EP3197742B1 - Fahrwerksrahmen mit antriebseinheit - Google Patents
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Description
- Die Erfindung betrifft einen Fahrwerksrahmen für ein Schienenfahrzeug, umfassend zumindest eine am Fahrwerksrahmen mit einem oder mehreren länglichen Befestigungsmitteln befestigte Antriebseinheit, etwa einen Motor.
- Die Erfindung ist auf Drehgestellrahmen anwendbar, insbesondere auf innengelagerte Drehgestelle, wo die Achslager und die Rahmenteile sich zwischen den Rädern bzw. Radscheiben befinden, aber grundsätzlich auch auf außengelagerte Drehgestelle.
- In der Regel sind die Befestigungsmittel lösbar, damit die Antriebseinheit gewechselt werden kann.
- Die Positionierung der Schnittstelle zwischen Antrieb einerseits und Fahrwerk bzw. Drehgestell andererseits stellt wegen des geringen zur Verfügung stehenden Bauraums eine große Herausforderung dar. Bei Schienenfahrzeugen kann es daher sinnvoll sein, den Antrieb in Längsrichtung neben dem Fahrwerk zu positionieren. Der Antrieb wird am Fahrwerk befestigt und überträgt auf den Fahrwerksrahmen verschiedene Kräfte (Eigenmasse, Drehmoment, ...).
- So kann der Antrieb etwa über einen fahrwerksfesten Motorträger am Fahrwerk angeschraubt werden. Dieser Motorträger befindet sich über dem Antrieb und ist ein massives schweres Bauteil, das am Fahrwerksrahmen entsprechend befestigt werden muss. Die Verschraubung mit dem Antrieb durch dessen Motorlager erfolgt dabei senkrecht, also die Bolzen bzw. Schrauben verlaufen im Betriebszustand des Fahrwerks senkrecht.
- Eine andere Möglichkeiten zur Befestigung des Antriebsmotors besteht darin, längliche lösbare Befestigungselemente am Fahrwerk in Fahrtrichtung anzuordnen, was bei langem Achsstand leicht möglich ist, bei kurzem Achsstand aus Gründen des Platzbedarfs für die Montage und Demontage des Antriebsmotors (Bauraum für Anzugswerkzeug, Bauraum für die Befestigung der Schrauben) jedoch oft nicht.
- Eine Lösung für die Befestigung einer Antriebseinheit an einem Fahrwerksrahmen ist in der
DE-OS-29 25 836 - Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Fahrwerksrahmen mit Antriebseinheit zur Verfügung zu stellen, welcher gegenüber einem Fahrwerksrahmen mit Motorträger weniger Gewicht hat und auch bei kurzem Achsstand eine Montage bzw. Demontage der Antriebseinheit ermöglicht.
- Diese Aufgabe wird durch einen Fahrwerksrahmen, der zumindest eine am Fahrwerksrahmen mit einem oder mehreren länglichen Befestigungsmitteln befestigte Antriebseinheit umfasst, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen definiert.
- Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zumindest ein Befestigungsmittel quer zur Fahrtrichtung angeordnet ist und in den Fahrwerksrahmen ragt oder durch fest mit dem Fahrwerksrahmen verbundene Konsolen geführt ist und in den Raum über oder unter den Fahrwerksrahmen ragt.
- "Quer zur Fahrtrichtung" heißt, dass die länglichen Befestigungsmittel quer zur Längserstreckung des Fahrwerksrahmens, also etwa quer zur Längsrichtung der Längsträger des Fahrwerksrahmens, angeordnet sind. In der Regel werden die länglichen Befestigungsmittel dabei normal zur Fahrtrichtung in einer - im Betriebszustand des Fahrwerksrahmens - waagrechten Ebene liegen.
- Dabei werden in der Regel alle Befestigungsmittel einer Antriebseinheit erfindungsgemäß in den Fahrwerksrahmen oder in den Raum über oder unter den Fahrwerksrahmen ragen.
- Dadurch, dass Befestigungsmittel durch die Anordnung quer zur Fahrtrichtung direkt am Fahrwerksrahmen oder über oder unter dem Fahrwerksrahmen an einer mit diesem starr verbundenen Konsole befestigt werden können, kann ein Motorträger entfallen, dessen Gewicht wird eingespart und die Konstruktion des Fahrwerksrahmens vereinfacht sich.
- Durch die seitliche Verbindung der Antriebseinheit mit dem Fahrwerksrahmen ist über der Antriebseinheit mehr Bauraum für den Wagenkasten vorhanden.
- Zudem wird durch den Verlauf der Befestigungsmittel quer zur Fahrtrichtung sichergestellt, dass diese auch bei kurzem Achsstand montiert und demontiert werden können.
- Insbesondere kann vorgesehen werden, dass zumindest ein Befestigungsmittel den Fahrwerksrahmen, in der Regel den Längsträger, durchdringend angeordnet ist, also etwa den gesamten Kastenträger (beide Seitenwände) oder den Steg des Längsträgers im Falle eines I-Trägers als Längsträger.
- Oder das Befestigungsmittel kann nur eine Seitenwand des Längsträgers (etwa im Falle eines Kastenprofils als Längsträger) durchdringen, die andere Seitenwand nicht.
- Wenn die Höhe der Antriebseinheit im montierten Zustand die Höhe des Fahrwerksrahmens übersteigt, kann es sinnvoll sein, zumindest eine Konsole am Fahrwerksrahmen, etwa an einem Längsträger, vorzusehen, die von einem Befestigungsmittel durchdrungen ist. Diese Konsole kann zum Beispiel eine ebene Platte sein. Sie wird in der Regel im Betriebszustand des Fahrwerksrahmens senkrecht angeordnet sein (also normal zu einer Ebene des Fahrwerksrahmens, die durch Längs- und Querträger aufgespannt wird) und könnte z.B. als Verlängerung der äußeren Seitenwand des Längsträgers über den Längsträger nach oben ausgeführt sein.
- Insbesondere, aber nicht nur, unter Verwendung von Konsolen oberhalb und unterhalb des Längsträgers kann vorgesehen sein, dass alle quer zur Fahrtrichtung angeordneten Befestigungsmittel durch Konsolen geführt sind und in den Raum über oder unter den Fahrwerksrahmen ragen. In diesem Fall befindet sich die Lagerung der Antriebseinheit nur oberhalb und unterhalb des Längsträgers und es besteht keine Durchdringung des Längsträgers selbst.
- Grundsätzlich kann die Antriebseinheit mit den Befestigungsmitteln starr oder mittels eines oder mehrerer elastischer Elemente am Fahrwerksrahmen gelagert sein. Letzteres hat den Vorteil, dass Antriebseinheit und Fahrwerksrahmen voneinander bezüglich Schallübertragung und Beschleunigung entkoppelt werden. Die elastischen Elemente wirken dabei mit den Befestigungsmitteln zusammen.
- In der Regel wird vorgesehen sein, dass das elastische Element fest mit der Antriebseinheit verbunden ist, weil die Antriebseinheit leichter manipulierbar ist als der Fahrwerksrahmen.
- Alternativ kann aber dennoch vorgesehen sein, dass das elastische Element fest mit dem Fahrwerksrahmen verbunden ist.
- Für beide Varianten ist es möglich, dass das elastische Element Teil einer Innenbuchse ist, die fest mit entweder dem Fahrwerksrahmen oder der Antriebseinheit verbunden ist und der jeweils andere Teil (Antriebseinheit oder Fahrwerksrahmen) mit Hilfe des länglichen Befestigungsmittels in der Innenbuchse gehalten ist. Diese Ausführungsform des elastischen Elements eignet sich besonders für eine Antriebseinheit, die quer zur Fahrtrichtung ausgerichtet ist, somit in der Regel zwischen den beiden Längsträgern angeordnet ist.
- Grundsätzlich wäre es auch möglich, keine elastischen Elemente zu verwenden, dann geht jedoch der Effekt der Entkopplung verloren.
- Als Befestigungsmittel sind für alle Ausführungsvarianten Bolzen, etwa gemeinsam mit einem Verschraubungselement, oder Schrauben vorgesehen. Beide Befestigungsmittel haben den Vorteil, lösbar zu sein.
- Im Falle eines Bolzens kann dieser in den anderen Teil eingepresst sein, sodass der eingepresste Bolzen bei Versagen des Verschraubungselements eine Notfangfunktion erfüllt.
- In der Regel sind pro Antriebseinheit je nach deren Größe zumindest zwei, oder aber auch vier Befestigungsmittel vorgesehen.
- Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Antriebseinheit in Fahrtrichtung angeordnet ist, nämlich insbesondere seitlich außerhalb des Längsträgers.
- Eine andere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Antriebseinheit quer zur Fahrtrichtung zwischen den Längsträgern angeordnet ist.
- Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im nachfolgenden Teil der Beschreibung auf die Figuren Bezug genommen, aus der weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung zu entnehmen sind. Es zeigen:
-
Fig. 1 die Draufsicht auf einen Fahrwerksrahmen mit längs eingebauter Antriebseinheit, -
Fig. 2 die Seitenansicht des Fahrwerksrahmens ausFig. 1 , -
Fig. 3 die Vorderansicht des Fahrwerksrahmens ausFig. 1 , -
Fig. 4 die Verbindung zwischen Antriebseinheit und Fahrwerksrahmen ausFig. 1 , -
Fig. 5 eine an einem Motor angeordnete Innenbuchse für quer eingebaute Antriebseinheiten, -
Fig. 6 eine am Fahrwerksrahmen angeordnete Innenbuchse für quer eingebaute Antriebseinheiten. - In
Fig. 1 ist ein Fahrwerksrahmen 1 dargestellt, der sich aus zwei Längsträgern 8 und zwei Querträgern 9 zusammensetzt. Bezüglich der Längsmittelachse 10, welche der Fahrtrichtung entspricht, ist in diesem Beispiel der Fahrwerksrahmen 1 symmetrisch ausgebildet, ebenso bezüglich der Quermittelachse 11. Zu beiden Seiten des Fahrwerksrahmens 1 außerhalb der Längsträger 8 ist jeweils ein Motor 3 am Längsträger 8 befestigt. Und zwar ist jeder Motor 3 mittels vier Befestigungselementen in Form von Schrauben 13 (zur Bildung einer Schraubverbindung mit axialen Motorlagern 14), an den Längsträgern 8 befestigt, wobei die Schrauben 13 parallel zur Quermittelachse 11, also quer zur Fahrtrichtung, verlaufen. Die Schrauben 13 sind bei dieser Ausführung des Fahrwerksrahmens 1 in Längs- bzw. Fahrtrichtung gesehen außerhalb der beiden Querträger 9 befestigt. - Denkt man sich in
Fig. 1 vier senkrechte Ebenen längs der Außenseiten des Fahrwerksrahmens 1, also entlang der Außenseiten und der Innenseiten der beiden Längsträger 8, so wird dadurch der Raum über und unter dem Fahrwerksrahmen 1 festgelegt. Vier der verwendeten Schrauben 13 ragen hier in diesem Raum, genauer in den Raum über den Längsträgern 8, vier weitere Schrauben 4 sind direkt in die beiden Längsträger 8 eingeschoben. - Die Befestigung der Schrauben 13 ist in
Fig. 2 besser zu erkennen, die einen Schnitt entlang der Achse A-A inFig. 1 wiedergibt. Es sind die unteren zwei Schrauben 13 direkt durch den Längsträger 8 geführt und in diesem gehalten, wobei der Längsträger 8 im mittleren Längsbereich um etwa seine Höhe nach unten gekröpft ist. Die oberen beiden Schrauben 13 sind durch Konsolen 12 geführt, die am Längsträger 8 fix befestigt sind. Sie können als ebene Bleche ausgeführt sein, die vom Längsträger senkrecht nach oben ausgerichtet sind, etwa wie hier als Fortsetzung der äußeren Seitenwand des Längsträgers 8. Solche Konsolen 12 können viel kleiner dimensioniert werden und sind daher leichter als herkömmliche Motorträger. - Beidseits der Konsole 12 bzw. an der Innen- und Außenseite des Längsträgers 8 ist für jede Schraube 13 ein elastisches Motorlager 14 vorgesehen, das zum Beispiel so wie in
Fig. 4 ausgeführt werden kann: es weist zwei Lagerhälften 15, 16 aus Metall auf, wobei die erste Lagerhälfte 15 an der Außenseite des Längsträgers 8 bzw. der Konsole 12 angeordnet ist, also beim Motor 3, die zweite Lagerhälfte 16 an der Innenseite des Längsträgers 8 bzw. der Konsole 12. Die Schraube 13 ist im Bereich des Motorlagers 14 von einer Distanzhülse 17 umgeben, an welcher die beiden Lagerhälften 15, 16 anliegen. Jede Lagerhälfte 15, 16 kann, wie hier dargestellt, wieder zweiteilig ausgebildet sein, wobei dann zwischen den beiden Teilen 151, 152; 161, 162 ein elastisches Element 6 vorgesehen ist, z.B. eine ebene Gummischicht, die etwa flächig auf beiden Teilen 151, 152; 161, 162 aufliegt. Der innere Teil 151 der ersten Lagerhälfte 15 und der innere Teil 161 der zweiten Lagerhälfte 16 sind mittels Schraube 13 und Distanzhülse 17 fest mit dem Motor 3 verspannt. Der äußere Teil 152 der ersten Lagerhälfte 15 und der äußere Teil 162 der zweiten Lagerhälfte 16 sind mit dem Fahrwerksrahmen 1, also hier dem Längsträger 8 (bzw. der Konsole 12) verspannt, wobei die Kraft über das elastische Element 6 übertragen wird. Dadurch ist im elastischen Element 6 eine leichte Verschiebung möglich. - Selbstverständlich könnte der Aufbau des Motorlagers 14 auch umgekehrt sein, indem die inneren Teile 151, 161 der beiden Lagerhälften 15, 16 sowie die Schraube 13 und die Distanzhülse 17 fest mit dem Fahrwerksrahmen 1 (dem Längsträger 8 bzw. der Konsole 12) verbunden sind, während die äußeren Teile 152, 162 fest mit dem Motor 3 verbunden sind.
- Das Motorlager 14 könnte auch ohne elastische Elemente 6 ausgeführt sein, wenn man auf eine elastische Lagerung des Motors 3 am Fahrwerksrahmen 1 verzichten möchte: die beiden Lagerhälften 15, 16 wären dann jeweils einteilig ausgebildet, die Teile 151 und 152 einerseits und Teile 161 und 162 andererseits könnten also zu je einem Teil vereinigt sein.
- Bei der Ausführungsform nach den
Fig. 1-4 ist die Antriebseinheit 3 in Fahrtrichtung angeordnet, die Längsachse bzw. Längserstreckung des Motors 3 ist parallel zur Fahrtrichtung bzw. der Längsmittelachse 10 des Fahrwerksrahmens. Dabei ist die Antriebseinheit 3 jeweils seitlich außerhalb des Längsträgers 8 angeordnet. Der Motor 3 zieht oder drückt in Axialrichtung der Schrauben 13. - Bei einer Längsanordnung des Motors 3 wurden die länglichen Befestigungsmittel bisher in der Regel senkrecht angeordnet, also normal zur Längs- und Quermittelachse 10, 11.
- In
Fig. 3 ist zu erkennen, dass die Motoren 3 etwa im Bereich der Höhenerstreckung des Längsträgers 8 - von der Unterkante des gekröpften Abschnitts zur Oberkante der geraden Abschnitte - angeordnet sind und nicht wesentlich über diesen Bereich hinausragen. -
Fig. 5 zeigt eine mögliche Ausführungsform, wo die Verbindung zwischen Motor 3 und Fahrwerksrahmen 1 über ein elastisches Element 6 erfolgt. Dafür ist am Motor 3 eine Buchse vorgesehen, in welche ein Metall-Gummi-Element als Innenbuchse 2 eingepresst ist, das zumindest eine hülsenförmige elastische Schicht aus Gummi 6 aufweist. Diese hat in der Mitte einen größeren Durchmesser als am Rand. - Der Bolzen 4 ist zu beiden Seiten der Buchse des Motors 3 durch den Fahrwerksrahmen 1 durchgeführt. Mittels eines als Schraubenmutter (möglich wäre auch eine Schraube) ausgebildeten Verschraubungselements 5 am Kopf des Bolzens spannt der Bolzen 4 die Innenbuchse 2 gegen den Fahrwerksrahmen 1 und überträgt somit die Querkräfte.
- Der Bolzen 4 kann am Ende des Schafts, wo er im Fahrwerksrahmen 1 gelagert ist, mit einer Zwischenbuchse 7 umgeben sein, was der leichteren Montage dient. Die Längs- und Vertikalkräfte werden über die Passungen an Kopf und Schaft des Bolzens 4 übertragen.
-
Fig. 6 zeigt in Umkehrung vonFig. 4 eine am Fahrwerksrahmen 1 angeordnete Buchse, in welche ein Metall-Gummi-Element als Innenbuchse 2 eingepresst ist, das zumindest eine hülsenförmige Schicht aus Gummi 6 aufweist. Der Bolzen 4 ist zu beiden Seiten der Buchse durch den Motor 3 durchgeführt. Mittels eines als Schraubenmutter (möglich wäre auch hier stattdessen eine Schraube) ausgebildeten Verschraubungselements 5 am Kopf des Bolzens 4 spannt der Bolzen 4 die Innenbuchse 2 gegen den Motor 3 und überträgt somit die Querkräfte. Die Längs- und Vertikalkräfte werden wiederüber die Passungen an Kopf und Schaft des Bolzens 4 übertragen. - Diese Ausführungsformen des elastischen Elements nach den
Fig. 5 und 6 eignet sich besonders für eine Antriebseinheit, die quer zur Fahrtrichtung ausgerichtet ist (also mit der Längserstreckung bzw. Längsachse der Antriebseinheit 3 parallel zur Quermittelachse 11), somit in der Regel zwischen den beiden Längsträgern 8 angeordnet ist. Die Achsen der Bolzen 4 bzw. Verschraubungselemente 5 sind dabei parallel zur Längsachse des Motors 3 ausgerichtet, können in Betriebsposition des Fahrwerksrahmens 1 seitlich (auf Höhe des) Motors 3, aber auch über oder unter dem Motor 3 angeordnet sein. - Bisher wurden quer angeordnete Motoren 3 meist in Fahrtrichtung (parallel zur Längsmittelachse 10) oder senkrecht (normal zur Längsmittelachse 10 und zur Quermittelachse 11) mit dem Fahrwerksrahmen 1 verschraubt, während nun eine Verbindung mittels Bolzen 4 und Verschraubungselementen 5 in Querrichtung vorgeschlagen wird.
- Die in den
Fig. 5 und 6 dargestellte Art der Verbindung mittels Bolzen 4 und Verschraubungselementen 5 kann aber grundsätzlich auch bei anderer Anordnung des Motors 3 zur Anwendung kommen, wobei die Achse des Bolzens 4 bzw. des Verschraubungselements 5 dann nicht mehr quer zur Fahrtrichtung verläuft: so könnte die Achse des Bolzens 4 bei Längsanordnung des Motors 3 (wie inFig. 1 ) ebenfalls in Längsrichtung (parallel zur Längsmittelachse 10) verlaufen. Der Motor 3 würde bei dieser Anordnung quer zur Axialrichtung des Bolzens 4 ziehen bzw. drücken. - Die Bolzen 4 und Schrauben 13 sind bei allen gezeigten Ausführungen demontierbar und verlaufen in Betriebsposition des Fahrwerksrahmens 1 waagrecht und normal zur Fahrtrichtung.
-
- 1
- Fahrwerksrahmen
- 2
- Innenbuchse
- 3
- Antriebseinheit (Motor)
- 4
- Bolzen
- 5
- Verschraubungselement für Bolzen 4
- 6
- elastisches Element (Gummi)
- 7
- Zwischenbuchse
- 8
- Längsträger
- 9
- Querträger
- 10
- Längsmittelachse (Fahrtrichtung)
- 11
- Quermittelachse
- 12
- Konsole
- 13
- Schraube
- 14
- Motorlager
- 15
- erste Lagerhälfte
- 151
- innerer Teil der ersten Lagerhälfte 15
- 152
- äußerer Teil der ersten Lagerhälfte 15
- 16
- zweite Lagerhälfte
- 161
- innerer Teil der zweiten Lagerhälfte 15
- 162
- äußerer Teil der zweiten Lagerhälfte 15
- 17
- Distanzhülse
Claims (13)
- Fahrwerksrahmen (1) für ein Schienenfahrzeug, umfassend zumindest eine am Fahrwerksrahmen mit einem oder mehreren länglichen Befestigungsmitteln (4, 13) befestigte Antriebseinheit (3), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Befestigungsmittel (4, 13) quer zur Fahrtrichtung angeordnet ist und in den Fahrwerksrahmen (1) ragt oder durch fest mit dem Fahrwerksrahmen (1) verbundene Konsolen (12) geführt ist und in den Raum über oder unter dem Fahrwerksrahmen (1) ragt, und dass als Befestigungsmittel Bolzen (4) oder Schrauben (13) vorgesehen sind.
- Fahrwerksrahmen (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Befestigungsmittel (4, 13) den Fahrwerksrahmen (1), in der Regel den Längsträger (8), durchdringend angeordnet ist.
- Fahrwerksrahmen (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsmittel (4, 13) eine Seitenwand des Längsträgers (8) durchdringend angeordnet ist.
- Fahrwerksrahmen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass am Fahrwerksrahmen (1) zumindest eine Konsole (12), etwa an einem Längsträger (8), vorgesehen ist.
- Fahrwerksrahmen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass alle quer zur Fahrtrichtung angeordneten Befestigungsmittel (4, 13) durch Konsolen (12) geführt sind und in den Raum über oder unter den Fahrwerksrahmen (1) ragen.
- Fahrwerksrahmen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (3) mittels eines oder mehrerer elastischer Elemente (6), das mit den Befestigungsmitteln (4, 13) zusammenwirkt, am Fahrwerksrahmen (1) gelagert ist.
- Fahrwerksrahmen (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (6) fest mit der Antriebseinheit (3) verbunden ist.
- Fahrwerksrahmen (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (6) fest mit dem Fahrwerksrahmen (1) verbunden ist.
- Fahrwerksrahmen (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (6) Teil einer Innenbuchse (2) ist, die fest mit entweder dem Fahrwerksrahmen (1) oder der Antriebseinheit (3) verbunden ist und der jeweils andere Teil mit Hilfe des länglichen Befestigungsmittels (4) in der Innenbuchse (2) gehalten ist.
- Fahrwerksrahmen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (4) in den anderen Teil eingepresst ist.
- Fahrwerksrahmen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (3) in Fahrtrichtung angeordnet ist.
- Fahrwerksrahmen (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (3) seitlich außerhalb des Längsträgers (8) angeordnet ist.
- Fahrwerksrahmen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (3) quer zur Fahrtrichtung zwischen den Längsträgern (8) angeordnet ist.
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