EP3036145A1 - Drehgestellrahmen - Google Patents

Drehgestellrahmen

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EP3036145A1
EP3036145A1 EP14747889.5A EP14747889A EP3036145A1 EP 3036145 A1 EP3036145 A1 EP 3036145A1 EP 14747889 A EP14747889 A EP 14747889A EP 3036145 A1 EP3036145 A1 EP 3036145A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bogie frame
cross member
longitudinal
flange
frame according
Prior art date
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Granted
Application number
EP14747889.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3036145B1 (de
Inventor
David KREUZWEGER
Gerald Schobegger
Christian KÜTER
Martin Teichmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Mobility Austria GmbH
Original Assignee
Siemens AG Oesterreich
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Publication date
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Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
    • B61F5/50—Other details
    • B61F5/52—Bogie frames

Definitions

  • the invention relates to a bogie frame for a rail vehicle, comprising two longitudinal members and at least one cross member.
  • the invention is both on Wheelstellrahmen with
  • box girders In order to meet the high demands of the bogie frame, box girders have hitherto been used to produce them, ie closed hollow girders made of metal sheets welded together. Because after the
  • the longitudinal members and at least one cross member are each formed exclusively of an open profile.
  • exclusive excludes longitudinal or transverse supports which are known from the prior art and which, in addition to a closed hollow profile, also have an open profile
  • Hollow beam with the same or very similar external dimensions usually has less weight, thereby the weight of the bogie frame can be reduced.
  • the open profile - based on the installed state of
  • Bogie frame usually up, down, or open to the sides.
  • the open profiles are welded together by a plurality of, predominantly planar,
  • Carrier parts formed and the welds between the support members are made due to the open width of the profile with a counter-layer. It is thus produced for each weld a Sch spanahturgilage, which in turn helps, the plate thickness and thus the weight of the bogie frame, due to the better
  • Rail vehicles perform operational inspection easier and faster. Furthermore, this advantage also comes into play in the course of the main revision, since the usual expensive component testing with endoscope and radiography can be replaced by a less complex surface crack inspection.
  • An embodiment of the bogie frame provides that the side members have no upper flange, but only a lower flange, the or the outer cross member no lower flange, but only have a top flange, the lower straps of the longitudinal support rigid (ie, approximately without joints) in the
  • Cross beams are realized in the region of the cross member.
  • High-speed trains is that the lower chords of the side members and the upper chords of at least one cross member are made of one piece.
  • the usual separation of longitudinal and transverse beams is omitted, in which the welding of longitudinal and
  • Cross member always represents a weak spot. Due to the one-piece design, despite considerable
  • a rail vehicle with such a bogie frame has accordingly
  • Bogie frame made of closed hollow sections a higher transport capacity, since less drive and braking power is required and consequently the wheelset, the brake units and the wheel set guide a lower wear
  • the stability is further increased when the lower flange of the longitudinal member is pulled through over the entire length of the longitudinal member.
  • transition between the longitudinal and transverse beams is that the lower flange of the longitudinal beams transitions to the upper flange of at least one cross member. This can be provided approximately for the cross member or in the middle region of the longitudinal members, where the longitudinal members are bent down.
  • transition between the longitudinal and transverse beams is that the lower flange of the longitudinal beams on the upper flange of at least one cross member merges with a height offset. This may be for the cross member (s)
  • Fig. 1 is a top view of a bogie frame in
  • Fig. 2 shows the bottom view of the same bogie frame in a perspective view.
  • a bogie frame which is made of two longitudinal beams 1, two inner cross members 2 and two outer cross members 3.
  • the two outer cross members serve to accommodate the mechanical brake units.
  • On the outside of the side members 1 are in the middle
  • the side members 1 are symmetrical to a plane transverse to
  • the profile from which the longitudinal members 1 are formed has only one lower flange 5 and two normal thereto
  • the height of the side walls 6 has in the area where the outer cross member 3 are arranged, the greatest height and goes in the area between the inner cross members 2 to zero or sits at a lower height on the underside of
  • the lower flange 5 is straight and flat in the middle, downwardly bent region of the side members 1, where it just transitions into the upper straps 7 of the inner cross members 2.
  • the width of the upper straps 7 corresponds on one side of the entire length of the crank of the longitudinal member 1, on the other side, the other side member 1, only about one sixth of the crank of the longitudinal member. 1
  • the outer cross member 3 have no lower flange, but only two normal to the upper flange 8 arranged side walls 10, which serve as the attachment of brake units.
  • the lower chord 5 and the two upper chords 7 are of a single part, e.g. made of a metal plate, made, the side walls 6 and 10 are welded to this sheet metal plate each with a counter-layer.
  • Fig. 2 the same bogie frame as shown in Fig. 1 is shown in a bottom view. Here it can be seen that the side walls 6 continue below the inner cross member 2 and the lower chords 5.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Body Structure For Vehicles (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Drehgestellrahmen für ein Schienenfahrzeug, umfassend zwei Längsträger (1) und zumindest einen Querträger (2, 3). Um gegenüber geschlossenen Hohlträgern das Gewicht des Drehgestellrahmens zu verringern, ist vorgesehen, dass die Längsträger (1) und zumindest ein Querträger (2, 3) jeweils ausschließlich aus einem offenen Profil gebildet sind.

Description

Beschreibung
Drehgestellrahmen Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Drehgestellrahmen für ein Schienenfahrzeug, umfassend zwei Längsträger und zumindest einen Querträger.
Die Erfindung ist sowohl auf Drehstellrahmen mit
innengelagertem Drehgestell, wo also im montierten Zustand die Räder des Schienenfahrzeugs außerhalb der Längsträger angeordnet sind, als auch auf außengelagerte Drehgestelle anwendbar.
Stand der Technik Die Kräfteübertragung in einem Drehgestell zwischen den verschiedenen Funktionseinheiten, wie Antrieb oder Bremse, übernimmt der Drehgestellrahmen. Speziell bei Drehgestellen für Hochgeschwindigkeitszüge ist eine hohe Längs- und
Diagonalsteifigkeit des Drehgestellrahmens für die Radsätze betriebsnotwendig. Durch die betrieblich bedingte hohe
Beanspruchung und die nötige Betriebssicherheit wird der Drehgestellrahmen mit hohem Material- und Fertigungsaufwand hergestellt. Daraus ergibt sich neben hohen Kosten in technischer Hinsicht ein hohes Gewicht des
Drehgestellrahmens.
Um den hohen Beanspruchungen des Drehgestellrahmens gerecht zu werden, wurden bisher zu deren Herstellung Kastenträger verwendet, also geschlossene Hohlträger, die aus miteinander verschweißten Blechen gefertigt sind. Da nach dem
Verschließen eines solchen Kastens mit dem Obergurt, ist die Herstellung einer Schweißnahtgegenlage auf der Seite der Schweißnahtwurzel aufgrund fehlender Zugänglichkeit nicht mehr möglich, daher kann die Schweißnaht nicht mit den gleichen Kräften belastet werden wie eine mit Gegenlage hergestellte. In diesem Fall müssen die Blechstärken erhöht werden, um die Schweißnähte in Folge dicker und daher auch kräftiger ausführen zu können. Dadurch erhöhen sich das Gewicht des Drehgestellrahmens und der Fertigungsaufwand weiter .
Darstellung der Erfindung
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Drehgestellrahmen zur Verfügung zu stellen, welcher gegenüber geschlossenen Hohlträgern weniger Gewicht hat.
Diese Aufgabe wird durch einen Drehgestellrahmen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen
abhängigen Ansprüchen definiert.
Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Längsträger und zumindest ein Querträger jeweils ausschließlich aus einem offenen Profil gebildet sind. Mit dem Begriff „ausschließlich" werden aus dem Stand der Technik bekannte Längs- oder Querträger, die neben einem geschlossenen Hohlprofil auch ein offenes Profil aufweisen, ausgeschlossen . Da ein offenes Profil gegenüber einem geschlossenen
Hohlträger bei gleichen oder sehr ähnlichen Außenmaßen in der Regel weniger Gewicht hat, kann hierdurch das Gewicht des Drehgestellrahmens reduziert werden. Dabei ist das offene Profil - bezogen auf den eingebauten Zustand des
Drehgestellrahmens - in der Regel nach oben, nach unten, oder zu den Seiten geöffnet. Insbesondere kann vorgesehen werden, dass die offenen Profile durch Verschweißen aus mehreren, überwiegend ebenen,
Trägerteilen gebildet und die Schweißnähte zwischen den Trägerteilen aufgrund der offenen Breite des Profils mit einer Gegenlage ausgeführt sind. Es wird somit für jede Schweißnaht eine Schweißnahtgegenlage hergestellt, was wiederum hilft, die Blechstärken und damit das Gewicht des Drehgestellrahmens, auf Grund der besseren
Festigkeitsausnutzung des Materials, zu verringern.
Neben der einfacheren Fertigung ist die bei
Schienenfahrzeugen betrieblich vorgeschriebene Inspektion einfacher und schneller durchzuführen. Weiters kommt dieser Vorteil auch im Zuge der Hauptrevision zum Tragen, da die übliche teure Bauteilprüfung mit Endoskop und Durchstrahlung durch eine weniger aufwändige Oberflächenrissprüfung ersetzt werden kann.
Wenn das offene Profil durch Weglassen eines Gurtes oder Steges, also eines Deckblechs, eines geschlossenen
Hohlprofils gebildet wird, fallen sowohl dieses Deckblech als auch die beiden zugehörigen Schweißnähte weg, die
verbleibenden maßgeblichen Schweißnähte sind beidseitig zugänglich. Diese können somit durchgängig als Schweißnaht mit Schweißnahtgegenlage hergestellt werden.
Eine Ausführungsform des Drehgestellrahmens sieht vor, dass die Längsträger keinen Obergurt, sondern nur einen Untergurt aufweisen, der bzw. die äußeren Querträger keinen Untergurt, sondern nur einen Obergurt aufweisen, wobei die Untergurte der Längsträger starr (also etwa ohne Gelenke) in die
Obergurte des bzw. der mittleren (inneren) Querträger übergehen. Dies könnte grundsätzlich etwa durch Verschweißen der Untergurte der Längsträger mit den Obergurten der
Querträger im Bereich der Querträger verwirklicht werden.
Eine besonders stabile Ausführung, die besonders für
Hochgeschwindigkeitszüge geeignet ist, besteht darin, dass die Untergurte der Längsträger und die Obergurte zumindest eines Querträgers aus einem Teil gefertigt sind. Dabei wird also auf die übliche Trennung von Längs- und Querträger verzichtet, bei denen die Verschweißung von Längs- und
Querträger immer auch eine Schwachstelle darstellt. Durch die einteilige Ausführung kann trotz erheblicher
Materialeinsparung eine hohe Schubsteifigkeit für die
Radsatzführung und damit eine gute LaufStabilität des
Fahrzeugs bewirkt werden. Ein Schienenfahrzeug mit einem solchen Drehgestellrahmen hat folglich gegenüber
Drehgestellrahmen aus geschlossenen Hohlprofilen eine höhere Transportkapazität, da weniger Antriebs- und Bremsleistung benötigt wird und folglich der Radsatz, die Bremseinheiten und die Radsatzführung einem geringeren Verschleiß
unterliegen.
Die Stabilität wird noch weiter erhöht, wenn der Untergurt des Längsträgers über die gesamte Länge des Längsträgers durchgezogen ist.
Eine mögliche Ausführungsform des Übergangs zwischen Längsund Querträger ist, dass der Untergurt der Längsträger auf den Obergurt zumindest eines Querträgers eben übergeht. Dies kann etwa für den oder die Querträger im mittleren Bereich der Längsträger vorgesehen sein, wo die Längsträger nach unten gekröpft sind.
Eine andere Ausführungsform des Übergangs zwischen Längs- und Querträger ist, dass der Untergurt der Längsträger auf den Obergurt zumindest eines Querträgers mit einem Höhenversatz übergeht. Dies kann etwa für den oder die Querträger
vorgesehen sein, die näher bei den Enden der Längsträger angeordnet sind. Hier sind die Obergurte der Querträger zum Beispiel oberhalb der Untergurte der Längsträger angeordnet. Kurzbeschreibung der Figuren
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im nachfolgenden Teil der Beschreibung auf die Figuren Bezug genommen, aus der weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Einzelheiten und
Weiterbildungen der Erfindung zu entnehmen sind. Es zeigen:
Fig. 1 die Oberansicht eines Drehgestellrahmens in
perspektivischer Darstellung,
Fig. 2 die Unteransicht des selben Drehgestellrahmens in perspektivischer Darstellung.
Ausführung der Erfindung
In Fig. 1 ist ein Drehgestellrahmen dargestellt, der aus zwei Längsträgern 1, zwei inneren Querträgern 2 und zwei äußeren Querträgern 3 hergestellt ist. Die zwei äußeren Querträger dienen zur Aufnahme der mechanischen Bremseinheiten. An der Außenseite der Längsträger 1 sind in deren mittleren
Bereichen noch Konsolen 4 für die Drehdämpfer,
Vertikaldämpfer und der Wankstabilisatoren angebracht. Die Längsträger 1 sind symmetrisch zu einer Ebene quer zur
Fahrtrichtung (hier links-rechts ) ausgebildet, im mittleren Bereich sind sie nach unten gekröpft. Im Bereich dieser Kröpfung sind die inneren Querträger 2 angeordnet, die äußeren Querträger 3 sind außerhalb davon nach der Kröpfung angeordnet .
Das Profil, aus dem die Längsträger 1 gebildet sind, weist jeweils nur einen Untergurt 5 sowie zwei dazu normal
angeordnete Seitenwände 6, aber keinen Obergurt auf. Die Höhe der Seitenwände 6 weist in jenem Bereich, wo die äußeren Querträger 3 angeordnet sind, die größte Höhe auf und geht im Bereich zwischen den inneren Querträgern 2 gegen Null bzw. setzt sich mit geringerer Höhe auf der Unterseite des
Untergurts 5 fort. Der Untergurt 5 ist im mittleren, nach unten gekröpften Bereich der Längsträger 1 gerade und eben ausgeführt und geht dort eben in die Obergurte 7 der inneren Querträger 2 über. Die Breite der Obergurte 7 entspricht auf einer Seite der gesamten Länge der Kröpfung des Längsträgers 1, auf der anderen Seite, beim anderen Längsträger 1, nur etwa einem Sechstel der Kröpfung des Längsträgers 1.
Im Bereich, wo der Untergurt 5 von der Kröpfung in die - im Betriebszustand horizontalen - Endbereiche übergeht, also gegenüber der Horizontalen schräg verläuft, geht der
Untergurt mit einem Höhenversatz nach oben in den Obergurt 8 des äußeren Querträgers 3 über. Der Obergurt ist zur
Einsparung von Gewicht mit runden Ausnehmungen 9 versehen. Die äußeren Querträger 3 weisen keinen Untergurt auf, sondern lediglich zwei normal zum Obergurt 8 angeordnete Seitenwände 10, die etwa der Befestigung von Bremseinheiten dienen.
Der Untergurt 5 und die beiden Obergurte 7 sind aus einem einzigen Teil, nämlich z.B. aus einer Blechplatte, gefertigt, die Seitenwände 6 und 10 sind auf diese Blechplatte jeweils mit einer Gegenlage aufgeschweißt.
In Fig. 2 ist der selbe Drehgestellrahmen wie in Fig. 1 in Unteransicht dargestellt. Hier ist erkennbar, dass sich die Seitenwände 6 unterhalb der inneren Querträger 2 bzw. der Untergurte 5 fortsetzen.
Bezugszeichenliste :
1 Längsträger
2 innere Querträger
3 äußere Querträger
4 Konsolen
5 Untergurt des Längsträgers 1
6 Seitenwand des Längsträgers 1
7 Obergurt der inneren Querträger Obergurt des äußeren Querträgers 3 Ausnehmungen des Obergurts 8
Seitenwand des äußeren Querträgers 3

Claims

Patentansprüche
1. Drehgestellrahmen für ein Schienenfahrzeug, umfassend zwei Längsträger (1) und zumindest einen Querträger (2, 3) , dadurch gekennzeichnet,
dass die Längsträger (1) und zumindest ein Querträger (2, 3) jeweils ausschließlich aus einem offenen Profil gebildet sind.
2. Drehgestellrahmen nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die offenen Profile (1, 2, 3) durch Verschweißen aus mehreren, insbesondere ebenen,
Trägerteilen (5, 6; 8, 10) gebildet und die Schweißnähte zwischen den Trägerteilen aufgrund der offenen Breite des Profils mit Gegenlage ausgeführt sind.
3. Drehgestellrahmen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass das offene Profil (1, 2, 3) durch Weglassen eines Gurtes oder Steges eines geschlossenen Hohlprofils gebildet wird.
4. Drehgestellrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Längsträger (1) keinen Obergurt, sondern nur einen Untergurt (5) aufweisen, der bzw. die äußeren Querträger (3) keinen Untergurt, sondern nur einen Obergurt (8) aufweisen, wobei die Untergurte der Längsträger (5) starr in den Obergurt (7) des inneren Querträgers (2) übergehen. Drehgestellrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Untergurte (5) der Längsträger (1) und die Obergurte (7) zumindest eines Querträgers (2) gemeinsam aus einem Teil gefertigt sind.
Drehgestellrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Untergurt (5) des
Längsträgers (1) über die gesamte Länge des Längsträgers durchgezogen ist.
Drehgestellrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Untergurt (5) der
Längsträger auf den Obergurt (7) zumindest eines
Querträgers (2) eben übergeht.
Drehgestellrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Untergurt (5) der
Längsträger (1) auf den Obergurt (8) zumindest eines Querträgers (3) mit einem Höhenversatz übergeht.
Drehgestellrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Längs- und Querträger (1, 3) aus einem offenen Profil gebildet sind.
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