EP3069951B1 - Drehgestell für schienenfahrzeug - Google Patents

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EP3069951B1
EP3069951B1 EP16160113.3A EP16160113A EP3069951B1 EP 3069951 B1 EP3069951 B1 EP 3069951B1 EP 16160113 A EP16160113 A EP 16160113A EP 3069951 B1 EP3069951 B1 EP 3069951B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bogie
guide
secondary spring
axis
spring
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
EP16160113.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3069951A1 (de
Inventor
Gerald Newesely
Gotthard Singer
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.)
Alstom Transportation Germany GmbH
Original Assignee
Bombardier Transportation 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 Bombardier Transportation GmbH filed Critical Bombardier Transportation GmbH
Publication of EP3069951A1 publication Critical patent/EP3069951A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3069951B1 publication Critical patent/EP3069951B1/de
Active legal-status Critical Current
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
    • B61F5/02—Arrangements permitting limited transverse relative movements between vehicle underframe or bolster and bogie; Connections between underframes and bogies
    • 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
    • B61F5/04—Bolster supports or mountings
    • B61F5/08—Bolster supports or mountings incorporating rubber springs
    • 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
    • B61F5/16—Centre bearings or other swivel connections between underframes and bolsters or bogies
    • B61F5/20—Centre bearings or other swivel connections between underframes and bolsters or bogies with springs allowing transverse movements
    • 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 present invention relates to a bogie for a rail vehicle with a specially designed secondary spring and a rail vehicle which has such a bogie.
  • Known bogies for rail vehicles have a bogie frame and at least two wheel sets.
  • the wheel sets are coupled to the bogie frame via axle bearings and usually primary springs.
  • known bogies which actually rotate more than a few degrees, have a so-called cradle which is coupled to the bogie frame via secondary springs and other articulations.
  • a cradle is sensibly used when the turning angle of the bogie is so large that the secondary springs or the secondary suspension as such can no longer follow the turning angle of the bogie frame relative to a car body or car body substructure.
  • Such large turning angles of, for example, greater than 6 ° occur, for example, in the case of tight curve radii of underground, tram and light rail vehicles.
  • Such bogies are rotationally connected to a car body or car body substructure, usually by means of a so-called king pin or a slewing ring.
  • the cradle is usually designed as a cross member which is connected to the bogie frame via the secondary springs, in particular at its ends, and absorbs car body forces and moments.
  • the secondary springs should allow the bogie to translate relative to the car body along the vertical axis, whereas translations along the car body transverse and longitudinal axis are undesirable.
  • traction or push rods can be provided in the longitudinal or transverse direction, such as a Panhard rod.
  • the structure described above is relatively complex in construction.
  • the generic patent application for the present invention CH 641104 A5 discloses a suspension for rail vehicles with bogies, in which an air spring is provided as secondary suspension between each longitudinal beam of a bogie and an underframe of the car, an outer rim of the air spring supports against the underframe or the solebar of the bogie.
  • An inner rim of the air spring is supported via rolling bodies against a track connected to the longitudinal beam or the subframe, the inner rim having additional guide means.
  • the inner rim also carries an emergency support.
  • One object of the present invention is to provide a bogie of a simpler construction and the aim of avoiding a cradle. At the same time, the suspension comfort provided by a secondary suspension should be maintained. Another object is to provide a bogie with which relatively large turning angles - for example in the range greater than 6 ° - are made possible.
  • the local position (also: local position) of the secondary spring on the bogie frame can be changed.
  • the position of the secondary spring relative to the bogie frame can be changed.
  • the secondary spring according to the invention is, as is usual for a spring, elastically deformable in itself in order to achieve the spring effect, in particular a suspension in the direction of a bogie or car body vertical axis.
  • the local position, or in other words the location or the point of application, of the secondary spring on the bogie frame can be changed.
  • the secondary spring is not moved or deformed by compression / decompression, but rather the position, location or point of application of the secondary spring on the bogie is changed in its entirety.
  • a secondary spring is arranged between the bogie and the car body, in particular between the bogie frame and the car body or the car body substructure.
  • a secondary suspension is therefore a suspension between the bogie and the car body.
  • the secondary spring is movable relative to the bogie frame, ie the position of the secondary spring on the bogie frame or relative to the bogie frame is changeable.
  • the secondary spring can be moved along the bogie frame or the position of the secondary spring can be changed along the bogie frame.
  • the secondary spring can be moved in the longitudinal direction and / or in the transverse direction on or relative to the bogie frame. That is, the position of the secondary spring can be changed.
  • the local position can be changed by moving or rolling the spring (to a different local position).
  • the spring can accordingly be displaceable or configured or arranged.
  • the secondary spring can be movable in the longitudinal direction and / or transverse direction relative to a car body to which the bogie is coupled.
  • the longitudinal direction and / or transverse direction is meant in relation to the bogie frame, i.e. the bogie longitudinal direction or bogie transverse direction.
  • the longitudinal and / or transverse direction means in particular the longitudinal and / or transverse direction of the car body.
  • the longitudinal or transverse direction of the bogie does not have to coincide with a longitudinal or transverse direction of the car body.
  • One aspect of the invention is that the point of application of the secondary spring on the bogie frame can be changed.
  • the introduction of force from the bogie frame into the secondary spring, or vice versa, can take place at different points on the bogie frame, depending on where the secondary spring is positioned.
  • one or more of the secondary springs described can be present. If this description is made on the basis of a secondary spring, the case is always included that there are several secondary springs.
  • Several secondary springs occupy different local positions on the bogie or on the bogie frame. They are different local positions (also: local positions) on the bogie or bogie frame changeable, in particular along different movement paths.
  • the invention provides a new type of secondary suspension, with which a known cradle can be avoided.
  • the bogie according to the invention can be accommodated in a more space-saving manner, which enables a reduction in mass, a simpler design of the vehicle substructure in the area of the bogie and thus better space for the vehicle interior in the area of the bogie.
  • a transverse movement of the bogie relative to a car body can be absorbed by the secondary spring, as explained with reference to an exemplary embodiment.
  • the secondary spring can be deformed in the transverse direction. This can advantageously be achieved, in particular, with a secondary spring that is spherical and / or made of elastomer.
  • a change in the local position or the location of the secondary spring on or relative to the bogie frame is not necessarily present or absolutely necessary for every rotary movement of the bogie.
  • the secondary spring can maintain an initial local position which corresponds to the local position when the vehicle is traveling straight ahead, that is to say at the turning angle 0.
  • the position of the secondary spring or the position of the secondary spring relative to the bogie frame can be changed in particular along an arc.
  • the local position of the secondary spring can be changed on a circular arc-shaped path.
  • the path on which the position of the secondary spring can be changed is also referred to as the movement path.
  • a guided tour described elsewhere provides a path of movement, if available.
  • a circular arc-shaped movement path is in particular related to a center point of a circle which lies on an upwardly pointing axis of rotation of the bogie frame.
  • others are geometric Shapes or movement paths of the secondary spring are conceivable, for example following the shape of a constant thickness.
  • the movement paths are preferably such that the distance between the opposite secondary springs passing through the pivot point remains constant and the pivot point represents the center of this distance.
  • the distance between the secondary spring and the pivot point of the bogie is called the secondary spring base.
  • the secondary spring is displaceable or rollable.
  • the secondary spring can therefore be rollable along the bogie or the bogie frame.
  • Displaceability means that the secondary spring is displaceable as a whole.
  • the secondary spring can therefore be displaceable along the bogie or the bogie frame.
  • Rollability means that the secondary spring can be rolled entirely.
  • the secondary spring can be rolled or shifted along a path that runs in the longitudinal direction and / or in the transverse direction to the bogie frame, in particular along a path in the shape of a circular arc or an arc segment.
  • a rollable secondary spring is in particular spherical, cylindrical, conical, frustoconical or polygonal. A combination of these forms is possible. Due to the geometric shape of a secondary spring, in particular a displaceable or rollable secondary spring, the mode of operation of the spring can be influenced with regard to the restoring effect and rolling properties.
  • the secondary spring can comprise elastomer or be formed from elastomer. If the secondary spring has elastomer, the resilient component of the spring, i.e. the component responsible for the spring action, is made of elastomer. Examples of elastomers are elastic plastic, such as rubber or synthetic rubber, etc.
  • the secondary spring in particular a displaceable or rollable secondary spring, can have a variable surface roughness and / or a variable surface texture, with which in particular rolling properties can be influenced.
  • the bogie has at least one guide, also referred to as the first guide, along which the secondary spring can be moved.
  • the secondary spring is movable along the guide, in other words on a guide path in a direction which is transverse to a direction in which the spring is compressed, and is reset again when it cushions the bogie against a car body.
  • the spring is movable in the guide in a direction which is transverse to a vertical direction, also referred to as the Z direction.
  • the first guide can be arranged or formed on the bogie frame. It can be stationary relative to the bogie frame.
  • the secondary spring can be moved or rolled in / on the guide. In other words, the secondary spring can be translated or rotated along the guide.
  • the secondary spring can assume various positions in the guide. If the guide is stationary with respect to the bogie frame, the secondary spring can thus also assume different positions relative to the bogie frame by changing its position in / on the guide.
  • the guide forces the secondary spring to move when the local position of the secondary spring or its location relative to the bogie frame is changed.
  • the guide is designed in the form of a depression, in particular in the form of a groove or channel.
  • the course of the guide is circular or part-circular, in other words a circular arc.
  • an irregular, non-circular or composite shape of a guide is possible. This can be understood to mean, for example, a sequence of circular arc segments with different radii of curvature in the course of a guide.
  • Non-circular or composite shapes can be used to impress special counterforces in the secondary spring through the forced rolling or sliding tracks, depending on the desired or expected restoring or lateral forces.
  • the bogie can have a plurality of first guides. Each of the guides guides the movement of at least one secondary spring.
  • first guides are arranged or formed on both sides of the longitudinal axis of the bogie. Are preferred two first guides arranged or formed in pairs and on both sides of the longitudinal axis of the bogie, preferably symmetrically to the longitudinal axis of the bogie.
  • the mentioned guide has at least one rest position or a rest position area for the secondary spring.
  • a rest position area several specific rest positions, which are preferably adjacent to one another, can be assumed.
  • at least one rest position or a rest position area is formed in the guide.
  • the rest position of the secondary spring is preferably the position in which the secondary spring is or should be when the bogie is in the straight ahead position (turning angle zero).
  • the guide is designed in particular so that after changing the local position of the secondary spring within the guide, for example when turning out the bogie, the rest position is taken up again by the secondary spring when the bogie is screwed in again, i.e. when the turning angle is reduced.
  • the guide can be designed in such a way that when the bogie is turned out and / or the bogie is turned back into the straight-ahead position, a restoring force is exerted on the secondary spring, which brings the secondary spring into the rest position or is brought back into the rest position when the bogie is in reverses the straight line.
  • the rest position for the secondary spring can in particular be formed in an area which is located centrally on the entire length of the guide. According to the invention, the rest position range is also referred to as the nominal range and a rest position is also referred to according to the invention as a nominal position.
  • the guide is designed in the form of a depression, in particular in the form of a channel. Furthermore, the depression, in particular the channel, has different depths.
  • the guide has at least one low point or low point range.
  • the at least one low point or low point range preferably represents the above-mentioned at least one rest position or the rest position range of the secondary spring.
  • the depression in particular a channel, has areas in which the depth of the guide changes, preferably changes continuously, and which according to the invention are also referred to as inclined areas.
  • An abovementioned low point or low point area can be followed by inclined areas in which the depth decreases, in particular the depth of a channel decreases. Adjacent to the low point area (s), the inclined areas mentioned are preferably arranged or formed, the inclined areas increasing from the low point or low point area, that is to say the depth of the guide is reduced.
  • the different depths, especially in inclined areas can serve to impress restoring forces on the secondary spring.
  • the restoring force ensures that the secondary spring is returned to the rest position.
  • the restoring force is a counterforce that is applied to the secondary spring when the bogie rotates and is used for the purpose of restoring it into a nominal range. It can be provided that as the turning angle of the bogie increases, in one direction or the other, an increasing restoring force is applied to the secondary spring, for example through increasing compression of the secondary spring due to the decreasing depth of the recess, in particular decreasing groove depth.
  • the restoring force which increases with increasing turning, ensures that the secondary spring returns to its nominal position when the bogie is turned back in. Relocating the secondary spring in one or the other transverse direction is thereby avoided or largely avoided.
  • a guide has been described above, which is arranged or formed on the bogie. According to the invention, this guide is also referred to as the “first guide”. Furthermore, a second guide can be present on a rail vehicle that has a bogie according to the invention, along which the secondary spring is also movable. The secondary spring is preferably mounted in a rollable or displaceable manner in / on the second guide or is guided in the second guide.
  • the second guide is arranged or formed on a car body of the rail vehicle, in particular on a substructure.
  • the second guide can be designed in the same way as the first guide, with reference to the preceding description of the first guided tour is referred to.
  • the first guide and the second guide can form a pair of guides in which the secondary spring is guided.
  • the first and the second guide can define a path of movement for the secondary spring on or along which the secondary spring is movable.
  • the first and second guides can largely or partially encompass the secondary spring.
  • the mentioned second guide preferably guides the secondary spring from above and the first guide preferably guides the secondary spring from below.
  • the first guide partially surrounds the secondary spring from below and the second guide partially surrounds the secondary spring from above, which is particularly the case when the first and second guides are designed as recesses, in particular as guide channels.
  • a gap is preferably formed between the first guide and the second guide.
  • the width of the gap or the distance between the guides can define a maximum spring travel in the vertical direction.
  • the first guide can be an upwardly open channel and the second guide can be a downwardly open channel.
  • the first guide and the second guide are preferably mirror-symmetrical or essentially mirror-symmetrical to one another when the rail vehicle is in the straight ahead position, that is to say when the turning angle of the bogie is zero.
  • the second guide can have at least one rest position or at least one rest position range for the secondary spring. Furthermore, the second guide can have the mentioned areas in which the depth of the guide changes, preferably changes continuously.
  • the first and the second guide can be mirror-symmetrical or essentially mirror-symmetrical to one another.
  • At least two secondary springs, at least two first guides and at least two second guides are provided.
  • a first guide and a second guide can form a first pair of guides and the further first guide and the further second guide can form a second pair of guides.
  • the first pair of guides guides a first secondary spring and the second pair of guides guides a second secondary spring.
  • the first guides and the second guides preferably form an arcuate guide path.
  • Two pairs of guides, each having a first and a second guide, are preferably arranged or formed on both sides of the longitudinal axis of the bogie, preferably symmetrically to the longitudinal axis of the bogie.
  • the bogie has at least one pair of two secondary springs and a coupling element via which the two secondary springs are coupled to one another.
  • the position of the two secondary springs with respect to one another is defined by the coupling element, in particular brought into an above-described symmetrical position with respect to the axis of rotation of the bogie.
  • the coupling element can be designed in such a way that one or more adjacent secondary springs are coupled to one another.
  • a coupling element has a coupling rod and two fastening points or bearing points, in particular bearing elements, for one secondary spring each.
  • a coupling rod mentioned can have a straight shape or a cranked shape or a single or multiple angled shape.
  • a cranked or single or multiple angled shape is advantageous if there is a passage area for passengers down to the level just above the axle in the area between the bogie side frames in the vehicle interior.
  • each of the secondary springs is rotatably mounted on the coupling element. This means that each of the secondary springs can be rotated about an axis of rotation which runs through the secondary spring. This embodiment is particularly advantageous in the case of a rollable secondary spring.
  • a coupling element mentioned is rotatable about a vertical axis of rotation.
  • This axis of rotation is preferably identical to the axis of rotation of the bogie.
  • the axis of rotation about which the coupling element can be rotated can be a virtual axis of rotation or it can be an objective axis of rotation.
  • This embodiment can in particular be combined with the feature that two secondary springs coupled by the coupling element are brought into a symmetrical position by the coupling element with respect to the mentioned axis of rotation. It is thus possible to guide the movement of the coupled secondary springs symmetrically to the axis of rotation about which the coupling element can be rotated, in particular to the axis of rotation of the bogie.
  • the coupled secondary springs are arranged rotationally symmetrically to the axis of rotation.
  • the coupled secondary springs are opposite one another with respect to the axis of rotation.
  • the invention relates to a rail vehicle that has a bogie as described above.
  • the rail vehicle can in particular have a second guide, which has already been described, which is arranged or formed on a substructure or under a car body of the rail vehicle.
  • the rail vehicle is in particular a tram, a light rail, an S-Bahn, a local train, a long-distance train or a module or wagon thereof.
  • connection of the bogie according to the invention to a car body or a substructure or vehicle substructure of a rail vehicle can take place in various ways.
  • a connection via a king pin or a slewing ring both of which are known from the prior art, can be selected.
  • connection points also referred to as interfaces of the traction rods on the bogie, are advantageously designed as elastic bearings.
  • the bogie 1 in Fig. 1 has the bogie frame 2, which has two longitudinal members 3, 4.
  • the wheels 7a, 7b, 7c and 7d of the bogie frame 2 are articulated at the end of the side members 3, 4.
  • the wheels 7a, 7b form a wheel set and the wheels 7c and 7d form a wheel set, whereby the elements 5, 6 can either be designed as a physical rotating axle connecting the wheel pairs 7a, 7b and 7c, 7d or as a portal axle.
  • the bogie also has a further X-shaped cross member arrangement 8, which is arranged in the central area of the bogie and whose purpose is to avoid angular and positional misalignments in the longitudinal direction of the two outer bogie frames (central sections 11, 12) to one another.
  • a cross member arrangement X is intended to prevent the formation of a parallelogram of the two outer bogie frames 3 and 11 or 4 and 12.
  • the first guides 9, 10 are formed on the bogie frame 2.
  • the first guides 9, 10 are circular arc-shaped guide channels which are formed in thickened central sections 11, 12 of the longitudinal members 3, 4.
  • the longitudinal beams 3, 4 can each be constructed in several parts, i.e. the middle sections 11, 12 can be used as independent components.
  • the already mentioned X-shaped cross member 8 connects the middle sections 11, 12 to one another.
  • a spherical secondary spring 13, 14 is movably mounted in each of the first guides.
  • the secondary springs 13, 14 are made of elastomer, for example rubber or synthetic rubber, and can be rolled along their respective guide path in the guide.
  • the secondary spring 13 can therefore be rolled along the path of the guide 9 and the secondary spring 14 can be rolled along the path of the guide 10.
  • the term “first” in relation to a guide refers to the fact that the guide so named is arranged on the bogie 1.
  • So-called second guides relate to guides on the side of the car body or car body substructure, such as on the basis of the Fig. 2 still described.
  • Fig. 1 the longitudinal axis L1 of the bogie 1 is shown with a dashed arrow.
  • the transverse axis Q1 of the bogie 1 is also shown.
  • the axes L1 and Q1 are symmetry axes or central axes in this case.
  • Fig. 1 the secondary springs 13, 14 are in the nominal position or in their rest position and the bogie 1 should be in relation to an in Fig. 1
  • the car body not shown, is in the zero position, ie at an unscrewing angle of 0, about the axis of rotation D, which is also shown in dashed lines.
  • the axis of rotation D is also referred to as the vertical axis or the Z axis.
  • the central longitudinal axis L1 is also referred to as the X-axis and the central transverse axis Q1 as the Y-axis.
  • the bogie 1 rotates around the axis D viewed from above in a clockwise direction by a certain turning angle ⁇ .
  • the central longitudinal axis L1 then assumes the position L1 '. Such a turning occurs when driving on a right turn.
  • the secondary spring 13 is rolled into the position 13 'indicated by dashed lines and the secondary spring 14 is rolled into the position 14'.
  • a movement of the secondary springs 13 in the guide 9 and the secondary spring 14 in the guide 10 does not necessarily exist.
  • the positions 13 'and 14' do not necessarily have to be opposite with respect to the axis of rotation D. I.e. the movement distance of the spring 13 to position 13 'does not have to be identical to the movement distance of the spring 14 to position 14'. However, this can be achieved with a coupling element described below.
  • the nominal position of the secondary spring elements 13, 14 is in the straight ahead position of the bogie 1 on the transverse axis Q1.
  • the position of the secondary springs 13 'and 14' deviates from the now realigned transverse axis Q1 '.
  • a first traction rod 15 and a second traction rod 16 are attached to the substructure of the rail vehicle.
  • the first traction rod 15 is articulated with the socket 17 so as to be rotatable about the axis of rotation D of the bogie 1.
  • the traction rod 15 can also be easily rotated about the transverse axis Q1, which is realized, for example, with an ultra socket with an elastomer bearing.
  • the traction rod 15 is attached to a car body substructure (not shown), for example a substructure cross member, hinged.
  • the traction rod 15 is pivotable about the transverse axis Q2, which is parallel to the central transverse axis Q1 of the bogie 1.
  • the bush 18 is also designed with an elastomeric bearing in order to achieve slight freedom of movement around other spatial axes or to allow other degrees of freedom of rotation to a small extent.
  • the pivotability of the traction rod 15 about the axis Q2 enables a translation of the bogie 1 upwards or downwards, that is to say in the direction of the axis D.
  • the traction rod 15 is set up to transmit longitudinal forces.
  • the traction bar 16 transmits transverse forces.
  • the traction rod 16 is articulated at one end with the bush 19 on the bogie frame 2, in this case on the cross member 8.
  • the traction rod 16 can be rotated about the central longitudinal axis L1.
  • the socket 17 of the first traction rod 15 and the socket 19 of the second traction rod 16 are coupled to one another and immovable relative to one another, on the one hand to allow the coupling to be turned out with as little friction as possible and, on the other hand, to limit the lateral movement as best as possible.
  • a simple implementation of the bearing around the axis of rotation, here bush 17, is made possible.
  • the traction rod 16 is articulated on the substructure of the car body.
  • the traction rod 16 can be rotated about the longitudinal axis L2, which is parallel to the central longitudinal axis L1 of the bogie.
  • This lateral force results in a small lateral displacement of the bogie towards the top left in Fig. 1 .
  • This transverse movement and the corresponding transverse force can be absorbed by the secondary spring elements 13, 14, which are not only deformed in the vertical direction but also in the direction of the transverse movement in a combined movement.
  • the spring constant is due to the spherically symmetrical shape in each The same spatial direction.
  • a suspension can take place in the transverse direction in the same way as in the vertical direction.
  • the guide 9 is designed as a guide channel in which the spherical and elastic secondary spring 13 is mounted such that it can roll.
  • the secondary spring 13 is compared to Fig. 1 Shown slightly larger and the guide 9 shorter.
  • the guide channel 9 has different depths.
  • the so-called rest position area R forms the deepest area.
  • the inclined areas S1 adjoin.
  • the guide channel 9 runs in the shape of a circular arc approximately parallel to the longitudinal direction L1, the parallelism naturally decreasing in both directions starting from the rest position area R due to the curvature of the guide 9.
  • the inclined areas S1 in which the depth of the guide channel 9 decreases continuously, are followed by the inclined areas S2, which are made even steeper and at the end of which the channel depth drops sharply towards zero.
  • a second guide 21 is also shown, which is also designed as a guide channel and mirror-symmetrical to the guide channel 9.
  • the guide channel 21 has a rest position area R 'and inclined areas S1' and S2 'on both sides of the rest position area R' with different inclines.
  • the guide channel 21 is arcuate.
  • the guides 9 and 21 come to cover and enclose the secondary spring 13.
  • the guide 21 in the guide block 22 is attached to a carrier 23 of the vehicle chassis.
  • the first guide and the second guide 21 (whereby the second guide denotes a guide on the substructure of the vehicle) rotate against each other.
  • the Secondary spring 13 is moved into the right inclined area S1 of the first guide 9 and into the left inclined area S1 'of the second guide 21. This results in position 13 'in Fig. 1 an inclined guide channel (which is not completely closed because the guides 9 and 21 do not touch).
  • this inclined design of the guides moves the secondary spring 13 back into the stirrer position area R of the first guide 9 and into the rest position area R 'of the second guide 21.
  • the spring action of the secondary spring 13 is achieved in that it, being made of elastomeric plastic, can be compressed when the bogie 1 and the substructure of the vehicle are moved relatively towards one another. With a relative movement apart, the secondary spring ball 13 is decompressed again.
  • a limiting mechanism can be provided which limits a relative movement apart of the substructure of the vehicle and of the bogie 1.
  • a mechanism consisting of two limiting rods 24, 25, which are articulated to one another via the joint 26 and which in turn are articulated via joints 27 and 28 either on the bogie, here on the longitudinal beam 3, or on the substructure, here on the substructure support 23.
  • FIG. 3 an alternative embodiment is shown in which secondary springs 30, 31 are designed in the form of cylindrical rollers.
  • the rollers are shown somewhat distorted in perspective, since in this view from above their faces would not actually be visible.
  • the rollers 30, 31 are made of elastomeric material.
  • the secondary spring 30 is guided in a guide channel 32 which has the width of the secondary spring 30.
  • the secondary spring 31 is guided in the guide channel 33, which is as wide as the secondary spring 31.
  • the guide channels 32, 33 are designed in the shape of a circular arc.
  • the circular arc-shaped guides 32 and 33 are related to a circle center, which lies on the axis of rotation D, which is in the Fig. 3 runs perpendicular to the plane of the drawing in the viewing direction of the observer.
  • the secondary springs 30, 31 form a secondary spring pair and are coupled to the coupling element 34.
  • the coupling element 34 has the coupling rod 35 and the frames 36, 37, which are each attached to the ends of the coupling rod 35.
  • the secondary spring 31 is rotatably mounted on the axis of rotation 38 on the frame 36 and thus rotatably mounted on the coupling element 34 via the axis of rotation 38.
  • the storage is only shown schematically.
  • the axis of rotation 38 lies on the axis of rotational symmetry of the secondary spring element 31.
  • the secondary spring 30 is mounted on the axis of rotation 39 so as to be rotatable about this axis on the frame 37 and thus on the coupling element 34.
  • the coupling element 34 itself is rotatable about the axis of rotation D, which is in the viewing direction of the observer and perpendicular to the plane of the drawing.
  • the coupling rod 35 is linked to the bogie frame 2 via the joint 40.
  • the secondary springs 30, 31 are brought into a clearly defined position relative to one another via the coupling element 34.
  • the relative position to each other remains the same, regardless of whether the bogie turns out, what angle it turns out or whether it does not turn out.
  • the coupling element 34 is designed in such a way that the secondary springs 30, 31 lie opposite one another in relation to the axis of rotation D.
  • the axis of rotation D in this example is also the axis of rotation of the bogie 1, which is analogous to FIG Fig. 1 is shown.
  • FIG Fig. 3 The position of the secondary springs 30, 31 after rotating the bogie through a certain angle is shown in FIG Fig. 3 shown.
  • the view of the viewer falls from above on the bogie, which is not shown in this figure, but to which the guides 32 and 33 belong.
  • the secondary spring 30 is moved into the position 30 ′ within the guide 32 and the secondary spring 31 is moved into the position 31 ′.
  • the guides 32, 33 would have to be rotated with respect to the position shown here. But it results in the relative position of the secondary springs 30 'and 31' to the guides 32, 33, which in the Fig. 3 is shown.
  • Due to the coupling element 34 the secondary spring elements 30 'and 31' remain unchanged in their relative position to one another.
  • a coupling element can be used to obtain a defined position of the secondary springs in relation to one another.
  • the invention generally also enables coupling elements that couple several secondary springs with one another, which are guided within the same guide.
  • FIG. 14 shows a side view of the coupling element 34 from FIG Fig. 3 .
  • the reference symbols are chosen to be identical.
  • Fig. 4 also shows an alternative embodiment of a coupling rod 41.
  • the coupling rod 41 as an alternative embodiment to Coupling rod 35 shown in dashed lines shows a cranked coupling rod instead of a straight coupling rod.
  • the joint 42 with which the coupling rod 41 is articulated about the axis of rotation D on the bogie frame can be brought to the desired height.
  • Fig. 5 shows an alternative arrangement to coupling elements, which from Fig. 1 are already known, the coupling elements here having a "virtual pivot point" about the axis of rotation D according to FIG Fig. 1 form and allow the same functionality of the suspension according to the invention.
  • Fig. 5 shows an alternative arrangement of coupling rods, the or elements thereof in Fig. 1 are designated by the reference numerals 15-20.
  • two angle elements 50, 51 mirror-symmetrical about the longitudinal axis L1, of the same dimensions, are connected rotatably to an outer bogie frame (middle sections 11, 12).
  • the angle elements 50, 51 are articulated to the middle sections 11, 12 of the bogie via the sockets 63, 64, which are located at the apex of the angle, and are each rotated around a vertical axis when the bogie is turned out, which is passed through the socket 63 or 64 runs.
  • the two angles 50, 51 are connected transversely to one another with a transverse connection 54 which is rotatably mounted about a vertical axis of rotation D.
  • the two angles 50, 51 are connected to the car body on the sockets 60, 62 with a longitudinal connection 57, 58 rotatably mounted about a vertical axis of rotation.
  • bushings 59, 60, 61, 62 used here are understood as pivot bearings in elastomer bedding which, in addition to the intended pivot bearing, also allow movements through the elastomer element in other directions. This functionality is referred to by the term "ultra socket”.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Drehgestell für ein Schienenfahrzeug mit speziell ausgebildeter Sekundärfeder sowie ein Schienenfahrzeug, das ein solches Drehgestell aufweist.
  • Bekannte Drehgestelle für Schienenfahrzeuge weisen einen Drehgestellrahmen und zumindest zwei Radsätze auf. Die Radsätze sind über Achslager und üblicherwese Primärfedern an den Drehgestellrahmen gekoppelt. Ferner weisen bekannte, tatsächlich über mehr als einige wenige Grade ausdrehende Drehgestelle eine sogenannte Wiege auf, die über Sekundärfedern und weitere Anlenkungen an den Drehgestellrahmen gekoppelt ist. Eine Wiege wird sinnvoll dann verwendet, wenn der Ausdrehwinkel des Drehgestells so groß wird, dass die Sekundärfedern bzw. die Sekundärfederung als solches den Drehwinkel des Drehgestellrahmens relativ zu einem Wagenkasten oder Wagenkastenunterbau nicht mehr mitgehen können. Solcherart benannte große Ausdrehwinkel von beispielsweise größer als 6° treten beispielsweise bei engen Kurvenradien von U- und Straßen- und Stadtbahnen auf. Derartige Drehgestelle sind rotatorisch an einen Wagenkasten oder Wagenkastenunterbau üblicherweise mittels eines sogenannten Königszapfens oder eines Drehkranzes angebunden.
  • Die Wiege ist üblicherweise als Querträger ausgebildet, der über die Sekundärfedern mit dem Drehgestellrahmen verbunden ist, insbesondere an seinen Enden, und Wagenkastenkräfte und -momente aufnimmt. Die Sekundärfedern sollen die Translation des Drehgestells relativ zum Wagenkasten entlang der Hochachse erlauben, wogegen Translationen entlang der Wagenkastenquer- und Wagenkastenlängsachse unerwünscht sind. Zur Verhinderung solch unerwünschter Translationen können beispielsweise Traktions- oder Schubstangen in Längs- bzw. Querrichtung vorgesehen sein, wie beispielsweise ein Panhard-Stab.
  • Der oben beschriebene Aufbau ist konstruktiv relativ komplex.
  • Die für die vorliegende Erfindung gattungsgemäße Patentanmeldung CH 641104 A5 offenbart eine Federung für Schienenfahrzeuge mit Drehgestellen, bei der zwischen jeweils einem Langträger eines Drehgestelles und einem Untergestell des Wagens eine Luftfeder als Sekundärfederung vorgesehen ist, Eine äußere Felge der Luftfeder stützt sich gegen das Untergestell bzw. den Langträger des Drehgestelles ab. Eine innere Felge der Luftfeder stützt sich über Wälzkörper gegen eine mit dem Langträger bzw. das Untergestell verbundene Laufbahn ab, wobei die innere Felge zusätzliche Führungsmittel aufweist. Die innere Felge trägt ferner eine Notabstützung.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Drehgestell einfacherer Bauart anzugeben und dem Ziel der Vermeidung einer Wiege. Gleichzeitig sollte der von einer Sekundärfederung bereitgestellte Federungskomfort beibehalten werden. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein Drehgestell anzugeben, mit dem relativ große Ausdrehwinkel - beispielsweise etwa im Bereich größer 6° - ermöglicht werden.
  • Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Drehgestell nach Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Nach einer grundlegenden Idee der Erfindung ist die örtliche Position (auch: Ortsposition) der Sekundärfeder an dem Drehgestellrahmen änderbar. Anders ausgedrückt ist die Ortsposition der Sekundärfeder relativ zu dem Drehgestellrahmen änderbar. Bei der Änderung der Ortsposition wird die Feder in Gänze von einer ersten Ortsposition zu einer anderen Ortsposition bewegt, insbesondere durch Verschieben oder Rollen. Die erfindungsgemäße Sekundärfeder ist, wie für eine Feder üblich, in sich elastisch verformbar, um die Federwirkung zu erreichen, insbesondere eine Federung in Richtung einer Drehgestell- oder Wagenkasten-Hochachse. Zusätzlich zu einer elastischen Verformbarkeit ist die örtliche Position, oder anders ausgedrückt die Lage oder der Angriffspunkt, der Sekundärfeder an dem Drehgestellrahmen änderbar. Bei der Änderung von örtlicher Position/Lage/Angriffspunkt wird die Sekundärfeder nicht in sich durch Kompression/Dekompression bewegt bzw. verformt, sondern in Gänze die Position, Lage oder Angriffspunkt der Sekundärfeder an dem Drehgestell verändert.
  • Eine Sekundärfeder ist bei eingebautem Drehgestell zwischen Drehgestell und Wagenkasten angeordnet, insbesondere zwischen Drehgestellrahmen und Wagenkasten oder Wagenkastenunterbau. Eine Sekundärfederung ist somit eine Federung zwischen Drehgestell und Wagenkasten.
  • Die Sekundärfeder ist relativ zu dem Drehgestellrahmen beweglich, d.h. die Lage der Sekundärfeder an dem Drehgestellrahmen oder relativ zum Drehgestellrahmen, ist veränderbar. Insbesondere kann die Sekundärfeder entlang dem Drehgestellrahmen bewegt werden bzw. entlang dem Drehgestellrahmen die Ortsposition der Sekundärfeder verändert werden. Insbesondere kann die Sekundärfeder in Längsrichtung und/oder in Querrichtung an dem bzw. relativ zu dem Drehgestellrahmen bewegt werden. D.h. Sekundärfeder kann in ihrer Lage verändert werden. Insbesondere ist die Ortsposition durch Verschieben oder Rollen der Feder (an eine anderen Ortsposition) änderbar. Die Feder kann dementsprechend verschiebbar oder ausgestaltet sein oder angeordnet sein.
  • Ferner kann die Sekundärfeder in Längsrichtung und/oder Querrichtung relativ zu einem Wagenkasten beweglich sein, an den das Drehgestell gekoppelt ist. Bei einer Bewegung der Sekundärfeder relativ zu dem Drehgestellrahmen in Längs- und/oder Querrichtung ist insbesondere die Längsrichtung und/oder Querrichtung bezogen auf den Drehgestellrahmen gemeint, also die Drehgestelllängsrichtung bzw. Drehgestellquerrichtung. Mit Bezug auf einen Wagenkasten ist mit der Längs- und/oder Querrichtung insbesondere die Wagenkastenlängsrichtung und/oder Wagenkastenquerrichtung gemeint. Die Längsrichtung bzw. Querrichtung des Drehgestells muss nicht mit einer Längs- bzw. Querrichtung des Wagenkastens übereinstimmen. Bei einer Ausdrehung von Null Grad, also bei Geradeausstellung des Drehgestells, stimmen die Längsrichtungen des Wagenkastens und des Drehgestellrahmens sowie die Querrichtungen des Wagenkastens und des Drehgestellrahmens miteinander überein. Bei Ausdrehung des Drehgestells relativ zum Wagenkasten stimmen diese Längsrichtungen bzw. Querrichtungen nicht mehr miteinander überein.
  • Ein Aspekt der Erfindung ist, dass der Angriffspunkt der Sekundärfeder an dem Drehgestellrahmen veränderbar ist. Die Krafteinleitung von dem Drehgestellrahmen in die Sekundärfeder, bzw. umgekehrt, kann an verschiedenen Stellen des Drehgestellrahmens erfolgen, je nachdem, wo die Sekundärfeder positioniert ist.
  • Erfindungsgemäß können eine oder mehrere der beschriebenen Sekundärfedern vorhanden sein. Sofern diese Beschreibung anhand einer Sekundärfeder vorgenommen wird, ist jeweils immer auch der Fall eingeschlossen, dass mehrere Sekundärfedern vorhanden sind. Mehrere Sekundärfedern nehmen verschiedene örtliche Positionen an dem Drehgestell oder an dem Drehgestellrahmen ein. Es sind diese verschiedenen örtlichen Positionen (auch: Ortspositionen) an dem Drehgestell oder Drehgestellrahmen änderbar, insbesondere entlang verschiedener Bewegungsstrecken.
  • Von der Erfindung wird eine neuartige Form der Sekundärfederung angegeben, womit eine bekannte Wiege vermieden werden kann. Das erfindungsgemäße Drehgestell lässt sich platzsparender unterbringen, was eine Reduktion von Masse, eine einfachere Gestaltung der Fahrzeug-Unterbaustruktur im Bereich des Drehgestells und damit bessere Platzverhältnisse für den Fahrzeuginnenraum im Bereich des Drehgestells ermöglicht.
  • Eine Querbewegung des Drehgestells relativ zu einem Wagenkasten, auch bezeichnet als Querverschiebung, kann durch die Sekundärfeder aufgenommen werden, wie anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Die Sekundärfeder kann hierbei in Querrichtung verformt werden. Dies ist insbesondere mit einer Sekundärfeder vorteilhaft erreichbar, die kugelförmig und/oder aus Elastomer ist.
  • Prinzipiell ist eine Änderung der örtlichen Position bzw. der Lage der Sekundärfeder an de oder relativ zu dem Drehgestellrahmen nicht bei jeder Drehbewegung des Drehgestells zwingend vorhanden oder zwingend erforderlich. Insbesondere bei kleinen Ausdrehwinkeln kann die Sekundärfeder eine anfängliche örtliche Position, die der örtlichen Position bei Geradeausfahrt des Fahrzeugs, also bei dem Ausdrehwinkel 0, entspricht, beibehalten werden. Ein erfindungsgemäßer Vorteil wird dadurch erzielt, dass bei größeren Ausdrehwinkeln die örtliche Position der Sekundärfeder relativ zu dem Drehgestellrahmen verändert wird. Insbesondere wird dann die Sekundärfeder relativ zu dem oder an dem Drehgestellrahmen in Längsrichtung und/oder Querrichtung des Drehgestellrahmens bewegt und dadurch die Lage der Sekundärfeder geändert.
  • Die Lage der Sekundärfeder bzw. die Position der Sekundärfeder relativ zum Drehgestellrahmen ist insbesondere entlang eines Kreisbogens änderbar. Anders ausgedrückt ist die örtliche Position der Sekundärfeder auf einem kreisbogenförmigen Weg änderbar. Der Weg, auf dem die Position der Sekundärfeder änderbar ist, wird auch als Bewegungsweg bezeichnet. Eine an anderem Ort beschriebenen Führung gibt, sofern vorhanden, einen Bewegungsweg vor. Ein kreisbogenförmiger Bewegungsweg ist insbesondere auf einen Kreismittelpunkt bezogen, der auf einer nach oben weisenden Drehachse des Drehgestellrahmens liegt. Gleichermaßen sind auch andere geometrische Formen bzw. Bewegungswege der Sekundärfeder denkbar, beispielsweise der Form eines Gleichdickes folgend. Bei zwei Sekundärfedern sind die Bewegungswege vorzugsweise derart, dass eine die durch den Drehpunkt gehende Distanz der gegenüberliegenden Sekundärfedern konstant bleibt und der Drehpunkt den Mittelpunkt dieser Strecke darstellt. Erfindungsgemäß wird der Abstand der Sekundärfeder zu dem Drehpunkt des Drehgestelles Sekundärfederbasis genannt.
  • In einer Ausführungsform ist die Sekundärfeder verschiebbar oder rollbar. Dadurch ist die örtliche Position der Sekundärfeder relativ zu dem Drehgestellrahmen änderbar. Die Sekundärfeder kann also entlang des Drehgestells oder des Drehgestellrahmens rollbar sein. Eine Verschiebbarkeit bedeutet, dass die Sekundärfeder in Gänze verschiebbar ist. Dadurch ist die örtliche Position der Sekundärfeder relativ zu dem Drehgestellrahmen änderbar. Die Sekundärfeder kann also entlang des Drehgestells oder des Drehgestellrahmens verschiebbar sein. Eine Rollbarkeit bedeutet, dass die Sekundärfeder in Gänze rollbar ist. In dieser Ausführungsform kann die Sekundärfeder entlang einer Strecke, die in Längsrichtung und/oder in Querrichtung zum Drehgestellrahmen verläuft, gerollt oder verschoben werden, insbesondere entlang einer kreisbogen- oder bogensegmentförmigen Strecke.
  • Eine rollbare Sekundärfeder ist insbesondere kugelförmig, zylinderförmig, kegelförmig, kegelstumpfförmig oder polygonförmig. Eine Kombination dieser Formen ist möglich. Durch die geometrische Form einer Sekundärfeder, insbesondere einer verschiebbaren oder rollbaren Sekundärfeder, kann die Wirkungsweise der Feder hinsichtlich Rückstellwirkung und Abrolleigenschaften beeinflusst werden.
  • Die Sekundärfeder kann Elastomer aufweisen oder aus Elastomer gebildet sein. Wenn die Sekundärfeder Elastomer aufweist, ist der federnde Bestandteil der Feder, also der Bestandteil, der für die Federwirkung verantwortlich ist, aus Elastomer. Beispiele für Elastomer sind elastischer Kunststoff, wie Gummi oder Synthesekautschuk, etc.
  • Die Sekundärfeder, insbesondere eine verschiebbare oder rollbare Sekundärfeder, kann eine variable Oberflächenrauigkeit und/oder eine variable Oberflächentextur aufweisen, womit insbesondere Abrolleigenschaften beeinflusst werden können.
  • Das Drehgestell weist zumindest eine Führung auf, auch bezeichnet als erste Führung, entlang welcher die Sekundärfeder beweglich ist. Die Sekundärfeder ist entlang der Führung, anders ausgedrückt auf einem Führungsweg in eine Richtung beweglich, die quer ist zu einer Richtung, in der die Feder komprimiert, wird, und wieder rückstellt, wenn sie das Drehgestell gegen einen Wagenkasten abfedert. Insbesondere ist die Feder in der Führung in eine Richtung beweglich, die quer ist zu einer Vertikalrichtung, auch bezeichnet als Z-Richtung.
  • Die erste Führung kann an dem Drehgestellrahmen angeordnet oder ausgebildet sein. Sie kann ortsfest relativ zu dem Drehgestellrahmen sein. Insbesondere ist die Sekundärfeder in/an der Führung verschiebbar oder rollbar. Anders ausgedrückt ist die Sekundärfeder entlang der Führung translatierbar oder rotierbar.
  • Die Sekundärfeder kann in der Führung verschiedene Positionen einnehmen. Wenn die Führung ortsfest zu dem Drehgestellrahmen ist, kann somit die Sekundärfeder durch Änderung ihrer Lage in/an der Führung auch verschiedene Positionen relativ zu dem Drehgestellrahmen einnehmen. Die Führung zwingt der Sekundärfeder einen Bewegungsweg auf, wenn die örtliche Position der Sekundärfeder bzw. ihre Lage relativ zu dem Drehgestellrahmen geändert wird.
  • Die Führung ist in Form einer Vertiefung, insbesondere in Form einer Rille oder Rinne, ausgebildet.
  • In einer Variante der Erfindung ist die Führung kreisförmig oder teilkreisförmig, anders ausgedrückt kreisbogenförmig, in ihrem Verlauf ausgebildet. Alternativ dazu ist eine unregelmäßige, nicht kreisförmige oder zusammengesetzte Verlaufsform einer Führung möglich. Darunter kann beispielsweise eine Abfolge von Kreisbogensegmenten verschiedener Krümmungsradien im Verlauf einer Führung verstanden werden. Nicht kreisförmige oder zusammengesetzte Verlaufsformen können dazu dienen, entsprechend der gewünschten oder erwartenden Rückstell- oder Seitenkräfte spezielle Gegenkräfte durch die erzwungene Roll- oder Verschiebebahnen in die Sekundärfeder einzuprägen.
  • Das Drehgestell kann mehrere erste Führungen aufweisen. Jede der Führungen führt die Bewegung zumindest einer Sekundärfeder. In einer Variante sind erste Führungen beidseitig der Längsachse des Drehgestells angeordnet oder ausgebildet. Bevorzugt sind zwei erste Führungen paarweise und beidseitig der Längsachse des Drehgestells angeordnet oder ausgebildet, vorzugsweise symmetrisch zu der Längsachse des Drehgestells.
  • In einer Variante der Erfindung weist die erwähnte Führung zumindest eine Ruheposition oder einen Ruhepositionsbereich für die Sekundärfeder auf. In einem Ruhepositionsbereich können mehrere konkrete Ruhepositionen, die vorzugsweise einander benachbart sind, eingenommen werden. In der Führung sind in dieser Ausführungsform zumindest eine Ruheposition oder ein Ruhepositionsbereich ausgebildet. Die Ruheposition der Sekundärfeder ist vorzugsweise die Position, in der sich die Sekundärfeder bei Geradeausstellung des Drehgestells (Ausdrehwinkel Null) befindet oder befinden soll.
  • Die Führung ist insbesondere so ausgestaltet, dass nach Änderung der örtlichen Position der Sekundärfeder innerhalb der Führung, beispielsweise bei Ausdrehen des Drehgestells, die Ruheposition beim Wiedereindrehen des Drehgestells, also bei Verringerung des Ausdrehwinkels, von der Sekundärfeder wieder eingenommen wird. Die Führung kann so ausgebildet sein, dass beim Ausdrehen des Drehgestells und/oder wieder Eindrehen des Drehgestells in Geradeausstellung eine Rückstellkraft auf die Sekundärfeder ausgeübt wird, durch welche die Sekundärfeder in die Ruheposition gebracht wird oder wieder in die Ruheposition gebracht wird, wenn das Drehgestell in die Geradeausrichtung zurückdreht. Die Ruheposition für die Sekundärfeder kann insbesondere in einem Bereich ausgebildet sein, der mittig auf der Gesamtstrecke der Führung liegt. Der Ruhepositionsbereich wird erfindungsgemäß auch als Nominalbereich bezeichnet und eine Ruheposition wird erfindungsgemäß auch als Nominalposition bezeichnet.
  • Die Führung ist wie oben erwähnt in Form einer Vertiefung, insbesondere in Form einer Rinne, ausgebildet. Ferner weist die Vertiefung, insbesondere die Rinne, unterschiedliche Tiefen auf. Insbesondere weist die Führung zumindest einen Tiefpunkt oder Tiefpunktsbereich auf. Der zumindest eine Tiefpunkt oder Tiefpunktsbereich stellt vorzugsweise die oben erwähnte zumindest eine Ruheposition oder den Ruhepositionsbereich der Sekundärfeder dar.
  • Die Vertiefung, insbesondere eine Rinne, weist Bereiche auf, in denen sich die Tiefe der Führung ändert, vorzugsweise sich kontinuierlich ändert, und die erfindungsgemäß auch als Schrägbereiche bezeichnet werden. An einen erwähnten Tiefpunkt oder Tiefpunktbereich können schräge Bereiche anschließen, in denen sich die Tiefe verringert, insbesondere die Tiefe einer Rinne sich verringert. Angrenzend zu dem oder dem Tiefpunktsbereich sind vorzugsweise erwähnte Schrägbereiche angeordnet oder ausgebildet, wobei die Schrägbereiche ausgehend vom Tiefpunkt oder Tiefpunktsbereich ansteigend sind, die Tiefe der Führung also verringert wird.
  • Vorteilhafte Eigenschaften verschiedener Tiefen einer Vertiefung, insbesondere einer Führungsrinne, und insbesondere vorteilhafte Eigenschaften bei Vorhandensein eines erwähnten Tiefpunkts und erwähnter Schrägbereiche sind: Die verschiedenen Tiefen, insbesondere in Schrägbereichen, können zur Einprägung von Rückstellkräften auf die Sekundärfeder dienen. Die Rückstellkraft sorgt für eine Rückstellung der Sekundärfeder in die Ruheposition. Somit ist die Rückstellkraft eine Gegenkraft, die mit Ausdrehung des Drehgestells auf die Sekundärfeder aufgebracht wird und zum Zweck der Rückstellung in einen Nominalbereich dient. Es kann vorgesehen sein, dass mit zunehmendem Ausdrehwinkel des Drehgestells, in die eine oder die andere Richtung, eine ansteigende Rückstellkraft auf die Sekundärfeder aufgebracht wird, beispielsweise durch zunehmende Komprimierung der Sekundärfeder aufgrund der abnehmenden Tiefe der Vertiefung, insbesondere abnehmender Rillentiefe. Die mit zunehmender Ausdrehung größer werdende Rückstellkraft sorgt bei Wiedereindrehung des Drehgestells dafür, dass die Sekundärfeder die Nominallage wieder einnimmt. Ein Umplatzieren der Sekundärfeder in die eine oder andere Querrichtung wird dadurch vermieden oder weitgehend vermieden.
  • Vorangehend wurde eine Führung beschrieben, die an dem Drehgestell angeordnet oder ausgebildet ist. Diese Führung wird erfindungsgemäß auch als "erste Führung" bezeichnet. Weiterhin kann an einem Schienenfahrzeug, das ein erfindungsgemäßes Drehgestell aufweist, eine zweite Führung vorhanden sein, entlang der die Sekundärfeder ebenfalls beweglich ist. Vorzugsweise ist die Sekundärfeder rollbar oder verschiebbar in/an der zweiten Führung gelagert bzw. in der zweiten Führung geführt.
  • Die zweite Führung ist an einem Wagenkasten des Schienenfahrzeugs angeordnet oder ausgebildet, insbesondere an einem Unterbau. Die zweite Führung kann ebenso beschaffen sein wie die erste Führung, wobei auf die vorangehende Beschreibung der ersten Führung Bezug genommen wird. Die erste Führung und die zweite Führung können ein Führungspaar bilden, in dem die Sekundärfeder geführt ist. Die erste und die zweite Führung können einen Bewegungsweg für die Sekundärfeder definieren, auf bzw. entlang dem die Sekundärfeder beweglich ist. Insbesondere können die erste und die zweite Führung die Sekundärfeder zu einem Großteil oder teilweise umgreifen.
  • Die erwähnte zweite Führung führt die Sekundärfeder vorzugsweise von oben und die erste Führung führt vorzugsweise die Sekundärfeder von unten. Insbesondere umgreift die erste Führung die Sekundärfeder teilweise von unten und die zweite Führung umgreift die Sekundärfeder teilweise von oben, was insbesondere dann der Fall ist, wenn die erste und die zweite Führung als Vertiefungen, insbesondere als Führungsrinnen, ausgebildet sind.
  • Zwischen der ersten Führung und der zweiten Führung ist vorzugsweise ein Spalt ausgebildet. Die Breite des Spaltes, bzw. der Abstand zwischen den Führungen, kann einen maximalen Federweg in vertikaler Richtung definieren.
  • Die erste Führung kann eine nach oben offene Rinne sein und die zweite Führung eine nach unten offene Rinne. Vorzugsweise sind die erste Führung und die zweite Führung in Geradeausstellung des Schienenfahrzeugs, wenn also der Ausdrehwinkel des Drehgestells Null beträgt, zueinander spiegelsymmetrisch oder im Wesentlichen spiegelsymmetrisch.
  • Ebenso wie die erste Führung kann die zweite Führung zumindest eine Ruheposition oder zumindest einen Ruhepositionsbereich für die Sekundärfeder aufweisen. Ferner kann die zweite Führung erwähnte Bereiche aufweisen, in denen die Tiefe der Führung sich ändert, vorzugsweise sich kontinuierlich ändert. Ergänzend wird auch die Offenbarung zur ersten Führung verwiesen, die in analoger Weise auch für die zweite Führung herangezogen werden kann. Insbesondere können die erste und die zweite Führung spiegelsymmetrisch oder im Wesentlichen Spiegelsymmetrisch zueinander sein.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung sind zumindest zwei Sekundärfedern, zumindest zwei erste Führungen und zumindest zwei zweite Führungen vorgesehen. Eine erste Führung und eine zweite Führung können ein erstes Führungspaar bilden und die weitere erste Führung und die weitere zweite Führung können ein zweites Führungspaar bilden.
  • Das erste Führungspaar führt eine erste Sekundärfeder und das zweite Führungspaar führt eine zweite Sekundärfeder. Die ersten Führungen und die zweiten Führungen bilden vorzugsweise einen kreisbogenförmigen Führungsweg. Bevorzugt sind zwei Führungspaare, jeweils aufweisend einer erste und eine zweite Führung, beidseitig der Längsachse des Drehgestells angeordnet oder ausgebildet, vorzugsweise symmetrisch zu der Längsachse des Drehgestells.
  • Erfindungsgemäß können mehrere Sekundärfedern um einen Drehpunkt oder eine Drehachse des Drehgestells herum angeordnet oder ausgebildet sein. Mehrere Sekundärfedern können zu dem Drehpunkt oder der Drehachse des Drehgestells einen gleichen Abstand aufweisen. Es ist in einer weiteren Variante der Erfindung möglich, ein oder mehrere Paare von Sekundärfedern vorzusehen, wobei bei einem Paar zwei Sekundärfedern symmetrisch zur Drehachse des Drehgestells sind, d.h. sie liegen um einen Winkel von 180° um die Drehachse einander gegenüber.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung weist das Drehgestell zumindest ein Paar aus zwei Sekundärfedern auf und ein Koppelelement, über welches die zwei Sekundärfedern miteinander gekoppelt sind. Durch das Koppelelement werden die zwei Sekundärfedern in ihrer Lage zueinander definiert, insbesondere in eine oben beschriebene symmetrische Lage zur Drehachse des Drehgestells gebracht. Alternativ oder zusätzlich kann das Koppelelement so ausgebildet sein, dass ein oder mehrere benachbarte Sekundärfedern miteinander gekoppelt werden.
  • Ein Koppelelement weist in einer Ausführungsform eine Koppelstange sowie zwei Befestigungsstellen oder Lagerstellen, insbesondere Lagerelemente, für jeweils eine Sekundärfeder auf. Eine erwähnte Koppelstange kann eine gerade Form oder eine gekröpfte oder einfach oder mehrfach abgewinkelte Form aufweisen. Eine gekröpfte oder einfach oder mehrfach abgewinkelte Form ist vorteilhaft, wenn sich im Bereich zwischen den Drehgestell-Seitenrahmen im Fahrzeuginneren ein Durchgangsbereich für Passagiere bis hinunter auf Höhenniveau knapp über der Achse befindet.
  • In einer speziellen Ausführungsform sind an dem Koppelelement zwei Sekundärfedern drehbar gelagert. Dies bedeutet, dass jede der Sekundärfedern um eine Rotationsachse rotierbar ist, die durch die Sekundärfeder verläuft. Diese Ausführungsform ist insbesondere von Vorteil bei einer rollbaren Sekundärfeder.
  • In einer Ausführungsform ist ein erwähntes Koppelelement um eine vertikale Drehachse drehbar. Diese Drehachse ist vorzugsweise identisch mit der Drehachse des Drehgestells. Die Drehachse, um die das Koppelelement drehbar ist, kann eine virtuelle Drehachse sein oder sie kann eine gegenständliche Drehachse sein. Diese Ausführungsform kann insbesondere mit dem Merkmal verbunden sein, dass zwei durch das Koppelelement gekoppelte Sekundärfedern von dem Koppelelement in eine symmetrische Lage bezüglich der erwähnten Drehachse gebracht sind. Es ist somit möglich, die Bewegung der gekoppelten Sekundärfedern symmetrisch zur Drehachse, um die das Koppelelement drehbar ist, insbesondere zur Drehachse des Drehgestells, zu führen. D.h., dass vorzugsweise in jeder Position der gekoppelten Sekundärfedern und jeder geänderten Position der gekoppelten Sekundärfedern die gekoppelten Sekundärfedern rotationssymmetrisch zu der Drehachse angeordnet sind. Anders ausgedrückt sind die gekoppelten Sekundärfedern bezüglich der Drehachse einander gegenüber liegend.
  • In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Schienenfahrzeug, dass ein oben beschriebenes Drehgestell aufweist. Das Schienenfahrzeug kann insbesondere eine bereits beschriebene zweite Führung aufweisen, die an einem Unterbau oder unter einem Wagenkasten des Schienenfahrzeugs angeordnet oder ausgebildet ist.
  • Das Schienenfahrzeug ist insbesondere eine Straßenbahn, eine Stadtbahn, eine S-Bahn, ein Nahverkehrszug, ein Fernverkehrszug oder ein Modul oder Wagon davon.
  • Die Anbindung des erfindungsgemäßen Drehgestells an einen Wagenkasten oder einen Unterbau bzw. Fahrzeugunterbau eines Schienenfahrzeugs kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen.
  • In einer Variante kann eine Anbindung über einen Königszapfen oder einen Drehkranz, die beide aus dem Stand der Technik bekannt sind, gewählt werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt eine Anbindung des Drehgestells über eine Anordnung von Traktionsstangen. Die Anordnung weist vorzugsweise zumindest zwei Traktionsstangen auf. Die Traktionsstangen sind dazu ausgebildet, Quer- und Längskräfte zu übertragen und dabei eine Translation des Drehgestells entlang der Hochachse zu ermöglichen. Eine Anordnung Traktionsstangen ist vorzugsweise an einem Fahrzeugunterbau oder wagenkastenseitigen Ende mittels elastischer Lager an den Fahrzeugunterbau oder den Wagenkasten angebunden. Auf Seiten des Drehgestells sind vorzugsweise Anbindungsmittel, insbesondere Gelenke, vorgesehen, die folgende Bewegungen ermöglichen:
    • Rotation des Drehgestells um eine Drehachse des Drehgestells, auch bezeichnet als Hochachse oder Z-Achse,
    • Translation des Drehgestells in Richtung der Drehachse, vorzugsweise in begrenztem Ausmaß,
    • Translation des Drehgestells in Querrichtung bzw. entlang einer Drehgestellquerachse, vorzugsweise in begrenztem Ausmaß. Das Ausmaß der Translation entlang der Hochachse ist vorzugsweise höher als die mögliche Translation entlang der Querachse.
  • Erwähnte Anbindungsstellen, auch bezeichnet als Schnittstellen der Traktionsstangen an dem Drehgestell, sind vorteilhaft als elastische Lager ausgeführt.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1
    ein erfindungsgemäßes Drehgestell in Gesamtansicht von schräg oben,
    Fig. 2
    die Lagerung einer Sekundärfeder in einer ersten und einer zweiten Führung,
    Fig. 3
    eine Anordnung von zwei Sekundärfedern und ein Koppelelement, über welches die zwei Sekundärfedern miteinander gekoppelt sind in einer Ansicht von oben und
    Fig. 4
    das Koppelelement und die Sekundärfederanordnung aus Fig. 3 in einer seitlichen Ansicht
    Fig. 5
    ein erfindungsgemäßes Drehgestell mit zu Fig. 1 alternativen Kopplungsmitteln.
  • Das Drehgestell 1 in Fig. 1 weist den Drehgestellrahmen 2 auf, der zwei Längsträger 3, 4 aufweist. Am Ende der Längsträger 3,4 sind die Räder 7a, 7b, 7c und 7d Drehgestellrahmen 2 angelenkt. Die Räder 7a, 7b bilden einen Radsatz und die Räder 7c und 7d bilden einen Radsatz, wobei die Elemente 5, 6 entweder als physische rotierende Achse als Verbindung der Radpaare 7a, 7b und 7c, 7d oder als Portalachse ausgeprägt sein können.
  • Ferner weist das Drehgestell eine weitere X-förmige Querträgeranordnung 8 auf, die im Mittelbereich des Drehgestells angeordnet ist und deren Zweck das Vermeiden von Winkel- und Positionsversatz in Längsrichtung der beiden äusseren Drehgestellrahmen (Mittelabschnitte 11, 12) zueinander ist. In anderen Worten soll eine Querträgeranordnung X die Bildung eines Parallellogrammes der beiden äußeren Drehgestellrahmen 3 und 11 bzw. 4 und 12 verhindern.
  • An dem Drehgestellrahmen 2 sind zwei erste Führungen 9, 10 ausgebildet. Die ersten Führungen 9, 10 sind kreisbogenförmige Führungsrinnen, die in verdickten Mittelabschnitten 11, 12 der Längsträger 3, 4 ausgebildet sind. Die Längsträger 3, 4 können jeweils mehrteilig ausgebildet sein, d.h. die Mittelabschnitte 11, 12 können als eigenständige Bauteile eingesetzt sein. Der bereits erwähnte X-förmige Querträger 8 verbindet die Mittelabschnitte 11, 12 miteinander.
  • In jeder der ersten Führungen ist jeweils eine kugelförmige Sekundärfeder 13, 14 beweglich gelagert. Die Sekundärfedern 13, 14 sind aus Elastomer, beispielsweise Gummi oder Synthesekautschuk, und entlang ihres jeweiligen Führungsweges in der Führung rollbar. Also ist die Sekundärfeder 13 entlang des Weges der Führung 9 rollbar und die Sekundärfeder 14 ist entlang des Weges der Führung 10 rollbar. Der Begriff "erste" bezüglich einer Führung bezieht sich darauf, dass die so benannte Führung an dem Drehgestell 1 angeordnet ist. Es können mehrere erste Führungen vorhanden sein, wie in diesem Beispiel anhand der Führungen 9 und 10 gezeigt. Sogenannte zweite Führungen beziehen sich auf Führungen auf Seiten des Wagenkastens oder Wagenkastenunterbaus, wie anhand der Fig. 2 noch beschrieben.
  • In Fig. 1 ist die Längsachse L1 des Drehgestells 1 mit einem gestrichelten Pfeil eingezeichnet. Ebenso ist die Querachse Q1 des Drehgestells 1 eingezeichnet. Die Achsen L1 und Q1 sind in diesem Fall Symmetrieachsen bzw. Mittelachsen.
  • In Fig. 1 befinden sich die Sekundärfedern 13, 14 in Nominallage bzw. in ihrer Ruheposition und das Drehgestell 1 soll sich bezüglich eines in Fig. 1 nicht dargestellten Wagenkastens in der Nullposition, d.h. bei einem Ausdrehwinkel 0, um die Drehachse D, die ebenfalls gestrichelt eingezeichnet ist, befinden. Die Drehachse D wird auch als Hochachse oder als Z-Achse bezeichnet. Die Mittellängsachse L1 wird auch als X-Achse bezeichnet und die Mittelquerachse Q1 als Y-Achse.
  • Als nächstes soll angenommen werden, dass das Drehgestell 1 sich um die Achse D von oben betrachtet im Uhrzeigersinn um einen bestimmten Ausdrehwinkel α dreht. Die Mittellängsachse L1 nimmt dann die Position L1' ein. Eine solche Ausdrehung erfolgt bei Befahren einer Rechtskurve.
  • Infolge der Ausdrehung des Drehgestells 1 um den Winkel α wird die Sekundärfeder 13 in die gestrichelt angedeutete Position 13' gerollt und die Sekundärfeder 14 wird in die Position 14' gerollt. Bei kleineren Drehwinkeln α ist eine Bewegung der Sekundärfedern 13 in der Führung 9 und der Sekundärfeder 14 in der Führung 10 nicht zwingend vorhanden. Bei der Drehung des Drehgestells um den Winkel α müssen die Positionen 13' und 14' auch nicht zwingend bezüglich der Drehachse D gegenüberliegen. D.h. die Bewegungsstrecke der Feder 13 zur Position 13' muss nicht identisch sein mit der Bewegungsstrecke der Feder 14 zur Position 14'. Dies kann aber erreicht werden mit einem nachfolgend noch beschriebenen Koppelelement.
  • Die Nominalposition der Sekundärfederelemente 13, 14 ist in Geradeausstellung des Drehgestells 1 auf der Querachse Q1. Bei Ausdrehung des Drehgestells weicht die Position der Sekundärfedern 13' und 14' von der nun neu ausgerichteten Querachse Q1' ab.
  • Die Anbindung des Drehgestells 1 aus Fig. 1 an den Unterbau des Schienenfahrzeugs erfolgt über eine erste Traktionsstange 15 und eine zweite Traktionsstange 16. Die erste Traktionsstange 15 ist mit der Buchse 17 drehbar um die Drehachse D des Drehgestells 1 angelenkt. Am Anlenkungspunkt der Buchse 17 ist die Traktionsstange 15 auch leicht um die Querachse Q1 drehbar, was beispielsweise mit einer Ultrabuchse mit Elastomerlagerung realisiert wird. Mit der Buchse 18 ist die Traktionsstange 15 an einem nicht dargestellten Wagenkastenunterbau, beispielsweise einem Unterbau-Querträger, angelenkt. An der Buchse 18 ist die Traktionsstange 15 um die Querachse Q2 schwenkbar, die parallel zur Mittelquerachse Q1 des Drehgestells 1 ist. Auch die Buchse 18 ist mit einer elastomeren Lagerung ausgeführt, um eine leichte Bewegungsfreiheit um andere Raumachsen zu realisieren bzw. andere Rotationsfreiheitsgrade in geringem Ausmaß zu ermöglichen. Durch die Schwenkbarkeit der Traktionsstange 15 um die Achse Q2 wird eine Translation des Drehgestells 1 nach oben oder nach unten ermöglicht, also in Richtung der Achse D. Die Traktionsstange 15 ist zur Übertragung von Längskräften eingerichtet. Die Traktionsstange 16 überträgt Querkräfte. Die Traktionsstange 16 ist an einem Ende mit der Buchse 19 am Drehgestellrahmen 2, in diesem Fall am Querträger 8 angelenkt. An diesem Anlenkungspunkt ist die Traktionsstange 16 um die Mittellängsachse L1 rotierbar. Die Buchse 17 der ersten Traktionsstange 15 und die Buchse 19 der zweiten Traktionsstange 16 sind aneinander gekoppelt und relativ zueinander unbeweglich, um einerseits eine möglichst friktionsfreie Ausdrehung seitens der Ankoppelung zu ermöglichen und andererseits die Querbewegung bestmöglich zu limitieren. Ausserdem wird damit eine einfache Realisierung der Lagerung um die Drehachse, hier Buchse 17, ermöglicht. Mit der Buchse 20 ist die Traktionsstange 16 am Unterbau des Wagenkastens angelenkt. Am Gelenkpunkt der Buchse 20 ist die Traktionsstange 16 um die Längsachse L2 rotierbar, die parallel zur Mittellängsachse L1 des Drehgestells ist. Am Gelenkpunkt der Buchse 20 sind Rotationen um andere Raumachsen in geringem Maße möglich, durch elastomere Lagerung. Wenn das Drehgestell in vertikale Richtung einfedert, wird die Traktionsstange 16 um die Drehachse L1 rotiert. Es wird die Traktionsstange 16 hierbei aus der gezeigten Lage, die leicht nach oben gewinkelt ist, nach unten rotiert. Hierbei wird, betrachtet vom Wagenkasten aus, die Raumachse L1, von der Raumachse L2 wegbewegt, bis die Traktionsstange 16 bei Einfederung eine horizontale Lage einnimmt (Bei forgesetzter Bewegung der Traktionsstange 16 nach unten bewegen sich L1 und L2 wieder aufeinander zu). Es wird auf das Drehgestell eine Querkraft in Richtung Q1 ausgeübt, die vom Wagenkasten über die Traktionsstange 16 auf das Drehgestell übertragen wird. Diese Querkraft resultiert in einer kleinen Querverschiebung des Drehgestells nach schräg links oben in Fig. 1. Diese Querbewegung und die entsprechende Querkraft kann von den Sekundärfederelementen 13, 14 aufgenommen werden, die nicht nur in vertikale Richtung sondern auch in Richtung der Querbewegung, in einer kombinierten Bewegung, verformt werden. Hierbei wird ein besonderer Vorteil der kugelförmigen elastomeren Sekundärfederelemente 13, 14 deutlich: Die Federkonstante ist aufgrund der kugelsymmetrischen Form in jede Raumrichtung gleich groß. Also kann in Querrichtung eine Federung in gleicher Weise erfolgen wie vertikaler Richtung.
  • In der Fig. 2 ist eine der ersten Führungen 9, 10 im Querschnitt gezeigt. Gewählt wird an dieser Stelle das Bezugszeichen 9. Die Führung 9 ist als Führungsrinne ausgebildet, in der die kugelförmige und elastische Sekundärfeder 13 rollbar gelagert ist. Die Sekundärfeder 13 ist im Vergleich zu Fig. 1 etwas größer dargestellt und die Führung 9 kürzer.
  • Die Führungsrinne 9 weist verschiedene Tiefen auf. Den tiefsten Bereich bildet der sogenannte Ruhepositionsbereich R. Rechts und links des Ruhepositionsbereichs R schließen sich die Schrägbereiche S1 an. Wie in der Fig. 1 gezeigt, verläuft die Führungsrinne 9 kreisbogenförmig in etwa parallel zur Längsrichtung L1, wobei selbstverständlich die Parallelität ausgehend von dem Ruhepositionsbereich R in beide Richtungen aufgrund der Krümmung der Führung 9 abnimmt.
  • An die Schrägbereiche S1, in denen die Tiefe der Führungsrinne 9 kontinuierlich abnimmt, schließen sich die Schrägbereiche S2 an, die noch steiler ausgeführt sind und an deren Ende jeweils die Rinnentiefe stark gegen null absinkt.
  • Bei der in Fig. 1 gezeigten Drehbewegung (Rechtsdrehung) um den Winkel α wird die Sekundärfeder 13 an die Position 13' gerollt, die sich im Schrägbereich S1 befindet.
  • In der Fig. 2 ist ferner eine zweite Führung 21 dargestellt, die ebenfalls als Führungsrinne und spiegelsymmetrisch zu der Führungsrinne 9 ausgebildet ist. Ebenso wie die Führungsrinne 9 weist die Führungsrinne 21 einen Ruhepositionsbereich R' und Schrägbereiche S1' und S2' beidseitig des Ruhepositionsbereichs R' mit unterschiedlicher Schräge auf. Ebenso wie die Führungsrinne 9 ist die Führungsrinne 21 kreisbogenförmig. Bei dem Ausdrehwinkel Null des Drehgestells 1 von oben betrachtet kommen die Führungen 9 und 21 zur Deckung und umschließen die Sekundärfeder 13. Die Führung 21 in dem Führungsblock 22 ist an einem Träger 23 des Fahrzeuguntergestells befestigt.
  • Bei einer Drehung des Drehgestells 1 um den Drehwinkel a, wie in Fig. 1 gezeigt, verdrehen sich die erste Führung und die zweite Führung 21 (womit mit zweiter Führung eine Führung am Unterbau des Fahrzeugs bezeichnet ist) gegeneinander. Die Sekundärfeder 13 wird in den rechten Schrägbereich S1 der ersten Führung 9 und in den linken Schrägbereich S1' der zweiten Führung 21 bewegt. Dadurch resultiert in der Position 13' in Fig. 1 ein schräger Führungskanal (der nicht vollständig geschlossen ist, da sich die Führungen 9 und 21 nicht berühren). Beim Zurückdrehen des Drehgestells 1 in die Ausgangslage, also in den Ausdrehwinkel α = 0, wird durch diese Schräggestaltung der Führungen die Sekundärfeder 13 wieder in den Ruhrpositionsbereich R der ersten Führung 9 und in den Ruhepositionsbereich R' der zweiten Führung 21 bewegt.
  • Die Federwirkung der Sekundärfeder 13 wird dadurch erreicht, dass diese, da aus elastomerem Kunststoff bestehend, komprimierbar ist, wenn das Drehgestell 1 und der Unterbau des Fahrzeugs relativ aufeinander zubewegt werden. Bei relativer Auseinanderbewegung wird die Sekundärfederkugel 13 wieder dekomprimiert.
  • Es kann erfindungsgemäß ein Begrenzungsmechanismus vorgesehen sein, der eine relative Auseinanderbewegung des Unterbaus des Fahrzeugs und des Drehgestell 1 begrenzt. Gezeigt ist in Fig. 2 ein Mechanismus aus zwei Begrenzungsstangen 24, 25, die über das Gelenk 26 gelenkig miteinander verbunden sind und die ihrerseits über Gelenke 27 und 28 jeweils entweder am Drehgestell, hier am Längsträger 3, oder am Unterbau, hier am Unterbauträger 23, angelenkt sind.
  • In Fig. 3 ist eine alternative Ausführungsform gezeigt, in der Sekundärfedern 30, 31 in Form zylindrischer Walzen ausgeführt sind. Die Walzen sind perspektivisch etwas verzerrt dargestellt, da in dieser Ansicht von oben ihre Stirnflächen eigentlich nicht zu sehen wären. Die Walzen 30, 31 sind aus elastomerem Werkstoff. Die Sekundärfeder 30 ist in einer Führungsrinne 32 geführt, welche die Breite der Sekundärfeder 30 aufweist. In analoger Weise ist die Sekundärfeder 31 in der Führungsrinne 33 geführt, welche so breit ist wie die Sekundärfeder 31. Die Führungsrinnen 32, 33 sind kreisbogenförmig ausgeführt. Wie in der Fig. 1 die Führungen 9 und 10 sind die kreisbogenförmigen Führungen 32 und 33 auf einen Kreismittelpunkt bezogen, der auf der Drehachse D liegt, die in der Fig. 3 in Blickrichtung des Betrachters senkrecht zur Zeichnungsebene verläuft.
  • Die Sekundärfedern 30, 31 bilden ein Sekundärfederpaar und sind mit dem Koppelelement 34 gekoppelt. Das Koppelelement 34 weist die Koppelstange 35 auf und die Rahmen 36, 37, die jeweils an den Enden der Koppelstange 35 angebracht sind. Die Sekundärfeder 31 ist an der Drehachse 38 drehbar an dem Rahmen 36 gelagert und somit über die Drehachse 38 drehbar an dem Koppelelement 34 gelagert. Die Lagerung ist nur schematisch dargestellt. Die Drehachse 38 liegt auf der Rotationssymmetrieachse des Sekundärfederelements 31. In gleicher Weise ist die Sekundärfeder 30 an der Drehachse 39 drehbar um diese Achse an dem Rahmen 37 und damit an dem Koppelelement 34 gelagert.
  • Das Koppelelement 34 selbst ist um die Drehachse D, die in Blickrichtung des Betrachters und senkrecht zur Zeichnungsebene liegt, drehbar. Die Koppelstange 35 ist über das Gelenk 40 an dem Drehgestellrahmen 2 angelenkt.
  • Über das Koppelelement 34 werden die Sekundärfedern 30, 31 in eine eindeutig zueinander definierte Lage gebracht. Die relative Lage zueinander bleibt gleich, egal ob das Drehgestell ausdreht, um welchen Winkel es ausdreht oder ob es nicht ausdreht. Das Koppelelement 34 ist in diesem Ausführungsbeispiel so gestaltet, dass die Sekundärfedern 30, 31 bezogen auf die Drehachse D einander gegenüberliegen. Die Drehachse D ist in diesem Beispiel auch die Drehachse des Drehgestells 1, die analog in Fig. 1 dargestellt ist.
  • Die Lage der Sekundärfedern 30, 31 nach Drehung des Drehgestells um einen bestimmten Winkel ist in Fig. 3 dargestellt. Der Blick des Betrachters fällt von oben auf das Drehgestell, das in dieser Figur nicht weiter dargestellt ist, zu dem aber die Führungen 32 und 33 gehören. Bei einer Drehung des Drehgestells gegen den Uhrzeigersinn wird die Sekundärfeder 30 in die Position 30' innerhalb der Führung 32 bewegt und die Sekundärfeder 31 in die Position 31'. Bei korrekter Darstellung müssten die Führungen 32, 33 gegenüber der hier dargestellten Position verdreht sein. Es ergibt sich aber die relative Lage der Sekundärfedern 30' und 31' zu den Führungen 32, 33, die in der Fig. 3 gezeigt ist. Durch das Koppelelement 34 bleiben die Sekundärfederelemente 30' und 31' in ihrer relativen Lage zueinander unverändert. Somit kann durch ein Koppelelement eine definierte Lage der Sekundärfedern zueinander erhalten werden. Die Erfindung ermöglicht generell auch Koppelelemente, die mehrere Sekundärfedern miteinander koppeln, die innerhalb einer selben Führung geführt sind.
  • Fig. 4 zeigt eine seitliche Ansicht des Koppelelements 34 aus Fig. 3. Die Bezugszeichen sind identisch gewählt. Fig. 4 zeigt ferner eine alternative Ausführungsform einer Koppelstange 41. Die Koppelstange 41, als alternative Ausführungsform zur Koppelstange 35 gestrichelt dargestellt, zeigt eine gekröpfte Koppelstange anstelle einer geradlinigen Koppelstange. Mittels der gekröpften Koppelstange 41 kann das Gelenk 42, mit dem die Koppelstange 41 um die Drehachse D am Drehgestellrahmen angelenkt ist, auf die gewünschte Höhe gebracht werden.
  • Fig. 5 zeigt eine alternative Anordnung zu Koppelelementen, welche aus Fig. 1 schon bekannt sind, wobei hier die Koppelelemente einen "virtuellen Drehpunkt" um Drehachse D gemäß Fig. 1 bilden und die gleiche Funktionalität der erfindungsgemäßen Federung ermöglichen. Fig. 5 zeigt eine alternative Anordnung von Koppelstangen, die oder deren Elemente in Fig. 1 mit den Bezugszeichen 15-20 bezeichnet sind. Hier sind zwei um die Längsachse L1 spiegelsymmetrische, gleich dimensionierte Winkelelemente 50, 51, drehbar an je einen äußeren Drehgestellrahmen (Mittelabschnitte 11, 12) angebunden. Die Winkelelemente 50, 51 sind über die Buchsen 63, 64, die sich im Scheitelpunkt des Winkels befinden, an die Mittelabschnitte 11, 12 des Drehgestells angelenkt und werden bei Ausdrehung des Drehgestells jeweils um je eine Vertikalachse gedreht, die durch die Buchse 63 bzw. 64 verläuft. Am einen Ende der Winkel-Schenkel 52, 53 sind die beiden Winkel 50, 51 quer zueinander mit einer um eine vertikale Drehachse D drehbar gelagerten Querverbindung 54 verbunden. Am anderen Ende der Winkel-Schenkel 55, 56 sind die beiden Winkel 50, 51 mit einer um jeweils eine vertikale Drehachse drehbar gelagerten Längsverbindung 57, 58, an den Buchsen 60, 62 mit dem Wagenkasten verbunden. Alle hierbei verwendeten Buchsen 59, 60, 61, 62 sind als Drehlager in Elastomer-Bettung verstanden, welche zusätzlich zur gewollten Drehlagerung auch Bewegungen durch das Elastomer-Element in andere Richtungen ermöglichen. Diese Funktionalität wird mit dem Begriff "Ultrabuchse" bezeichnet.

Claims (10)

  1. Drehgestell (1) für ein Schienenfahrzeug, aufweisend
    einen Drehgestellrahmen (2),
    zumindest eine elastisch verformbare Sekundärfeder (13, 14; 30, 31),
    wobei
    eine örtliche Position der Sekundärfeder (13, 14; 30, 31) an dem Drehgestellrahmen (2) änderbar ist,
    zumindest eine erste Führung (9, 10; 32, 33), entlang welcher die Sekundärfeder (13, 14; 30, 31) beweglich ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Führung ((9, 10; 32, 33) in Form einer Vertiefung ausgebildet ist, und Bereiche (S) aufweist, in denen sich die Tiefe der Führung ändert.
  2. Drehgestell nach Anspruch 1, wobei die Sekundärfeder (13, 14; 30, 31) verschiebbar oder rollbar ist.
  3. Drehgestell nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Sekundärfeder (13, 14; 30, 31) Elastomer aufweist oder aus Elastomer ist.
  4. Drehgestell nach Anspruch 1, wobei die erste Führung (9, 10; 32, 33) zumindest eine Ruheposition oder einen Ruhepositionsbereich (R) für die Sekundärfeder aufweist, wobei eine Ruheposition eine Position ist, in der sich die Sekundärfeder bei Geradeausstellung des Drehgestells befindet oder befinden soll, und wobei in einem Ruhepositionsbereich mehrere Ruhepositionen eingenommen werden können.
  5. Drehgestell nach einem der vorangehenden Ansprüche, aufweisend zumindest ein Paar aus zwei Sekundärfedern (32, 33) und ein Koppelelement (34), über welches die zwei Sekundärfedern (32, 33) miteinander gekoppelt sind.
  6. Drehgestell nach Anspruch 5, wobei die zwei Sekundärfedern (32, 33) drehbar an dem Koppelelement (34) gelagert sind.
  7. Drehgestell nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei das Koppelelement (34) um eine nach oben weisende Drehachse (D) drehbar ist.
  8. Schienenfahrzeug, aufweisend ein Drehgestell (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7.
  9. Schienenfahrzeug nach Anspruch 8, aufweisend eine zweite Führung (21), die an einem Wagenkasten des Schienenfahrzeugs angeordnet oder ausgebildet ist und entlang welcher die Sekundärfeder (13) des Drehgestells (1) beweglich ist.
  10. Schienenfahrzeug nach Anspruch 9, wobei die zweite Führung (21) in Form einer Vertiefung ausgebildet ist und Bereiche aufweist, in denen die Tiefe der Führung sich ändert.
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