem in der Querrichtung verlaufenden und an seiner Oberseite angeordneten seitlichen Vorsprung (203.1) derart von oben aufliegend in eine Ausnehmung (202.4) in dem jeweiligen Langträger (202) eingesetzt ist, dass zwischen dem Vorsprung (203.1) und dem Langträger (202) eine in Längsrichtung wirkende vordere Anschlagfläche (203.3) und eine in Längsrichtung wirkende hintere Anschlagfläche (203.3) gebildet ist und unterhalb des Vorsprungs (203.1) zwischen dem Langträger (202) Querträger (203) eine in Querrichtung wirkende seitliche Anschlagfläche (203.2) gebildet ist, wobei
    - der Querträger (203) aus einem Graugussmaterial hergestellt ist.
  2. Fahrwerksrahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
    - wenigstens ein Teil wenigstens eines der Langträger (202) aus einem Graugussmaterial hergestellt ist
    und/oder
    - der Rahmenkörper (201) zumindest teilweise aus einem globularen Graugussmaterial, insbesondere GGG40.3 bzw. GJS-400-18U LT, hergestellt ist.
  3. Fahrwerksrahmen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
    - der Rahmenkörper (201) mindestens zwei Rahmenteile (202, 203, 202.1, 202.2, 202.3) umfasst, die im Bereich wenigstens einer Fügestelle (202.4, 202.6, 203.2, 203.3) miteinander, insbesondere lösbar, verbunden sind, wobei
    - im Bereich der Fügestelle (202.4, 202.6, 203.2, 203.3) insbesondere wenigstens ein Verbindungselement (205, 206) vorgesehen ist, welches mit den beiden Rahmenteilen (202, 203, 202.1, 202.2, 202.3) verbunden ist.
  4. Fahrwerksrahmen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
    - das Verbindungselement mit einem der beiden Rahmenteile einstückig ausgebildet ist
    und/oder
    - das Verbindungselement (205, 206) mit wenigstens einem der beiden Rahmenteile (202, 203, 202.1, 202.2, 202.3) über eine kraftschlüssige Verbindung und/oder eine formschlüssige Verbindung und/oder eine stoffschlüssige Verbindung verbunden ist.
  5. Fahrwerksrahmen nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass
    - sich die Fügestelle (202.4, 202.6, 203.2, 203.3) zumindest abschnittsweise im Wesentlichen in einer Fügeebene erstreckt und
    - das Verbindungselement (205, 206) wenigstens einen Vorsprung ausbildet, der sich in Richtung der Flächennormalen der Fügeebene wenigstens in eine entsprechende Ausnehmung in einem der beiden Rahmenteile (202, 203, 202.1, 202.2, 202.3) hinein erstreckt, wobei
    - das Verbindungselement (205, 206) insbesondere nach Art eines Zapfens oder Bolzens ausgebildet ist.
  6. Fahrwerksrahmen nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Verbindungselement (205, 206) als die Fügestelle überbrückendes Element, mit beiden Fügepartnern verbundenes Element ausgebildet ist, insbesondere
    - als in Richtung der Flächennormalen der Fügeebene wirkender Zuganker
    oder
    - als die Fügestelle überbrückende Lasche ausgebildet ist.
  7. Fahrwerksrahmen nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass
    - das Verbindungselement wenigstens eine Ausnehmung zur Aufnahme einer Komponente einer zerstörungsfrei arbeitenden Materialprüfeinrichtung, insbesondere einer mit Ultraschall arbeitenden Materialprüfeinrichtung, aufweist und/oder
    - wenigstens eine der im Bereich der Fügestelle (202.4, 202.6, 203.2, 203.3) zusammenwirkenden Komponenten zumindest teilweise mit einer Reibkorrosion verhindernden Beschichtung, insbesondere einer Molybdän (Mo) umfassenden Beschichtung, versehen ist.
  8. Fahrwerksrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    - der Rahmenkörper (101; 201; 301) einen vorderen Abschnitt, einen mittleren Abschnitt und einen hinteren Abschnitt aufweist, wobei
    - der mittlere Abschnitt den vorderen Abschnitt und den hinteren Abschnitt verbindet,
    - der vordere Abschnitt dazu ausgebildet ist, sich auf einer vorlaufenden Radeinheit des Fahrwerks abzustützen,
    - der hintere Abschnitt dazu ausgebildet ist, sich auf einer nachlaufenden Radeinheit des Fahrwerks abzustützen, und
    - der Rahmenkörper (201) mindestens zwei Rahmenteile (202, 203, 202.1, 202.2, 202.3) umfasst, die im Bereich wenigstens einer Fügestelle (202.4, 202.6, 203.2, 203.3) miteinander, insbesondere lösbar, verbunden sind,
    wobei
    - wenigstens eine Fügestelle (202.4, 202.6, 203.2, 203.3) im Bereich des mittleren Abschnitts angeordnet ist
    und/oder
    - wenigstens eine Fügestelle im Bereich des vorderen Abschnitts angeordnet ist und/oder
    - wenigstens eine Fügestelle im Bereich des hinteren Abschnitts angeordnet ist.
  9. Fahrwerksrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    - wenigstens einer der Langträger (202) wenigstens einen Langträgerabschnitt (202.1, 202.2, 202.3) aufweist, der im Bereich wenigstens einer Fügestelle (202.4, 202.6, 203.2, 203.3), insbesondere lösbar, mit dem wenigstens einen Querträger (203) und/oder einem weiteren Langträgerabschnitt des Langträgers verbunden ist,
    wobei
    - der Langträger (202) insbesondere einteilig ausgebildet ist und im Bereich der Fügestelle (202.4, 202.6, 203.2, 203.3) mit dem wenigstens einen Querträger (203) verbunden ist
    und/oder
    - sich die Fügestelle (202.4) insbesondere zumindest abschnittsweise im Wesentlichen in einer Fügeebene erstreckt, deren Flächennormale zumindest eine Komponente in Richtung der Hochachse des Fahrwerks aufweist, insbesondere im Wesentlichen parallel zur Hochachse des Fahrwerks ist.
    und/oder
    - der Langträger (202) insbesondere zwei Langträgerabschnitte (202.1, 202.3) umfasst, die im Bereich der jeweils einer Fügestelle (202.4, 202.6, 203.2, 203.3) mit dem wenigstens einen Querträger (203) verbunden sind, wobei sich insbesondere wenigstens eine der Fügestellen (202.4, 202.6, 203.2, 203.3) zumindest abschnittsweise im Wesentlichen in einer Fügeebene erstreckt, deren Flächennormale zumindest eine Komponente in Richtung der Hochachse des Fahrwerks aufweist, insbesondere im Wesentlichen parallel zur Hochachse des Fahrwerks ist, und/oder zumindest eine Komponente in Richtung der Querachse des Fahrwerks aufweist, insbesondere im Wesentlichen parallel zur Querachse des Fahrwerks ist.
  10. Fahrwerksrahmen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass
    - der mittlere Langträgerabschnitt (202.2) mit dem wenigstens einen Querträger (203) verbunden ist, wobei
    - insbesondere der vordere Langträgerabschnitt (202.1) und/oder der hintere Langträgerabschnitt (202.3) im Bereich einer Fügestelle (202.6; 302.7) mit dem mittleren Langträgerabschnitt (202.2; 302.2) verbunden ist,
    wobei
    - sich wenigstens eine der Fügestellen (202.6; 302.7) insbesondere zumindest abschnittsweise im Wesentlichen in einer Fügeebene erstreckt, deren Flächennormale zumindest eine Komponente in Richtung der Längsachse des Fahrwerks aufweist, insbesondere im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Fahrwerks ist, oder zumindest eine Komponente in Richtung der Querachse des Fahrwerks aufweist, insbesondere im Wesentlichen parallel zur Querachse des Fahrwerks istoder zumindest eine Komponente in Richtung der Hochachse des Fahrwerks aufweist, insbesondere im Wesentlichen parallel zur Hochachse des Fahrwerks ist.
  11. Fahrwerksrahmen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass
    - im Bereich wenigstens einer der Fügestelle in ein Druckelement (328) zwischen dem vorderen Langträgerabschnitt (302.1) und/oder dem hinteren Langträgerabschnitt (302.3) und dem mittleren Langträgerabschnitt (302.2) angeordnet ist.
    und/oder
    - wenigstens einer der Langträger (202) zwischen den Langträgerenden und der Langträgermitte jeweils eine Abkröpfung nach unten aufweist und wenigstens eine der Fügestellen im Bereich der Abkröpfung angeordnet ist oder auf der der Langträgermitte abgewandten Seite der Abkröpfung, insbesondere nahe der Abkröpfung, angeordnet ist.
  12. Fahrwerk für ein Schienenfahrzeug mit einem Fahrwerksrahmen (202) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es insbesondere als Drehgestell ausgebildet ist.
  13. Verfahren zur Herstellung eines Fahrwerksrahmens für ein Fahrwerk eines Schienenfahrzeugs mit
    - einem Rahmenkörper (102; 202; 302), der dazu ausgebildet ist, sich auf wenigstens einer Radeinheit des Fahrwerks abzustützen, und der zwei in Längsrichtung des Fahrwerks verlaufende Langträger (102; 202; 302) und wenigstens einen in Querrichtung des Fahrwerks verlaufenden Querträger (103; 203; 303) umfasst, der die beiden Langträger (102; 202; 302) starr miteinander verbindet, wobei
    - wenigstens einer der Langträger (102; 202; 302) in der Längsrichtung einen vorderen Langträgerabschnitt (202.1; 302.1), einen mittleren Langträgerabschnitt (102.2; 202.2; 302.2) und einen hinteren Langträgerabschnitt (202.3; 302.3) aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - der Querträger (203) jeweils mit einem in der Querrichtung verlaufenden und an seiner Oberseite angeordneten seitlichen Vorsprung (203.1) derart von oben aufliegend in eine Ausnehmung (202.4) in dem jeweiligen Langträger (202) eingesetzt wird, dass zwischen dem Vorsprung (203.1) und dem Langträger (202) eine in Längsrichtung wirkende vordere Anschlagfläche (203.3) und eine in Längsrichtung wirkende hintere Anschlagfläche (203.3) gebildet wird und unterhalb des Vorsprungs (203.1) zwischen dem Langträger (202) Querträger (203) eine in Querrichtung wirkende seitliche Anschlagfläche (203.2) gebildet wird, wobei
    - der Querträger (203) aus einem Graugussmaterial hergestellt wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass
    - der Rahmenkörper (202) mindestens zwei Rahmenteile (202, 203, 202.1, 202.2, 202.3) umfasst,
    - die mindestens zwei Rahmenteile (202, 203, 202.1, 202.2, 202.3) als separate Bauteile aus einem Graugussmaterial gegossen werden und
    - die mindestens zwei Rahmenteile (202, 203, 202.1, 202.2, 202.3) im Bereich wenigstens einer Fügestelle (202.4, 202.6, 203.2, 203.3) miteinander, insbesondere lösbar, verbunden werden.
  15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass
    - der Rahmenkörper (202) mindestens zwei Rahmenteile (202, 203, 202.1, 202.2, 202.3) umfasst,
    - mindestens einer der mindestens zwei Rahmenteile (202, 203, 202.1, 202.2, 202.3) aus einem Graugussmaterial gegossen wird und
    - mindestens einer der mindestens zwei Rahmenteile (202, 203, 202.1, 202.2, 202.3) aus Stahl hergestellt wird und
    - die mindestens zwei Rahmenteile (202, 203, 202.1, 202.2, 202.3) im Bereich wenigstens einer Fügestelle (202.4, 202.6, 203.2, 203.3) miteinander, insbesondere lösbar, verbunden werden.
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