EP3046823B1 - Anbindung einer sekundärfeder an einen wagenkasten - Google Patents

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EP3046823B1
EP3046823B1 EP14781850.4A EP14781850A EP3046823B1 EP 3046823 B1 EP3046823 B1 EP 3046823B1 EP 14781850 A EP14781850 A EP 14781850A EP 3046823 B1 EP3046823 B1 EP 3046823B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
car body
secondary spring
chassis
rail vehicle
positive connection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP14781850.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3046823A1 (de
Inventor
Helmut DISTLER
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 GmbH
Original Assignee
Siemens Mobility GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Mobility GmbH filed Critical Siemens Mobility GmbH
Priority to PL14781850T priority Critical patent/PL3046823T3/pl
Publication of EP3046823A1 publication Critical patent/EP3046823A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3046823B1 publication Critical patent/EP3046823B1/de
Active legal-status Critical Current
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
    • B61F5/02—Arrangements permitting limited transverse relative movements between vehicle underframe or bolster and bogie; Connections between underframes and bogies
    • B61F5/22—Guiding of the vehicle underframes with respect to the bogies

Definitions

  • the invention relates to a rail vehicle with at least one car body and at least one secondary spring for cushioning the car body on a chassis, the car body and the secondary spring being connectable to one another.
  • Secondary springs for example in the form of watch glass springs, are arranged between the undercarriage and the body of a rail vehicle in order to cushion the body on the undercarriage. They are used to transmit traction, vertical and lateral forces between the chassis and the body. For this purpose, they are usually bolted to the body and to the chassis.
  • the invention has for its object to propose a safe, yet easy to assemble and maintenance-friendly rail vehicle.
  • a rail vehicle according to the invention comprises at least one car body according to the invention and at least one secondary spring according to the invention. In addition, it comprises at least one undercarriage, in particular a bogie.
  • the rail vehicle is, in particular, a rail vehicle for passenger transport, in particular for local public transport in low-floor construction.
  • the car body interacts with the at least one secondary spring to form a positive connection, so that the car body and the at least one secondary spring according to the invention are positively connected to one another.
  • the positive connection between the car body and the secondary suspension is designed such that it acts at least parallel to a vertical axis of the car body towards the car body and perpendicular to the vertical axis of the car body.
  • Secondary spring and car body each comprise at least one connection partner to form the positive connection. These are complementary to each other.
  • the positive connection is used to transmit forces between the secondary spring and the body. It is designed and aligned in such a way that movements of the at least one connection partner of the secondary spring parallel to a vertical axis of the car body toward the car body and perpendicular to the vertical axis of the car body are prevented. At the same time, forces which act parallel to the vertical axis of the car body towards the car body and perpendicular to the vertical axis of the car body can be transmitted from the secondary spring to the car body.
  • the car body comes into contact with the secondary spring.
  • the weight of the body of the rail vehicle acts vertically on the secondary spring.
  • the counterforce of the secondary spring then also acts in the vertical direction towards the body.
  • the connection partners of the positive connection are designed and arranged such that movements of the connection partner of the secondary spring in the horizontal direction and vertically towards the car body are prevented. Horizontal forces occur, for example, when cornering.
  • the weight of the car body is transmitted in the rest position of the rail vehicle exclusively via the at least one positive connection to the at least one secondary spring.
  • a plurality of car bodies and a plurality of secondary springs can be provided, each of which acts according to the invention positive connections are connected to the car bodies.
  • a vehicle body according to the invention thus comprises at least one suitable device for forming the form-fitting connection, which cooperates as a connection partner of the form-fitting connection with a connection partner of the secondary spring, and which is complementary to the connection partner of the secondary spring, in such a way that a form-fitting connection of the connection partners with the effects mentioned above arise.
  • a secondary spring according to the invention serves to cushion the car body on a chassis.
  • it comprises at least one suitable device which is complementary to the connection partner of the car body and which, as the connection partner of the positive connection with the connection partner of the car body, cooperates with the above-mentioned effects to form the positive connection.
  • the secondary spring has a conical mandrel to form the positive connection.
  • the car body then has a bushing which is complementary to the conical mandrel.
  • the socket is used for the form-fitting reception of the mandrel.
  • the end face of the secondary spring has the shape of a truncated cone, which forms the conical mandrel.
  • the bushing can have the shape of a pot-shaped indentation, for example, or it has a conical bore. But it is also possible to receive the conical mandrel in a ring-shaped section of the car body to form the positive connection. This radially surrounds the conical mandrel.
  • the car body thus has a ring of a predetermined diameter for forming the positive connection.
  • the car body has a conical mandrel to form the positive connection and the secondary spring has a complementary bushing.
  • the mutually complementary connection partners of the car body and the secondary spring advantageously form a transition fit.
  • An advantage of the power transmission via the positive connection is that force-transmitting screw connections can be dispensed with and thus fewer components and less manufacturing effort are connected.
  • forces which act parallel to the vertical axis of the car body towards the car body and perpendicular to the vertical axis of the car body are transmitted exclusively via the positive connection from the secondary spring to the car body.
  • the connecting partners of the positive connection of the secondary spring and the car body have suitable materials and geometrical dimensions.
  • the car body and the at least one secondary spring are further developed so as to be free of non-positive or material connections.
  • the car body and the at least one secondary spring is connected to one another without any screw connections.
  • a rail vehicle comprises at least one undercarriage, in particular at least one bogie, the undercarriage and the at least one secondary spring being connected to one another in a form-fitting manner, which form-fitting connection acting at least parallel to a vertical axis of the undercarriage to the undercarriage and perpendicular to the vertical axis of the undercarriage.
  • the undercarriage and the at least one secondary spring are also connected to one another free of non-positive or material connections, in particular free of mutual screw connections.
  • the rail vehicle is in particular a low-floor vehicle. It can comprise several car bodies and several undercarriages, for example bogies. Of course, several secondary springs are then provided for cushioning the car bodies on the undercarriages. In a further development, a car body of the rail vehicle is cushioned on exactly one chassis. To cushion a car body on a chassis, several secondary springs can be provided, for example exactly two.
  • a running gear can comprise one, but in particular exactly two, longitudinal driving motors.
  • the undercarriage comprises two traction motors arranged parallel to a longitudinal axis of the undercarriage, two secondary springs for cushioning the car body on the undercarriage being provided, which between the traction motors, in particular on a line perpendicular to a longitudinal axis of the Chassis, are arranged.
  • the connection points of the secondary springs with the chassis are then in line.
  • this line divides the undercarriage into a front and a rear part, which are essentially the same size - it lies in a transverse center plane.
  • a further-developed rail vehicle has at least one anti-roll device, in particular a mechanical anti-roll device.
  • Roll supports are already known as such.
  • four anti-roll supports are provided, which are arranged on the undercarriage in such a way that the articulation points of the anti-roll supports on the undercarriage form a square which encloses the connection points of the secondary springs with the undercarriage.
  • Longitudinally arranged traction motors have many advantages. They are used in particular to drive both wheels on one side of the chassis and thus on opposite wheels on one axle. Such drive units are also referred to as longitudinal wheel sets.
  • the running gear thus comprises two longitudinal wheel sets with two driving motors arranged parallel to one another and parallel to the longitudinal axis of the running gear.
  • the car body can have an opening in the floor
  • the secondary spring comprising first means for connecting a first part of a tensioning tool to the secondary spring, the secondary spring being arranged in the region of the opening in the floor of the car body and the opening in the floor of the car body being configured in this way is that at least the first part of the tensioning tool can be passed through the opening in the floor of the car body and can be connected to the secondary spring, the first means of the secondary spring for connecting the first part of the tensioning tool to the secondary spring being arranged in such a way that a force generated by the tensioning tool is applied to the secondary spring and which acts in one direction against the car body, is introduced into the secondary spring so that the secondary spring is biased against the car body.
  • the car body comprises second means for connecting a second part of the tensioning tool to the car body, the second means of the car body for connecting the second part of the tensioning tool to the car body being arranged in an interior of the car body.
  • the at least one secondary spring is divided along a predetermined axis into a first and at least one further, second section, which first section is axially stiff and resilient to the predetermined axis and which second section is orthogonal to predetermined axis is rigid and axially resilient, the secondary spring being arranged in relation to the car body such that the car body comes into contact with the second section of the secondary spring.
  • the second section of the secondary spring is connected to the body.
  • the first section of the secondary spring is connected to the chassis of the rail vehicle.
  • the secondary spring is arranged between the undercarriage and the body of the rail vehicle in such a way that, when the rail vehicle is stationary, the predetermined axis of the secondary spring points in the vertical direction and thus the first section the secondary spring is vertically rigid and horizontally resilient and the second section is horizontally rigid and vertically resilient.
  • the predetermined axis coincides, for example, with a longitudinal axis of the secondary spring and runs parallel to the vertical axis of the car body.
  • the weight of the car body In the stationary state of the rail vehicle, the weight of the car body then causes the second section of the secondary spring to deflect. It would then be sufficient to preload only the second section of the secondary spring against the body of the rail vehicle.
  • the bias acts in the direction of the predetermined axis, in particular the longitudinal axis of the secondary spring.
  • only the second section of the secondary spring is biased against the body.
  • the first means of the secondary spring are suitably arranged on the secondary spring.
  • the first and the second section are separated from one another by a separating plate.
  • the partition plate is thus arranged between the first and the second section of the secondary spring.
  • the partition plate can then in turn be connected to the first means of the secondary spring to form the connection with the specified clamping tool.
  • the separating plate is suitable for absorbing forces to preload the secondary spring against the car body. It serves to introduce the forces mentioned into the second section of the secondary spring, which, in particular, is preloaded against the car body by means of the tensioning tool.
  • the partition plate can be made rigid both axially and radially to the predetermined axis. For example, it consists of a metal or a metal alloy. In particular, it is made of steel.
  • the secondary spring can also comprise at least one horizontal stop, which is arranged on the secondary spring in such a way that a force which acts on the horizontal stop orthogonally to the predetermined axis is introduced into the secondary spring between the first and the second section.
  • This horizontal stop is arranged on the partition plate, for example.
  • the first and the second section are formed coaxially with one another.
  • the first and the second section are each rotationally symmetrical and are arranged relative to one another in such a way that they have a common axis of rotation.
  • Fig. 1 and Fig. 2 is a partial section through a chassis, a secondary spring according to the invention and a car body according to the invention. The figures are discussed together below.
  • the secondary spring 1 is connected on the one hand to a cross member 2 of a chassis and on the other hand to a car body 3 of a rail vehicle.
  • the secondary spring 1 here has a first section 4, which comprises a vertically rigid and horizontally resilient layer spring, and it has a further, second section 5, which comprises a horizontally rigid and vertically resilient cone spring, here a rubber-metal spring.
  • the secondary spring 1 is arranged between the bogie and the body 3 so that the first section 4 is mounted on the bogie, here the cross member 2, the second section 5 being connected to the body 3 of the rail vehicle.
  • Sections 4, 5 have a common axis of rotation. This is also the longitudinal axis of the secondary spring 1. In its operating position, this axis points in the vertical direction. Here, this axis runs along a pin 6 arranged centrally in the first section 4 of the secondary spring 1. At the same time, the longitudinal axis coincides with the vertical axis of the car body 3.
  • Shear forces that is to say forces in the horizontal direction, are transmitted from the bogie to the secondary spring 1 or from the secondary spring 1 to the bogie via the pin 6 arranged centrally in the layer spring.
  • the bogie here the cross member 2
  • the pin 6 has a correspondingly complementarily shaped receptacle for the pin 6.
  • the secondary spring 1 and the car body 3 are complementary to one another and are aligned, and they are positively connected to one another in such a way that predetermined movements of the secondary spring 1 to the car body 3 are prevented.
  • the secondary spring 1 is exclusively connected to the car body 3 in a form-fitting manner.
  • the car body 3 and the secondary spring each have at least one connecting partner 7, 8 of the positive connection, which are designed to be complementary to one another such that movements of the connecting partner 7 of the secondary spring 1 to the connecting partner 8 of the car body 3 in the direction of the longitudinal axis of the secondary spring 1 towards the body 3 and perpendicular to it can be prevented. More precisely, all movements of the connection partner 7, as seen from its center of gravity, are prevented in the direction of all points of a hemisphere around the center of gravity.
  • the positive connection is suitable for transmitting forces which act on the body 2 from the secondary spring 1 in a direction parallel to a vertical axis of the body 3 towards the body and perpendicular to the vertical axis of the body 3.
  • connection partners 7, 8 of the positive connection of the secondary spring and the car body are suitably designed, in particular made of a suitable material and geometrically dimensioned. In particular, they are designed to transmit all the forces to be transmitted from the secondary spring 1 to the car body 3 via the positive connection.
  • the secondary spring 1 as the connection partner 7 of the positive connection, has a conical shape in the region of its end face facing the body 2.
  • it comprises a collar 10 in the area of the base of the cone.
  • the collar 10 is formed all around the cone and delimits its outer surface.
  • the car body 3 comprises a cup-shaped indentation 9, in which a part of the connection partner 7 of the secondary spring 1 is received.
  • a ring 8 is arranged at the entrance of the pot-shaped indentation 9. Through the ring 8, the cone is inserted centrally into the top-shaped recess 9.
  • the ring 8 forms an axial stop for the collar 10 and thus, in the last instance, a positive connection acting in the direction of the vertical axis of the car body.
  • the ring 8 of the car body 3 lies in the vertical direction on the collar 10 of the secondary spring on, whereby the weight forces of the car body 3 are transmitted to the secondary spring 1.
  • the ring 8 limits the movements of the secondary spring 1 relative to the car body 3 around the lateral surface of the cone.
  • the ring 8 radially surrounds the conically shaped end section 7 of the secondary spring 1. Its inside diameter is larger than the outside diameter of the secondary spring 1 at its tip. At the same time, the inside diameter of the ring 8 is essentially the same size as the outside diameter of the secondary spring 1 in the area above the collar 10. They form a transition fit.
  • connection partners of a form-fitting invention which come into mutual contact and interact in such a way that forces can be transferred from one connection partner to the other, are also called active surfaces.
  • the underside of the ring 8 and its inside form active surfaces.
  • the top of the collar 10 and sections of the outer surface of the cone form active surfaces.
  • the underside of the ring 8 and the top of the collar 10 form a pair of active surfaces, as does the inside of the ring 8 and the outer surface of the cone.
  • Cup-shaped indentation 9 and ring 8 form a socket.
  • the car body 3 can have a conical bore as the connection partner of the positive connection.
  • the car body 3 and the secondary spring 1 are otherwise free of force-transmitting screw connections.
  • the bogie which is designed as a bogie, comprises two travel motors arranged parallel to the longitudinal axis of the bogie, between which travel motors two secondary springs are arranged, on a line perpendicular to the longitudinal axis of the bogie and the bogie essentially centrally along its longitudinal axis Sharing.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Springs (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug mit zumindest einem Wagenkasten und zumindest einer Sekundärfeder zur Abfederung des Wagenkastens auf einem Fahrwerk, wobei der Wagenkasten und die Sekundärfeder miteinander verbindbar sind.
  • Sekundärfedern, beispielsweise ausgebildet als Uhrglasfedern, sind zwischen einem Fahrwerk und einem Wagenkastens eines Schienenfahrzeugs angeordnet, um den Wagenkasten auf dem Fahrwerk abzufedern. Sie dienen der Übertragung von Traktions-, Vertikal- und Seitenkräften zwischen Fahrwerk und Wagenkasten. Dazu sind sie üblicherweise mit dem Wagenkasten und mit dem Fahrwerk verschraubt.
  • Die Druckschrift WO 2013/029924 A1 zeigt eine Sekundärfeder, die formschlüssig mit dem Wagenkasten verbunden scheint. Die US 2,305,732 A und EP 2 676 859 A1 offenbaren Wiegendrehgestelle mit Sekundärfedern zwischen Rahmen und Wiege.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein sicheres und dennoch einfach zu montierendes und wartungsfreundliches Schienenfahrzeug vorzuschlagen.
  • Gelöst wird die Aufgabe durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den Merkmalen der abhängigen Patentansprüche wieder.
  • Ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug umfasst wenigstens einen erfindungsgemäßen Wagenkasten und wenigstens eine erfindungsgemäße Sekundärfeder. Darüber hinaus umfasst es wenigstens ein Fahrwerk, insbesondere ein Drehgestell. Das Schienenfahrzeug ist insbesondere ein Schienenfahrzeug des Personenverkehrs, insbesondere des Personennahverkehrs in niederflurbauweise.
  • Der Wagenkasten wirkt mit der wenigstens einen Sekundärfeder unter Bildung einer formschlüssigen Verbindung zusammen, so dass der Wagenkasten und die wenigstens eine erfindungsgemäße Sekundärfeder formschlüssig miteinander verbunden sind. Die formschlüssige Verbindung zwischen dem Wagenkasten und der Sekundärfederung ist derart ausgebildet, dass sie zumindest parallel zu einer Hochachse des Wagenkastens zum Wagenkasten hin und senkrecht zur Hochachse des Wagenkastens wirkt.
  • Sekundärfeder und Wagenkasten umfassen jeweils wenigstens einen Verbindungspartner zur Bildung der formschlüssigen Verbindung. Diese sind komplementär zueinander ausgebildet.
  • Die formschlüssige Verbindung dient zur Übertragung von Kräften zwischen der Sekundärfeder und dem Wagenkasten. Sie ist derart ausgebildet und ausgerichtet, dass Bewegungen des wenigstens einen Verbindungspartners der Sekundärfeder parallel zu einer Hochachse des Wagenkastens zum Wagenkasten hin und senkrecht zur Hochachse des Wagenkastens verhindert werden. Gleichzeitig sind dadurch Kräfte, die parallel zur Hochachse des Wagenkastens zum Wagenkasten hin und senkrecht zur Hochachse des Wagenkastens wirken, von der Sekundärfeder auf den Wagenkasten übertragbar.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kommt der Wagenkasten in Auflage auf die Sekundärfeder. In Ruhelage des Schienenfahrzeugs, also auf einer horizontalen Ebene stehend, wirkt die Gewichtskraft des Wagenkastens des Schienenfahrzeugs vertikal auf die Sekundärfeder. Die Gegenkraft der Sekundärfeder wirkt dann ebenfalls in vertikaler Richtung zum Wagenkasten hin. Es gilt dann, dass die Verbindungspartner der formschlüssigen Verbindung derart ausgebildet und angeordnet sind, dass Bewegungen des Verbindungspartners der Sekundärfeder in horizontaler Richtung und vertikal zum Wagenkasten hin verhindert werden. Horizontale Kräfte treten beispielsweise während Kurvenfahrten auf. Die Gewichtskraft des Wagenkastens wird in der Ruhelage des Schienenfahrzeugs ausschließlich über die wenigstens eine formschlüssige Verbindung auf die wenigstens eine Sekundärfeder übertragen. Natürlich können mehrere Wagenkästen und mehrere Sekundärfedern vorgesehen sein, welche jeweils über erfindungsgemäß wirkende formschlüssige Verbindungen mit den Wagenkästen verbunden sind.
  • Ein erfindungsgemäßer Wagenkasten umfasst zur Bildung der formschlüssigen Verbindung somit wenigstens eine geeignete Vorrichtung, welche als Verbindungspartner der formschlüssigen Verbindung mit einem Verbindungpartner der Sekundärfeder zusammenwirkt, und welche komplementär zum Verbindungpartner der Sekundärfeder ausgebildet ist, in der Art, dass eine formschlüssige Verbindung der Verbindungspartner mit den oben genannten Wirkungen entsteht.
  • Eine erfindungsgemäße Sekundärfeder dient zur Abfederung des Wagenkastens auf einem Fahrwerk. Analog umfasst sie zur Bildung der formschlüssigen Verbindung wenigstens eine geeignete, komplementär zum Verbindungpartner des Wagenkastens ausgebildete Vorrichtung, welche als Verbindungspartner der formschlüssigen Verbindung mit dem Verbindungpartner des Wagenkastens unter Bildung der formschlüssigen Verbindung mit den oben genannten Wirkungen zusammenwirkt.
  • Eine weitere Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die Sekundärfeder zur Bildung der formschlüssigen Verbindung einen konischen Dorn aufweist. Der Wagenkasten weist dann entsprechend eine komplementär zum konischen Dorn ausgebildete Buchse auf. Die Buchse dient zur formschlüssigen Aufnahme des Dorns. Insbesondere weist die Sekundärfeder stirnseitig die Form eines Kegelstumpfs auf, welcher den konischen Dorn bildet. Die Buchse kann dabei beispielsweise die Form einer topfförmigen Einstülpung aufweisen oder sie weist eine konische Bohrung auf. Es ist aber auch möglich, den konischen Dorn in einem ringförmig ausgebildeten Abschnitt des Wagenkastens unter Bildung der formschlüssigen Verbindung aufzunehmen. Dieser umschließt den konischen Dorn radial. Sein Innendurchmesser ist größer als der Außendurchmesser des konischen Dorn an seiner Spitze. Gleichzeitig ist der Innendurchmesser des Rings jedoch kleiner, als der Außendurchmesser des konischen Dorn an seiner Basis. Somit nimmt der Ring den konischen Dorn auch axial auf. In diesem Ausgestaltungsbeispiel weist der Wagenkasten somit einen Ring vorgegebenen Durchmessers zur Bildung der formschlüssigen Verbindung auf.
  • Alternativ weist der Wagenkasten zur Bildung der formschlüssigen Verbindung einen konischen Dorn und die Sekundärfeder eine komplementär ausgebildete Buchse auf.
  • Es gibt viele weitere, hier ungenannte, dem Fachmann bekannte, komplementär zueinander ausgebildete Vorrichtungen zur Bildung einer formschlüssigen Verbindung mit den oben genannten Wirkungen, welche als mit umfasst gelten. Allen gemeinsam ist, dass eine Kraftübertragung über die formschlüssige Verbindung der zueinander komplementären Verbindungspartner des Wagenkastens und der Sekundärfeder erfolgt.
  • Vorteilhaft bilden die zueinander komplementären Verbindungspartner des Wagenkastens und der Sekundärfeder eine Übergangspassung.
  • Ein Vorteil der Kraftübertragung über den Formschluss besteht darin, dass auf kraftübertragende Verschraubungen verzichtet werden kann und damit weniger Bauteile und ein geringerer Herstellungsaufwand verbunden sind.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung werden Kräfte, die parallel zur Hochachse des Wagenkastens zum Wagenkasten hin und senkrecht zur Hochachse des Wagenkastens wirken, ausschließlich über die formschlüssige Verbindung von der Sekundärfeder auf den Wagenkasten übertragen. Zur mechanischen Übertragung der Kräfte weisen die Verbindungspartner der formschlüssigen Verbindung der Sekundärfeder und des Wagenkastens entsprechend geeignete Werkstoffe und geometrische Dimensionen auf.
  • Weitergebildet sind der Wagenkasten und die wenigstens eine Sekundärfeder frei von kraftschlüssigen oder stoffschlüssigen Verbindungen miteinander verbunden. Insbesondere sind der Wagenkasten und die wenigstens eine Sekundärfeder frei von gegenseitigen Verschraubungen miteinander verbunden.
  • Fürderhin umfasst ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug wenigstens ein Fahrwerk, insbesondere wenigstens ein Drehgestell, wobei das Fahrwerk und die wenigstens eine Sekundärfeder formschlüssig miteinander verbunden sind, welche formschlüssige Verbindung zumindest parallel zu einer Hochachse des Fahrwerks zum Fahrwerk hin und senkrecht zur Hochachse : des Fahrwerks wirkt. Einer Ausführungsform nach, sind auch das Fahrwerk und die wenigstens eine Sekundärfeder frei von kraftschlüssigen oder stoffschlüssigen Verbindungen, insbesondere frei von gegenseitigen Verschraubungen, miteinander verbunden.
  • Bei dem Schienenfahrzeug handelt es sich insbesondere um ein Niederflurfahrzeug. Es kann mehrere Wagenkästen und mehrere Fahrwerke, beispielsweise Drehgestelle, umfassen. Natürlich sind dann auch mehrere Sekundärfedern zum Abfedern der Wagenkästen auf den Fahrwerken vorgesehen. In einer Weiterbildung ist ein Wagenkasten des Schienenfahrzeugs auf genau einem Fahrwerk abgefedert. Zur Abfederung eines Wagenkastens auf einem Fahrwerk können mehrere Sekundärfedern vorgesehen sein, beispielsweise genau zwei. Ein Fahrwerk kann einen, insbesondere jedoch genau zwei längsliegende Fahrmotoren umfassen.
  • In einer weiteren Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Fahrwerk zwei parallel zu einer Längsachse des Fahrwerks angeordnete Fahrmotoren umfasst, wobei zwei Sekundärfedern zur Abfederung des Wagenkastens auf dem Fahrwerk vorgesehen sind, welche zwischen den Fahrmotoren, insbesondere auf einer Linie senkrecht zu einer Längsachse des Fahrwerks, angeordnet sind. Die Verbindungsstellen der Sekundärfedern mit dem Fahrwerk liegen dann auf einer Linie. Weitergebildet teilt diese Line das Fahrwerk in einen vorderen und einen hinteren Teil, welche im Wesentlichen gleich groß sind - sie liegt in einer Quermittenebene.
  • Zur Stabilisierung des Wagenkastens auf dem Fahrwerk weist, ein weitergebildetes Schienenfahrzeug wenigstens eine Wankstütze, insbesondere eine mechanische Wankstütze, auf. Wankstützen sind als solche bereits bekannt. Gemäß einer Ausgestaltung sind vier Wankstützen vorgesehen, welche so auf dem Fahrwerk angeordnet sind, dass die Anlenkungspunkte der Wankstützen auf dem Fahrwerk ein Viereck bilden, welches die Verbindungsstellen der Sekundärfedern mit dem Fahrwerk umschließt.
  • Längsseits angeordnete Fahrmotoren haben vielfältige Vorteile. Sie dienen insbesondere zum Antrieb beider Räder einer Seite des Fahrwerks und somit von gegenüberliegenden Rädern einer Achse. Solche Antriebseinheiten werden auch als Längsradsätze bezeichnet. Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Fahrwerk somit zwei Längsradsätze mit zwei parallel zueinander und parallel zur Längsachse des Fahrwerks angeordneten Fahrmotoren.
  • Aus dem Stand der Technik bekannt sind Drehgestelle mit oberhalb von längsliegenden Fahrmotoren angeordneten Sekundärfedern. Dies hat zur Folge, dass die Auflagepunkte des Wagenkastens auf den Sekundärfedern deutlich erhöht sind, und insbesondere bei einem Niederflurschienenfahrzeug keine Sitze über den Sekundärfedern angeordnet werden können.
  • Durch innenliegende Sekundärfedern sind die Auflagepunkte des Wagenkastens über dem Fahrwerk hingegen deutlich niedriger. Über den Fahrwerken entstehender Platz kann für Passagiere genutzt werden.
  • Weitergebildet kann der Wagenkasten eine Öffnung im Boden aufweisen, wobei die Sekundärfeder erste Mittel zur Verbindung eines ersten Teils eines Spannwerkzeugs mit der Sekundärfeder umfasst, wobei die Sekundärfeder im Bereich der Öffnung im Boden des Wagenkasten angeordnet ist und wobei die Öffnung im Boden des Wagenkastens derart ausgebildet ist, dass durch die Öffnung im Boden des Wagenkastens zumindest der erste Teil des Spannwerkzeugs durchführbar und mit der Sekundärfeder verbindbar ist, wobei die ersten Mittel der Sekundärfeder zur Verbindung des ersten Teils des Spannwerkzeugs mit der Sekundärfeder derart angeordnet sind, dass eine Kraft, welche durch das Spannwerkzeug auf die Sekundärfeder aufgebracht wird und welche in einer Richtung gegen den Wagenkasten wirkt, so in die Sekundärfeder eingeleitet wird, dass die Sekundärfeder gegen den Wagenkasten vorgespannt wird.
  • Eine weitere Weiterbildung des erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs sieht vor, dass der Wagenkasten zweite Mittel zur Verbindung eines zweiten Teils des Spannwerkzeugs mit dem Wagenkasten umfasst, wobei die zweiten Mittel des Wagenkastens zur Verbindung des zweiten Teils des Spannwerkzeugs mit dem Wagenkasten in einem Innenraum des Wagenkastens angeordnet sind.
  • Nach einer weiteren Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Sekundärfeder entlang einer vorgegebenen Achse in einen ersten und zumindest einen weiteren, zweiten Abschnitt geteilt ist, welcher erste Abschnitt axial steif und orthogonal zur vorgegebenen Achse federnd ausgebildet ist und welcher zweite Abschnitt orthogonal zur vorgegebenen Achse steif und axial federnd ausgebildet ist, wobei die Sekundärfeder so zum Wagenkasten angeordnet ist, dass der Wagenkasten in Auflage auf den zweiten Abschnitt der Sekundärfeder kommt.
  • Der zweite Abschnitt der Sekundärfeder ist mit dem Wagenkasten verbunden. Der erste Abschnitt der Sekundärfeder ist mit dem Fahrwerk des Schienenfahrzeugs verbunden.
  • Die Sekundärfeder ist derart zwischen Fahrwerk und Wagenkasten des Schienenfahrzeugs angeordnet, dass in stehendem Zustand des Schienenfahrzeugs die vorgegebene Achse der Sekundärfeder in vertikale Richtung weist und somit der erste Abschnitt der Sekundärfeder vertikal steif und horizontal federnd ausgebildet ist und der zweite Abschnitt horizontal steif und vertikal federnd ausgebildet ist.
  • Die vorgegebene Achse fällt beispielsweise mit einer Längsachse der Sekundärfeder zusammen und verläuft parallel zur Hochachse des Wagenkastens. In stehendem Zustand des Schienenfahrzeugs bewirkt die Gewichtskraft des Wagenkastens dann eine Einfederung des zweiten Abschnitts der Sekundärfeder. Es wäre dann ausreichend, ausschließlich den zweiten Abschnitt der Sekundärfeder gegen den Wagenkasten des Schienenfahrzeugs vorzuspannen. Die Vorspannung wirkt in Richtung der vorgegebenen Achse, insbesondere der Längsachse der Sekundärfeder. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird ausschließlich der zweite Abschnitt der Sekundärfeder gegen den Wagenkasten vorgespannt. Dazu sind die ersten Mittel der Sekundärfeder entsprechend geeignet an der Sekundärfeder angeordnet.
  • Gemäß einer Weiterbildung sind der erste und der zweite Abschnitt durch eine Trennplatte voneinander getrennt. Die Trennplatte ist also zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt der Sekundärfeder angeordnet.
  • Die Trennplatte kann dann ihrerseits mit den ersten Mitteln der Sekundärfeder zur Ausbildung der Verbindung mit dem vorgegebenen Spannwerkzeug verbunden sein.
  • Die Trennplatte ist geeignet zur Aufnahme von Kräften zur Vorspannung der Sekundärfeder gegen den Wagenkasten. Sie dient der Einleitung der genannten Kräfte in den zweiten Abschnitt der Sekundärfeder, welcher, insbesondere ausschließlich, mittels des Spannwerkzeugs gegen den Wagenkasten vorgespannt wird. Die Trennplatte kann sowohl axial als auch radial zur vorgegebenen Achse steif ausgebildet. Beispielsweise besteht sie aus einem Metall oder einer Metalllegierung. Insbesondere ist sie aus Stahl hergestellt.
  • Die Sekundärfeder kann darüber hinaus zumindest einen Horizontalanschlag umfassen, welcher so an der Sekundärfeder angeordnet ist, dass eine Kraft, welche orthogonal zur vorgegebenen Achse auf den Horizontalanschlag einwirkt, zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt in die Sekundärfeder eingeleitet wird. Dieser Horizontalanschlag ist beispielsweise an der Trennplatte angeordnet.
  • Gemäß einer weiteren Weiterbildung der Erfindung sind der erste und der zweite Abschnitt koaxial zueinander ausgebildet. Beispielsweise sind der erste und der zweite Abschnitt jeweils rotationssymmetrisch ausgebildet und so zueinander angeordnet, dass sie eine gemeinsame Rotationsachse aufweisen.
  • Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Sie wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert, in denen jeweils ein Ausgestaltungsbeispiel dargestellt ist. Gleiche Elemente in den Figuren sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
    • Fig. 1
    zeigt einen Teilschnitt durch ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug,
    Fig. 2
    zeigt einen Querschnitt durch die Sekundärfeder aus Fig. 1 im Detail.
  • In Fig. 1 und Fig. 2 ist ein Teilschnitt durch ein Fahrwerk, eine erfindungsgemäße Sekundärfeder und einen erfindungsgemäßen Wagenkasten dargestellt. Die Figuren werden nachfolgend gemeinsam besprochen.
  • Die Sekundärfeder 1 ist einerseits mit einer Traverse 2 eines Fahrwerks und andererseits mit einem Wagenkasten 3 eines Schienenfahrzeugs verbunden.
  • Die Sekundärfeder 1 weist hier einen ersten Abschnitt 4 auf, welcher eine vertikal steife und horizontal federnde Schichtfeder umfasst, und sie weist einen weiteren, zweiten Abschnitt 5 auf, welcher eine horizontal steife und vertikal federnde Konusfeder, hier eine Gummi-Metall-Feder, umfasst.
  • Die Sekundärfeder 1 ist hier in ihrer vorgesehenen Betriebslage so zwischen dem Drehgestell und dem Wagenkasten 3 angeordnet, dass der erste Abschnitt 4 auf dem Drehgestell, hier der Traverse 2, montiert ist, wobei der zweite Abschnitt 5 mit dem Wagenkasten 3 des Schienenfahrzeugs verbunden ist.
  • Die Abschnitte 4, 5 weisen eine gemeinsame Rotationsachse auf. Diese ist gleichzeitig Längsachse der Sekundärfeder 1. In ihrer Betriebsstellung zeigt diese Achse in vertikale Richtung. Hier verläuft diese Achse entlang eines zentral im ersten Abschnitt 4 der Sekundärfeder 1 angeordneten Zapfens 6. Gleichzeitig fällt die Längsachse mit der Hochachse des Wagenkastens 3 zusammen.
  • Über den zentral in der Schichtfeder angeordneten Zapfen 6 werden Querkräfte, also Kräfte in horizontaler Richtung, vom Drehgestell auf die Sekundärfeder 1 oder von der Sekundärfeder 1 auf das Drehgestell übertragen. Dazu weist das Drehgestell, hier die Traverse 2, eine entsprechend komplementär ausgeformte Aufnahme für den Zapfen 6 auf.
  • Am gegenüberliegenden Ende der Sekundärfeder 1 ist diese mit dem Wagenkasten 3 verbunden. Allgemein sind die Sekundärfeder 1 und der Wagenkasten 3 komplementär zueinander ausgebildet und ausgerichtet und sie sind derart formschlüssig miteinander verbunden, dass vorgegebene Bewegungen der Sekundärfeder 1 zum Wagenkasten 3 verhindert werden.
  • In diesem Ausführungsbeispiel ist die Sekundärfeder 1 ausschließlich formschlüssig mit dem Wagenkasten 3 verbunden. Der Wagenkasten 3 und die Sekundärfeder weisen hierzu jeweils wenigstens einen Verbindungspartner 7, 8 der formschlüssigen Verbindung auf, welche derart komplementär zueinander ausgebildet sind, dass Bewegungen des Verbindungspartners 7 der Sekundärfeder 1 zum Verbindungspartner 8 des Wagenkastens 3 in Richtung der Längsachse der Sekundärfeder 1 zum Wagenkasten 3 hin und senkrecht dazu verhindert werden. Genauer gesagt sind sämtliche Bewegungen des Verbindungspartners 7, von seinem Schwerpunkt aus gesehen, in Richtung aller Punkte einer Halbkugel um den Schwerpunkt verhindert.
  • Der Formschluss ist geeignet, Kräfte zu übertragen, die von der Sekundärfeder 1 in einer Richtung parallel zu einer Hochachse des Wagenkastens 3 zum Wagenkasten hin und senkrecht zur Hochachse des Wagenkastens 3 auf den Wagenkasten 2 wirken.
  • Zur mechanischen Übertragung der Kräfte sind die Verbindungspartner 7, 8 der formschlüssigen Verbindung der Sekundärfeder und des Wagenkastens geeignet ausgebildet, insbesondere aus einem geeigneten Werkstoff hergestellt und geometrisch dimensioniert. Insbesondere sind sie geeignet ausgebildet, alle von der Sekundärfeder 1 auf den Wagenkasten 3 zu übertragenden Kräfte über die formschlüssige Verbindung zu übertragen.
  • Die Sekundärfeder 1 weist als Verbindungspartner 7 der formschlüssigen Verbindung eine konische Form im Bereich ihrer dem Wagenkasten 2 zugewandten Stirnseite auf. Darüber hinaus umfasst sie einen Kragen 10 im Bereich der Basis des Konus. Der Kragen 10 ist umlaufend um den Konus ausgebildet und begrenzt dessen Mantelfläche.
  • Der Wagenkasten 3 umfasst hingegen eine topfförmige Einbuchtung 9, in welcher ein Teil des Verbindungspartners 7 der Sekundärfeder 1 aufgenommen wird. Zusätzlich ist ein Ring 8 am Eingang der topfförmigen Einbuchtung 9 angeordnet. Durch den Ring 8 wird der Konus zentrisch in die toppförmige Einbuchtung 9 eingeführt. Der Ring 8 bildet für den Kragen 10 einen axialen Anschlag und somit in letzter Instanz eine formschlüssige Verbindung in Richtung der Hochachse des Wagenkastens hin wirkend. Umgekehrt liegt der Ring 8 des Wagenkastens 3 in vertikaler Richtung auf dem Kragen 10 der Sekundärfeder auf, wodurch die Gewichtskräfte des Wagenkastens 3 auf die Sekundärfeder 1 übertragen werden.
  • Radial dazu begrenzt der Ring 8 um die Mantelfläche des Konus die Bewegungen der Sekundärfeder 1 relativ zum Wagenkasten 3.
  • Der Ring 8 umschließt den konisch geformten stirnseitigen Abschnitt 7 der Sekundärfeder 1 radial. Sein Innendurchmesser ist größer als der Außendurchmesser der Sekundärfeder 1 an ihrer Spitze. Gleichzeitig ist der Innendurchmesser des Rings 8 im Wesentlichen gleich groß wie der Außendurchmesser der Sekundärfeder 1 im Bereich oberhalb des Kragens 10. Sie bilden eine Übergangspassung.
  • Die Flächen der Verbindungspartner einer formschlüssigen Erfindung, welche in gegenseitige Anlage kommen und so zusammenwirken, dass Kräfte von einem Verbindungspartner auf den anderen übertragbar sind, werden auch Wirkflächen genannt. Hier bilden die Unterseite des Rings 8 und seine Innenseite Wirkflächen aus. Analog bilden die Oberseite des Kragens 10 und Abschnitte der Mantelfläche des Konus' Wirkflächen aus. Die Unterseite des Rings 8 und die Oberseite des Kragens 10 bilden dabei ein Wirkflächenpaar, wie auch die Innenseite des Rings 8 und die Mantelfläche des Konus'.
  • Topfförmige Einbuchtung 9 und Ring 8 bilden eine Buchse. Alternativ kann der Wagenkasten 3 als Verbindungspartner der formschlüssigen Verbindung eine konische Bohrung aufweisen.
  • Der Wagenkasten 3 und die Sekundärfeder 1 sind ansonsten frei von kraftübertragenden Verschraubungen.
  • In diesem Ausgestaltungsbeispiel umfasst das Fahrwerk, welches als Drehgestell ausgebildet ist, zwei parallel zur Längsachse des Fahrwerks angeordnete Fahrmotoren, zwischen welchen Fahrmotoren zwei Sekundärfedern angeordnet sind, auf einer Linie senkrecht zur Längsachse des Fahrwerks und das Fahrwerk entlang seiner Längsachse im Wesentlichen mittig teilend.

Claims (7)

  1. Schienenfahrzeug mit zumindest einem Wagenkasten (3), wenigstens einem Fahrwerk (2) und zumindest einer Sekundärfeder (1) zur Abfederung des Wagenkastens auf dem Fahrwerk, wobei der Wagenkasten (3) und die Sekundärfeder (1) formschlüssig miteinander verbunden sind, welche formschlüssige Verbindung (7, 8) zumindest parallel zu einer Hochachse des Wagenkastens zum Wagenkasten hin und senkrecht zur Hochachse des Wagenkastens wirkt, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrwerk (2) und die wenigstens eine Sekundärfeder (1) formschlüssig miteinander verbunden sind, welche formschlüssige Verbindung (6, 2) zumindest parallel zu einer Hochachse des Fahrwerks zum Fahrwerk hin und senkrecht zur Hochachse des Fahrwerks wirkt.
  2. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung der formschlüssigen Verbindung die Sekundärfeder einen konischen Dorn (8) und der Wagenkasten eine komplementär ausgebildete Buchse (7) aufweisen.
  3. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung der formschlüssigen Verbindung der Wagenkasten einen konischen Dorn und die Sekundärfeder eine komplementär ausgebildete Buchse aufweisen.
  4. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es wenigstens ein Fahrwerk mit zwei parallel zu einer Längsachse des Fahrwerks angeordneten Fahrmotoren und zwei Sekundärfedern zur Abfederung des Wagenkastens auf dem Fahrwerk umfasst, welche zwei Sekundärfedern zwischen den Fahrmotoren angeordnet sind.
  5. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wagenkasten und die wenigstens eine Sekundärfeder frei von kraftschlüssigen oder stoffschlüssigen Verbindungen miteinander verbunden sind.
  6. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wagenkasten eine Öffnung (9) im Boden aufweist, wobei die Sekundärfeder erste Mittel zur Verbindung eines ersten Teils eines Spannwerkzeugs mit der Sekundärfeder umfasst, wobei die Sekundärfeder im Bereich der Öffnung im Boden des Wagenkasten angeordnet ist und wobei die Öffnung im Boden des Wagenkastens derart ausgebildet ist, dass durch die Öffnung im Boden des Wagenkastens zumindest der erste Teil des Spannwerkzeugs durchführbar und mit der Sekundärfeder verbindbar ist, wobei die ersten Mittel der Sekundärfeder zur Verbindung des ersten Teils des Spannwerkzeugs mit der Sekundärfeder derart angeordnet sind, dass eine Kraft, welche durch das Spannwerkzeug auf die Sekundärfeder aufgebracht wird und welche in einer Richtung gegen den Wagenkasten wirkt, so in die Sekundärfeder eingeleitet wird, dass die Sekundärfeder gegen den Wagenkasten vorgespannt wird.
  7. Schienenfahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wagenkasten zweite Mittel zur Verbindung eines zweiten Teils des Spannwerkzeugs mit dem Wagenkasten umfasst, wobei die zweiten Mittel des Wagenkastens zur Verbindung des zweiten Teils des Spannwerkzeugs mit dem Wagenkasten in einem Innenraum des Wagenkastens angeordnet sind.
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