EP3221201B1

EP3221201B1 - Traverse für schienenfahrzeuge zur anlenkung eines wagenkastens eines schienenfahrzeugs an dessen drehgestell

Info

Publication number: EP3221201B1
Application number: EP15795161.7A
Authority: EP
Inventors: Lothar Thoni
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-11-21
Filing date: 2015-11-17
Publication date: 2020-12-30
Anticipated expiration: 2035-11-17
Also published as: DE102014117047A1; US20180141572A1; CN107107921A; CN107107921B; DE102014117047B4; PL3221201T3; US10625755B2; EP3221201A1; ES2856485T3; WO2016079090A1

Description

Technisches Gebiet:

Die Erfindung betrifft eine Traverse mit einer Drehzapfenplatte für ein Schienenfahrzeug.

Stand der Technik:

Schienenfahrzeuge im Sinne vorliegender Erfindung sind sowohl spurgebundene Fahrzeuge mit als auch ohne eigenen Antrieb. Die Besonderheit bei solchen Fahrzeugen ist deren spurgebundene Führung durch das Gleis, was bei Kurvenfahrten aufgrund der Länge der Schienenfahrzeuge Relativbewegungen des Fahrwerks zum Wagenkasten mit sich bringt. Gleichzeitig treten während einer Fahrt zwischen Fahrwerk und Wagenkasten Wank- und Schlingerbewegungen sowie Brems- und Zugkräfte auf, die besondere konstruktive Maßnahmen im Verbindungsbereich zwischen Fahrwerk und Wagenkasten erforderlich machen.
Hierzu bekannte Schienenfahrzeuge weisen als tragendes Bauteil eine an der Unterseite des Wagenkastens bzw. des Kastenuntergestells starr montierte Traverse aus Aluminiumguss auf, die an ein als Drehgestell ausgebildetes Fahrwerk angelenkt ist. Die Anbindung erfolgt über einen stählernen Drehzapfen, der mittels einer ebenfalls aus Stahl bestehenden Drehzapfenplatte mittig an der Unterseite der Traverse befestigt und zur Kraftübertragung in einer Drehzapfenaufnahme am Drehgestell gelenkig gelagert ist. Das Gewicht des Wagenkastens wird dabei von zwischen Drehgestell und Wagenkasten angeordneten Federn getragen.
Diese Art der Anlenkung ermöglicht einerseits eine sichere Übertragung von Brems- und Zugkräften, während andererseits die durch den Fahrbetrieb bedingten Dreh-, Schlinger- und Wankbewegungen des Wagenkastens gegenüber dem Drehgestell zugelassen werden, die jedoch aus Gründen der Fahrsicherheit und des Fahrkomforts zu begrenzen sind. Hierzu ist es bekannt, den Wankbewegungen durch eine Wankdämpfung zwischen Drehgestell und Traverse und der Schlingerbewegung durch eine Schlingerdämpfung zwischen Drehgestell und Traverse entgegenzuwirken.
Bekannte Traversen sind aus geeigneten Aluminiumlegierungen gegossen. Sie sind als druckfeste Hohlkörper ausgebildet und besitzen plattenförmige Gestalt mit im Wesentlichen ebenen Ober- und Unterseiten, auf denen alle notwendigen Konstruktionselemente zum Anschluss des Wagenkastens an das Drehgestell montiert sind. Der Hohlraum im Inneren der Traverse dient als zusätzliche Luftreserve für die Luftfederung. Bei bekannten Traversen wird zwischen Kopftraversen unterschieden, die am ersten und letzten Drehgestell eines von mehreren Schienenfahrzeugen gebildeten Zugs vorgesehen sind, und Basistraversen, die an den dazwischenliegenden Drehgestellen angeordnet sind. Vorliegende Erfindung bezieht sich sowohl auf Kopftraversen als auch auf Basistraversen.
Als problematisch hat sich bei bekannten Schienenfahrzeugen zunächst die Befestigung des Drehzapfens an der Traverse erwiesen. Durch die Integration des Drehzapfens in eine Drehzapfenplatte mit seitlich des Drehzapfens angeordneten Seitenanschlägen ergeben sich bei großen Temperaturschwankungen aufgrund der unterschiedlichen werkstoffbezogenen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Stahl und Aluminium unterschiedliche Wärmeausdehnungen, die vor allem in der Kontaktfläche zwischen Traverse und Drehzapfenplatte hohe Scherkräfte erzeugen. Die im Randbereich der Drehzapfenplatte liegenden Befestigungsmittel sind daher bei großen Temperaturunterschieden extremen Belastungen ausgesetzt, was auch schon zu einem Versagen der Befestigungsmittel für die Drehzapfenplatte geführt hat.
Eine weitere Problematik bekannter Traversen betrifft die Anlenkung der Wank- und Schlingerdämpfer an die Traverse. Auf der Unterseite einer Traverse sind im Bereich deren Querseiten Schlingerdämpferkonsolen angeschraubt, deren freie Enden jeweils einen Schlingerdämpferkopf zur Anlenkung eines Schlingerdämpfers tragen. Kräfte aus dem Schlingerdämpfer erzeugen dabei aufgrund der geometrischen Gegebenheiten hohe Momente im Befestigungsbereich der Konsole, die von den dortigen Schrauben aufgenommen werden müssen und durch eine entsprechende Dimensionierung zu berücksichtigen ist.
Die Wankdämpfer sind über eine Wanklagerstange in beidseits an den Traversenquerseiten angeordneten Wanklagern gehalten. Bekannte Wanklager bestehen dabei aus einem an die Traverse angegossenen Ansatz mit einer ersten Lagerfläche zur Aufnahme der Wanklagerstange und einer Lagerschale mit einer zweiten Lagerfläche. Zur Bildung des Wanklagers wird die Lagerschale mit dem Ansatz verschraubt, wobei die Fügefläche etwa planparallel zur Ebene der Traverse verläuft. Die aus dem Wankdämpfer über die Wanklagerstange in das Wanklager eingetragenen Kräfte führen bei dieser Art der Wanklagerausbildung zu sehr hohen Materialspannungen im Anschlussbereichs des Ansatzes an die Traverse, was geeignete konstruktive Maßnahmen erfordert.
Bei luftgefederter Lagerung des Wagenkastens wird bei bekannten Schienenfahrzeugen das für die Federung benötigte Luftvolumen von der als Druckbehälter ausgebildeten Traverse und vom Hohlraum der gummibalgartigen Luftfedern zwischen Drehgestell und Traverse zur Verfügung gestellt. Dabei hat sich gezeigt, dass die Größe des Gesamtluftvolumens maßgeblichen Einfluss auf die Fahrsicherheit und den Fahrkomfort hat.
In der DE 10 2012 105 310 A1 wird ein Schienenfahrzeug beschrieben, bei dem eine Federeinrichtung mit einem ersten und zweiten Kontaktelement vorgesehen ist, das eine Federeinheit umfasst und kinematisch in Serie zwischen dem Wagenkasten und der Fahrwerkseinheit angeordnet ist. In der DE 198 26 448 C2 wird ebenfalls ein Fahrwerk für ein Schienenfahrzeug beschrieben, bei dem das angetriebene Radpaar um eine gemeinsame Hochachse und die nicht angetriebenen Einzelräder jeweils um eine eigene Hochachse schwenkbar gelagert sind und bei dem die nicht angetriebenen Einzelräder mittels einer Lenkvorrichtung für ein gemeinsames gleichlaufendes Schwenken um ihre Hochachsen miteinander gekoppelt sind. In der DE 197 51 742 C2 wird ein Schienenfahrzeug beschrieben, bei dem die Anlenkungseinrichtungen nach der Maßgabe ausgelegt sind, dass das Laufwerk nach Überschreitung der von den Anlenkungseinrichtungen betrieblich zu übertragenden Traktions,- Brems- und Führungskräfte am Hauptrahmen oder rahmenfesten Anschlägen unter Zwischenlage von Energie aufnehmenden Endanschlagelementen zur Anlage kommt. Hinsichtlich der Fahrsicherheit und des Fahrkomforts sind diese Traversen jedoch noch verbesserungsfähig, insbesondere im Hinblick auf deren Einsatz in Gebieten mit großen Temperaturschwankungen
Die US 1114209 A offenbart eine Traverse mit einer Drehzapfenplatte für ein Schienenfahrzeug, wobei die Drehzapfenplatte an ihrer dem Drehzapfen abgewandten Oberseite einen koaxial zur Längsachse des Drehzapfens verlaufenden kreisförmigen Ansatz und die Traverse an ihrer der Drehzapfenplatte zugewandten Unterseite eine zum Ansatz komplementär geformte kreisförmige Ausnehmung aufweist, in die die Drehzapfenplatte mit dem Ansatz axial einsteckbar ist.

Darstellung der Erfindung:

Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung darin, bekannte Traversen weiter zu verbessern, insbesondere im Hinblick auf deren Einfluss auf Fahrsicherheit und Fahrkomfort damit ausgerüsteter Schienenfahrzeuge sowie deren Einsatz in Gebieten mit großen Temperaturschwankungen.
Diese Aufgabe wird durch eine Traverse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ein erster Grundgedanke der Erfindung manifestiert sich in der Konzentration der lastabtragenden Verbindungs- und Befestigungselemente im engeren Umfangsbereich um die Drehzapfenachse. Dadurch wirken sich Wärmeausdehnungen zwischen den Befestigungsfixpunkten infolge Temperaturunterschiede in nur so geringem Maße aus, dass diese mit Toleranzen abfangbar sind. Schienenfahrzeuge mit erfindungsgemäßen Traversen sind daher auch noch in Gebieten mit großen Temperaturschwankungen von beispielsweise 50° bis -55° einsetzbar.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, durch geeignete konstruktive Maßnahmen den gleichzeitig auf den Verbindungsbereich einwirkenden unterschiedlichen Beanspruchungen jeweils unterschiedliche Lastabtragungsmittel zuzuordnen. So werden Brems- und Zugkräfte durch einen Formschluss im Bereich der Fügeflächen zwischen Drehzapfenplatte und Traverse abgetragen mit dem Vorteil, dass durch die vergrößerten Kraftübertragungsflächen trotz konzentrierter Lastübertragung in der Drehzapfenachse Materialspannungen begrenzt werden. Hingegen werden Kräfte aus Hub- und Senkbewegungen in der Drehzapfenachse über Spannschrauben aufgenommen, die in engem radialem Abstand um die Drehzapfenachse gruppiert sind. Vorteilhafterweise ist der radiale Abstand der Spannschraubenachsen zur Drehzapfenachse eine optimaler Abstand, der aus den Ergebnissen der FEM-Berechnungen hervorgeht. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt dieser Abstand maximal 80 mm. Vorzugsweise sind die Spannschrauben innerhalb des Querschnitts der Formschlussmittel angeordnet, um Zwängungen infolge unterschiedlicher Wärmeausdehnung möglichst gering zu halten.
Bei einer solchen Anbindung der Drehzapfenplatte an die Traverse werden die Spannschrauben lediglich axial beansprucht, während Biegebeanspruchungen und Scherkräfte über den Formschluss aufgenommen werden. Die Spannkraft der Spannschrauben kann daher maximal ausgenutzt werden.
Die Verankerung der Spannschrauben erfolgt vorteilhafterweise über eine Widerlagerplatte, an der sich die Schraubenköpfe abstützen. Auf diese Weise werden punktuelle Lastkonzentrationen an der Traverse im Bereich der Schraubenköpfe vermieden. Die Widerlagerplatte verteilt diese punktuellen Lasten über die gesamte Anlagefläche an der Traverse.
Bei außerordentlich hoher Belastung des Verbindungsbereichs, beispielsweise bei einem Anprall oder Unfall, ist eine Ausführungsform der Erfindung bevorzugt, bei der sich die Drehzapfenplatte zusätzlich seitlich des Drehzapfens an der Unterseite der Traverse abstützt. Aufgrund geometrischer Verhältnisse kommt bei einem solchen Lastfall eine verbesserte Hebelwirkung zum Tragen, wodurch es möglich ist, selbst Beschleunigungskräfte in einer Größenordnung der fünffachen Erdbeschleunigung aufzufangen.
Damit bei einer solchen seitliche Abstützung die Drehzapfenplatte auch bei hohen Temperaturschwankungen noch funktionstüchtig bleibt, ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, die seitlichen zur Abstützung vorgesehenen Befestigungsbereiche schwimmend an der Unterseite der Traverse zu lagern. Eine hierzu bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht dafür die Verwendung von Abstandsbuchsen vor, die in Langlöchern an der Drehzapfenplatte und unter Zwischenschaltung einer Gleitschicht in die Drehzapfenplatte eingesetzt und von Befestigungsschrauben durchsetzt sind, die wiederum in die Unterseite der Traverse eingreifen.
Eine zusätzliche Fixierung der Drehzapfenplatte gegen eine Verschiebung in der Längsachse der Traverse erfolgt gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung durch die Anordnung von Sockelleisten entlang der längeren Seiten der Drehzapfenplatte. Vorteilhafterweise sind die Sockelleisten an die Unterseite der Traverse angegossen und gehen monolithisch in die Seitenanschläge über, so dass die aus Stahl bestehende Drehzapfenplatte möglichst klein gehalten werden kann mit dem weiteren Vorteil einer Gewichtsersparnis gegenüber bekannten Traversen.
Ein weiterer Grundgedanke der Erfindung besteht darin, Funktionskomponenten wie zum Beispiel die Schlingerdämpferkonsole oder die Seitenanschläge, die bei bekannten Traversen an der ebenen Unterseite der Traverse angeschraubt sind, nunmehr monolithisch an die Traverse anzugießen. Das bringt zunächst den beträchtlichen Vorteil, dass bei Ausbildung der Schlingerdämpferkonsole und/oder der Seitenanschläge als Hohlkörper, deren Hohlraum das von der Traverse zur Verfügung gestellte Luftvolumen für die Luftfederung ergänzt, was sich positiv auf die Fahrsicherheit und den Fahrkomfort eines Schienenfahrzeugs niederschlägt.
Im Hinblick auf den Anschluss der Schlingerdämpferkonsole an die Traverse erweist es sich zudem als vorteilhaft, dass Befestigungsmittel, die bei bekannten Traversen infolge ungünstiger Hebelverhältnisse hoch beansprucht waren, nunmehr aufgrund der monolithischen Ausbildung nicht mehr notwendig sind.
Ein weiterer Grundgedanke der Erfindung betrifft die Wanklager, deren bei bekannten Traversen zweiteilige Ausbildung mit horizontaler Trennung zu extrem hohen Materialspannungen im Übergangsbereich des Wanklagers zur Traverse geführt hat. Durch den erfindungsgemäßen Verlauf der Fügeflächen quer zur Ebene der Traversenunter- oder Traversenoberseite wird auf verblüffend einfache Weise ein vergrößerter Querschnitt zur Lasteinleitung der Lagerkräfte in die Traverse zur Verfügung gestellt, mit dem Ergebnis, dass Spannungsspitzen in diesem Bereich erheblich verringert auftreten.
Schließlich ist in einer erfindungsgemäßen Traverse noch ein weiterer Grundgedanke enthalten, dementsprechend die Gusskonturen in den Bereichen zwischen den Lagerflächen, der Drehzapfenplatte und den angegegossenen Schlingerdämpferkonsolen auf höherem Niveau ausgeführt sind als die Lagerflächen. Beispielsweise kann der Niveauunterschied zwischen den Lagerflächen und den erhöhten Bereichen 30 mm und mehr, vorzugsweise 50 mm und mehr betragen. Dies führt zunächst dazu, dass durch die damit vergrößerte Bauhöhe der Traverse Kräfte aufgrund größerer innerer Hebelwirkung besser aufgenommen und abgeleitet werden können. Dies ermöglicht den Entwurf von Traversen mit deutlich geringeren Wanddicken, was sich wiederum beim Gießen der Traverse als vorteilhaft herausstellt, da der fertige Aluminiumguss ein feineres Korngefüge aufweist und sich daher durch eine bessere Materialgüte auszeichnet.
Da sich die Oberflächenkontur auch an der den Hohlraum begrenzenden Innenseite der Traverse abzeichnet, wird mit den erhöhten Bereichen ein zusätzliches Luftvolumen für die Luftfederung geschaffen, das sich wie schon beschrieben vorteilhaft auf die Fahrsicherheit und den Fahrkomfort eines mit einer erfindungsgemäßen Traverse ausgestatteten Schienenfahrzeugs auswirkt. Gleichzeitig bilden die erhöhten Bereiche an der Unterseite der Traverse eine Umrandung für den Sitz der Luftfedern und sorgen so für eine verbesserte Abstützung und sicheren Sitz der Luftfedern an der Traverse.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Fig. 1 bis 10 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung offenbar werden, ohne die Erfindung jedoch darauf zu beschränken.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen:

Es zeigt

Fig. 1: eine Schrägansicht auf das Ende eines mit einer erfindungsgemäßen Traverse ausgestatteten Schienenfahrzeugs im Bereich des Drehgestells mit angedeutetem Wagenkasten,
Fig. 2: eine Schrägansicht auf die Unterseite einer erfindungsgemäßen Traverse,
Fig. 3: eine Unteransicht auf die in Fig. 2 dargestellte Traverse,
Fig. 4: eine Vorderansicht auf die in Fig. 2 dargestellte Traverse,
Fig. 5: eine Draufsicht auf die in Fig. 2 dargestellte Traverse,
Fig. 6: eine Seitenansicht auf die in Fig. 2 dargestellte Traverse,
Fig. 7: eine Schrägansicht auf die in ihrer Querachse geschnittene Traverse gemäß Fig. 2,
Fig. 8: einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Traverse entlang deren Querachse in größerem Maßstab,
Fig. 9: ein Detail des in Fig. 8 mit IX gekennzeichneten Bereichs und
Fig. 10: einen Teilschnitt durch eine erfindungsgemäße Traverse entlang der in Fig. 5 mit X - X angegebenen Linie.

Wege zur Ausführung der Erfindung und gewerbliche Verwertbarkeit:

Fig. 1 zeigt den Endbereich eines mit einer erfindungsgemäßen Traverse 1 ausgestatteten Schienenfahrzeugs 2, das im vorliegenden Beispiel von einem nicht angetriebenen Waggon gebildet ist. Das Schienenfahrzeug 2 umfasst einen in gestrichelter Darstellung angedeuteten Wagenkasten 3, an dessen Unterseite, die gegebenenfalls von einem Kastenuntergestell gebildet ist, eine erfindungsgemäße Traverse 1 starr befestigt ist. Die konkrete Ausbildung der erfindungsgemäßen Traverse 1 ist Gegenstand der Fig. 2 bis 10.
Weiter zeigt Fig. 1 ein als Drehgestell 4 ausgebildetes Fahrwerk mit zwei Radsätzen 5, die über Lenker 6 am Drehgestellrahmen 7 angelenkt und von einer Primärfederung gehalten sind. Der Drehgestellrahmen 7 besitzt zwei Längsträger 8, die über Kopfträger 9 starr miteinander verbunden sind. Zwischen den Kopfträgern 8 weist der Drehgestellrahmen 7 einen abgesenkten Bereich auf, wo sich seitlich der Drehgestellmitte jeweils eine gummibalgartige Luftfeder 9 sowie in der Drehgestellmitte eine Drehzapfenaufnahme befinden. Die Luftfedern 9 bilden die Hauptfederung des Schienenfahrzeugs 2 und sind über dir Traverse 1 direkt mit der zentralen Luftversorgung des Schienenfahrzeugs 2 verbunden.
Die Anlenkung des Wagenkastens 3 am Drehgestell 4 ist derart, dass ein Drehzapfen 11, der sich mittig aus der Unterseite der Traverse 1 in Richtung des Drehgestells 4 erstreckt, in die Drehzapfenaufnahme am Drehgestell 4 eingreift, um Brems- und Zugkräfte zwischen Drehgestell 4 und Wagenkasten 3 übertragen zu können, ohne dabei Relativbewegungen in Form von Dreh-, Hub-, Senk-, Wank- und Schlingerbewegungen zu behindern.
Zur Dämpfung der genannten Relativbewegungen zwischen dem Drehgestell 4 und dem Wagenkasten 3 sind, wie aus Fig. 1 ersichtlich, an beiden Seiten des Drehgestells 4 jeweils ein Schlingerdämpfer 12 und Wankdämpfer 13 angeordnet. Mit ihrem einen Ende sind sowohl der Schlingerdämpfer 12 als auch Wankdämpfer 13 jeweils gelenkig an eine an der Außenseite der Längsträger 8 des Drehgestellrahmens 7 angeordneten Konsole 14 angelenkt. Das andere Ende des Schlingerdämpfers 12 schließt gelenkig an einen Schlingerdämpferkopf 15 an, der fest auf einer aus der Unterseite der Traverse 1 hervorgehenden Schlingerdämpferkonsole 16 sitzt.
Die Anlenkung der beiden Wankdämpfer 13 erfolgt über eine Wanklagerstange 17, deren beidseitige Enden in fest an der Traverse 1 angeordneten Wanklagern 18 drehbar gelagert sind. Die Verbindung zwischen der Wanklagerstange 17 und den Wankdämpfern 13 erfolgt jeweils über einen Drehhebel 19, der drehfest auf der Wanklagerstange 17 sitzt und an dessen freies Ende der Wankdämpfer 23 anschließt.
Bei einer derartigen Anbindung eines Wagenkastens 3 an ein Drehgestell 4 werden also Brems- und Zugkräfte über den Drehzapfen 11 in das Drehgestell 4 eingeleitet, Kräfte aus einer Hub- und Senkbewegung über die Luftfedern 10, Kräfte aus einer Wankbewegung über die Wankdämpfer 13 und Kräfte aus einer Schlingerbewegung über die Schlingerdämpfer 14.
Der genauere Aufbau einer erfindungsgemäßen Traverse 1 ergibt sich aus den Fig. 2 bis 10, wobei in allen Darstellungen gleiche Merkmale gleiche Bezugszeichen tragen, selbst wenn diese unter den einzelnen Figuren nicht ausdrücklich beschrieben sind.
Die Traverse 1 besitzt eine Längsachse 20 und eine senkrecht dazu verlaufende Querachse 21. Die Traversenlängsseiten 22 verlaufen parallel zur Längsachse 20, die Traversenquerseiten 23 parallel zur Querachse 21. Die dem Wagenkasten 3 zugeordnete Oberseite trägt das Bezugszeichen 24, die dem Drehgestell 4 zugewandte Unterseite das Bezugszeichen 25. An der Oberseite 24 befindet sich entlang der Traversenquerseiten 23 jeweils eine Befestigungsfläche 26 zur starren Anbindung an den Wagenkasten 3. Auf der Unterseite 25 sind hingegen die Komponenten zur gelenkigen Anbindung an das Drehgestell 4 angeordnet. Im Inneren weist eine erfindungsgemäße Traverse 1 einen druckfesten Hohlraum auf, der von einer Vielzahl Verstärkungsrippen durchsetzt ist. Die Teilhohlräume zwischen den Verstärkungsrippen sind miteinander verbunden, bilden also ein kommunizierendes System, so dass die Luft den ganzen Hohlraum der Traverse 1 durchströmen kann.
Eine erste Baugruppe zur Übertragung der Brems- und Zugkräfte umfasst eine rechteckförmige, aus Stahl gefertigte Drehzapfenplatte 27, aus deren Unterseite 28 mittig und monolithisch der Drehzapfen 11 ragt, dessen Achse mit 29 bezeichnet ist. Der Drehzapfen 11 besitzt eine konische, sich zum freien Ende verjüngende Gestalt, mit dem er in die Drehzapfenaufnahme am Drehgestell 4 eingreift. Wie insbesondere aus Figur 8 hervorgeht, weist die gegenüberliegende Oberseite 30 der Drehzapfenplatte 27 einen monolithisch aus der Drehzapfenplatte 27 hervorgehenden koaxialen Ansatz 31 auf. Der Ansatz 31 ist gestuft ausgebildet mit einem ersten Längsabschnitt 32 größeren Durchmessers, dem eine erste Umfangsfläche 33 zugeordnet ist, und mit einem zweiten Längsabschnitt 43 geringeren Durchmessers mit einer zweiten Umfangsfläche 35. Durch den radialen Versatz zwischen der ersten Umfangsfläche 33 und zweiten Umfangsfläche 35 entsteht eine Ringschulter 36 am Ansatz 31. In der Stirnseite 37 des Ansatzes 31 sind auf einem zur Drehzapfenachse 29 konzentrischen Umfangskreis vier achsparallele Gewindebohrungen in einheitlichen Umfangsabstand und engem radialem Abstand zur Achse 29 eingebracht, in die später noch beschriebene Spannschrauben 47 eingreifen. Die sich diametral zum Drehzapfen 11 bzw. Ansatz 31 gegenüberliegenden Bereiche der Drehzapfenplatte 27 bilden Befestigungsabschnitte 38 und 39, in deren Randbereich jeweils drei Bohrungen 40 zur Aufnahme von Befestigungsmitteln angeordnet sind.
Zur formschlüssigen Aufnahme der Drehzapfenplatte 27 weist die Traverse 1 einen sich von der Oberseite 24 zur Unterseite 25 erstreckenden kreiszylindrischen Spannkanal 41 auf, dessen Innendurchmesser dem Außendurchmesser des zweiten Längsabschnitts 34 des Ansatzes 31 entspricht. In unmittelbarer Nähe zur Oberseite 24 und Unterseite 25 weitet sich der Spannkanal 41 auf einen größeren Durchmesser und bildet auf diese Weise einen zylindrischen aufgeweiteten ersten Längsabschnitt 42 und zweiten Längsabschnitt 43. Im Bereich des aufgeweiteten zweiten Längsabschnitts 43 entspricht der Innendurchmesser dem Außendurchmesser des ersten Längsabschnitts 38 des Ansatzes 31, so dass die Drehzapfenplatte 27 mit ihrem Ansatz 31 unter Beachtung der Wärmeausdehnung formschlüssig von dem Spannkanal 41 aufgenommen wird. Dabei legt sich die Ringschulter 36 des Ansatzes 31 unter Kontakt an eine durch den radialen Rücksprung des aufgeweiteten zweiten Längsabschnitts 43 gebildete Ringlagerfläche 43 an die Traverse 1 an. Eine spielfreie Lagerung an der Ringlagerfläche 43 ist dadurch gewährleistet, dass der erste Längsabschnitt 32 des Ansatzes 31 eine größere axiale Erstreckung aufweist als der aufgeweitete zweite Längsabschnitt 43, was dazu führt, dass die Befestigungsabschnitte 38 und 39 der Drehzapfenplatte 27 mit geringem lichtem Abstand zur Unterseite 25 der Traverse 1 verlaufen.
Der aufgeweitete erste Längsabschnitt 42 der Traverse 1 dient der formschlüssigen Aufnahme einer komplementär geformten Widerlagerplatte 45, die sich mit einem stummelförmigen koaxialen Ansatz 46 an ihrer Unterseite in den Spannkanal 41 hinein erstreckt. Die Widerlagerplatte 45 weist Durchgangsbohrungen auf, deren Lochbild dem der Gewindebohrungen in der Stirnfläche 37 des Ansatzes 1 entspricht. Mittels der Spannschrauben 47, die sich innerhalb des Spannkanals 41 in engem radialem Abstand um die Drehzapfenachse 29 gruppieren und sich mit ihren Schraubenköpfen an der Widerlagerplatte 45 abstützen, wird die Drehzapfenplatte 27 gegen die Traverse 1 gespannt.
Eine derartige Anbindung der Drehzapfenplatte 27 an die Traverse 1 konzentriert den Kraftübertragungsbereich auf einen kleinen Bereich um die Drehzapfenachse 29, wobei im Fahrbetrieb auftretende Kräfte quer zur Drehzapfenachse 29 durch den Formschluss von der ersten Umfangsfläche 33 und zweiten Umfangsfläche 35 auf die Traverse 1 übertragen und Kräfte in Richtung der Drehzapfenachse 29 von der Ringlagerfläche 44 bzw. den Schraubenbolzen 47 aufgenommen werden.
Die relative Lage der Drehzapfenplatte 27 zur Traverse 1 ist derart, dass die Befestigungsabschnitte 38 und 39 in der Querachse 21 der Traverse 1 ausgerichtet sind. Das hat den Vorteil, dass bei außerordentlicher Stoßbelastung, zum Beispiel bei einem Anprall oder Unfall, die Befestigungsabschnitte 38 und 39 zur Kraftabtragung beitragen. Um dabei Schäden an der Drehzapfenplatte 27 infolge der hohen auftretenden Sonderlasten, auch unter den Bedingungen der Tieftemperatureinflüsse zu vermeiden, sind die Befestigungsabschnitte 38, 39 schwimmend an der Traverse 1 befestigt, was bedeutet, dass eine Abstützung der Befestigungsabschnitte 38, 39 senkrecht zur Unterseite 25 der Traverse 1 gegeben ist, während Relativbewegungen der Drehzapfenplatte 27 gegenüber der Traverse 1 in der Ebene deren Unterseite 25 möglich sind.
Wie vor allem aus Figur 9 ersichtlich weisen zu diesem Zweck die Befestigungsabschnitte 38 und 39 eine Anzahl von geringfügig geformten Langlöchern 48 auf, deren Längserstreckungsrichtung in die Verschieberichtung weist. In die Langlöcher 48 sind Abstandsbuchsen 49 eingesetzt, deren Flansche 50 in dem lichten Abstand zwischen den Befestigungsabschnitten 38, 39 und der Unterseite 25 der Traverse 1 zu liegen kommen. Unter Zwischenfügen einer Unterlegscheibe 51 durchdringt eine Schraube 52 die Flanschbuchsen 49 und greift in eine Gewindebohrung 53 an der Unterseite der Traverse 1 ein. Der Schaft 54 der Flanschbuchse 49 ist geringfügig länger als die Dicke der Befestigungsabschnitte 38, 39. In dem auf diese Weise gebildeten Überstand des Flansches 50 und der Unterlegscheibe 51 zu den Befestigungsabschnitten 38, 39 ist jeweils eine Gleitschicht 55 eingefügt.
Zu beiden Seiten der Drehzapfenplatte 27 verlaufen parallel zur Querachse 21 der Traverse 1 Sockelleisten 56. Die Sockelleisten 56 gehen monolithisch aus der Unterseite 25 der Traverse 1 hervor und nehmen in dem dazwischen gebildeten Raum die Drehzapfenplatte 27 formschlüssig auf (Figuren 2, 3, 4 und10).
Im mittleren Bereich der Sockelleisten 56 auf Höhe des Drehzapfens 11 ist jeweils ein Seitenanschlag 57 monolithisch an die Sockelleiste 56 angegossen. Die beiden Seitenanschläge 57 erstrecken sich somit zu beiden Seiten des Drehzapfens 11 und parallel zu diesem aus der Unterseite 25 der Traverse 1 und sind auf diese Weise von der Drehzapfenplatte 27 getrennt. Wie insbesondere aus Fig. 10 hervorgeht, sind dabei die Seitenanschläge 57 ebenso wie die Traverse 1 als Hohlkörper ausgebildet, wobei die Hohlräume ineinander übergehen.
Im Bereich der beiden Traversenquerseiten 23 ist an die Unterseite 25 der Traverse 1 jeweils eine Schlingerdämpferkonsole 16 einstückig angegossen, mit einer breiten Basis, die sich zum freien Ende hin verjüngt und dort eine plane Lagerfläche 58 zur Befestigung eines Schlingerdämpferkopfes 15 zur Verfügung stellt. Die Schlingerdämpferkonsole 16 ist, vergleichbar dem Seitenanschlag 57, als Hohlkörper ausgebildet, wobei der Hohlraum der Traverse 1 und der Hohlraum der Schlingerdämpferkonsole 16 wiederum ineinander übergehen und einen Gesamthohlraum ergeben.
An den den Schlingerdämpferkonsolen 16 gegenüberliegenden Enden der Traversenquerseiten 23 ist jeweils ein Wanklager 18 angeordnet, in dem ein Ende der Wanklagerstange 17 drehbar gelagert ist. Das Wanklager 18 ist geteilt und umfasst einen an die Traverse 1 angegossenen Ansatz 59 mit einer ersten Lagerfläche, und eine lose Lagerschale 60 mit einer zweiten Lagerfläche, die zur Bildung des Wanklagers 18 mittels Schrauben gegen den Ansatz 59 gespannt ist. Aus Figur 6 ist erkennbar, dass dabei die Ebene 61 der Fügeflächen im Winkel α zu der von der Traverse 1 gebildeten Ebene verläuft. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel α 90°, kann aber auch in einem Bereich zwischen 60° und 120° liegen.
Die Traversenbereiche zwischen den Seitenanschlägen 57 und der Schlingerdämpferkonsole 16 und Wanklager 18 bilden jeweils Lagerflächen 62 für die Luftfedern 10. Die Lagerflächen 62 besitzen eine kreisförmige Gestalt und sind mit Anschlussöffnungen 63 zum Hohlraum der Traverse 1 versehen. Der zwischen den Lagerflächen 62 liegende Bereich der Traverse 1 ist gegenüber den Lagerflächen 62 erhöht ausgebildet, wodurch eine Umrandung 64 der Lagerflächen 62 entsteht. Im Inneren der Traverse 1 führen die erhöhten Bereiche zu einer Hohlraumvergrößerung.

Claims

Traverse (1) und Drehzapfenplatte (27) zur Anlenkung eines Wagenkastens (3) eines Schienenfahrzeugs (2) an dessen Drehgestell (4), wobei die Oberseite (24) der Traverse (1) mit dem Wagenkasten (3) verbindbar ist und auf der Unterseite (25) der Traverse (1) die Drehzapfenplatte (27) mit Drehzapfen (11) mittels Befestigungsmittel befestigt ist, wobei der Drehzapfen (11) zur Übertragung von Zug- und Bremskräften in einer Drehzapfenaufnahme am Drehgestell (4) beweglich gelagert ist, wobei die Drehzapfenplatte (27) an ihrer dem Drehzapfen (11) abgewandten Oberseite (30) einen koaxial zur Längsachse (29) des Drehzapfens (11) verlaufenden Ansatz (31) und die Traverse (1) an ihrer der Drehzapfenplatte (27) zugewandten Unterseite (25) eine zum Ansatz (31) komplementär geformte Ausnehmung (43) aufweist, in die die Drehzapfenplatte (27) mit dem Ansatz (31) axial einsteckbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass Befestigungsmittel (47) zum Spannen der Drehzapfenplatte (27) gegen die Traverse (1) in achsparalleler Lage um die Längsachse (29) des Drehzapfens (11) angeordnet und mit ihrem einen Ende in der Stirnfläche (37) des Ansatzes (31) verankert sind.
Traverse und Drehzapfenplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansatz (31) gestuft ist mit einem ersten Längsabschnitt (32) mit einer ersten Umfangsfläche (33) und mindestens einem zweiten Längsabschnitt (34) mit einer zweiten Umfangsfläche (35), wobei die erste Umfangsfläche (33) und die zweite Umfangsfläche (35) über eine normal zur Achse (29) verlaufende Ringschulter (36) verbunden sind.
Traverse und Drehzapfenplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Traverse (1) im Bereich der Befestigungsmittel einen von der Oberseite der Traverse (1) zur Ausnehmung (43) an der Unterseite der Traverse (1) durchgängigen Spannkanal (41) aufweist und die Befestigungsmittel (47) mit ihrem anderen Ende in einer sich an der Oberseite (24) der Traverse (1) abstützenden Widerlagerplatte (45) verankert sind.
Traverse und Drehzapfenplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Traverse (1) an ihrer Oberseite (24) im Bereich der Widerlagerplatte (45) eine zur Widerlagerplatte komplementär geformte Ausnehmung (42) aufweist.
Traverse und Drehzapfenplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Befestigungsmittel (47) innerhalb eines Umfangskreises um die Drehzapfenachse (29) angeordnet sind, dessen Durchmesser maximal 100 mm beträgt, vorzugsweise maximal 80 mm.
Traverse und Drehzapfenplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzapfenplatte (27) sich diametral zur Drehzapfenachse (29) gegenüberliegenden Befestigungsabschnitte (38, 39) zur Abstützung an der Traverse (1) aufweist.
Traverse und Drehzapfenplatte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzapfenplatte (27) derart an der Unterseite (25) der Traverse (1) angeordnet ist, dass die sich diametral gegenüberliegenden Befestigungsabschnitte (38, 39) jeweils im Bereich einer Traversenlängsseite (22) liegen.
Traverse und Drehzapfenplatte nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsabschnitte (38, 39) mittels Befestigungsmittel (52) schwimmend an der Traverse (1) gelagert sind, wobei die Befestigungsmittel (52) den jeweiligen Plattenabschnitt (38, 39) senkrecht zur Ebene der Drehzapfenplatte (27) halten und Bewegungen in der Ebene der Drehzapfenplatte (27) erlauben.
Traverse und Drehzapfenplatte nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel (52) von mindestens einer Schraube gebildet sind, die mit Spiel in der Ebene der Drehzapfenplatte (27) einen Befestigungsabschnitt (38, 39) durchsetzt.
Traverse und Drehzapfenplatte nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Schraube (52) in einer Abstandsbuchse (49) gehalten ist, wobei die Abstandsbuchse (49) in einem Gleitlager gegenüber dem Befestigungsabschnitt (38, 39) geführt ist.
Traverse und Drehzapfenplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Traverse (1) an ihrer Unterseite (25) zwei in Querrichtung der Traverse (1) parallel zueinander verlaufende leistenförmige Sockel (57) aufweist und die Drehzapfenplatte (27) formschlüssig zwischen den beiden Sockel (57) aufgenommen ist.
Traverse und Drehzapfenplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Konsole (16) und/oder der mindestens eine Seitenanschlag (57) monolithisch an die Traverse (1) angegossen sind, wobei die mindestens eine Konsole (16) und/oder der mindestens eine Seitenanschlag (57) als Hohlkörper ausgebildet sind und die Traverse (1) und die mindestens eine Konsole (16) und/oder der mindestens eine Seitenanschlag (57) einen Gesamthohlraum oder ein kommunizierendes Hohlraumsystem bilden .
Traverse und Drehzapfenplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Traverse (1) zumindest ein Wanklager (18) für einen zwischen Drehgestell (4) und Traverse (1) wirksamen Wankdämpfer (13) besitzt, das zur Aufnahme einer mit dem Wankdämpfer (13) gekoppelten Wanklagerstange (17) bestimmt ist, wobei das Wanklager (18) einen an der Traverse (1) angeordneten Ansatz (59) und eine in einer Anschlussebene (61) mit dem Ansatz (59) verbindbaren Lagerschale (60) umfasst, wobei die Anschlussebene (61) in einem Winkel α zur Ebene der Traverse (1) verläuft und der Winkel α in einem Bereich von 60° bis 120° liegt.
Traverse und Drehzapfenplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass seitlich der Drehzapfenplatte (27) Lagerflächen (62) für eine Hauptfederung vorgesehen sind, und wobei die Traverse (1) als Hohlkörper ausgebildet ist, wobei zumindest der zwischen den Lagerflächen (62) liegende Bereich der Traverse (1) gegenüber den Lagerflächen (62) abgesetzt ist, so dass die Lagerflächen (62) für die Hauptfederung in Vertiefungen liegen und dass der Hohlraum des Hohlkörpers im abgesetzten Bereich ein größere lichte Höhe zwischen Oberseite und Unterseite der Traverse (1) aufweist als im Bereich der Lagerflächen (62).
Traverse und Drehzapfenplatte nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerflächen (62) kreisförmig ausgebildet sind und sich der abgesetzte Bereich jeweils über mindestens ein Viertel, vorzugsweise über mindestens die Hälfte des Umfangs einer Lagerfläche (62) erstreckt.