EP3221203A1 - Fahrwerksrahmen für ein schienenfahrzeug - Google Patents

Fahrwerksrahmen für ein schienenfahrzeug

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Publication number
EP3221203A1
EP3221203A1 EP16706181.1A EP16706181A EP3221203A1 EP 3221203 A1 EP3221203 A1 EP 3221203A1 EP 16706181 A EP16706181 A EP 16706181A EP 3221203 A1 EP3221203 A1 EP 3221203A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
longitudinal
rib
chassis frame
frame according
web
Prior art date
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Granted
Application number
EP16706181.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3221203B1 (de
Inventor
Markus Hubmann
Radovan Seifried
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Mobility Austria GmbH
Original Assignee
Siemens AG Oesterreich
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG Oesterreich filed Critical Siemens AG Oesterreich
Publication of EP3221203A1 publication Critical patent/EP3221203A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3221203B1 publication Critical patent/EP3221203B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F1/00—Underframes
    • B61F1/08—Details
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
    • B61F5/50—Other details
    • B61F5/52—Bogie frames

Definitions

  • the invention relates to a chassis frame for a
  • the longitudinal carrier comprises a longitudinal member upper flange, a longitudinal member lower flange and a web
  • longitudinal member has a central portion in which side member upper flange and side member lower flange are arranged parallel to each other and in which
  • each side rail at least one wheel set guide bushing for connection with a wheel set leadership forms.
  • Bogies also called bogies
  • rail vehicles usually have two sets of wheels, which are guided on tracks, and are connected to car bodies of the rail vehicle.
  • An integral part of a chassis is a chassis frame to which the wheelsets, for example. Via a Radsatz Entry or a primary suspension and the car body eg. Via a secondary suspension and a device for power transmission are connected.
  • the power flows between the individual components run mainly on the chassis frame, which has a longitudinal direction and a transverse direction, wherein the longitudinal direction in
  • Transverse direction is normal to the longitudinal direction. Taking into account the criteria of lightweight construction, the weight of the chassis frame is reduced further and further.
  • Past formed usually box-shaped, so a top flange, a lower flange and side walls
  • I-beams are increasingly being implemented as an I-beam with an open profile, comprising a side member upper flange, a side member lower flange and a web connecting them.
  • Chassis frame so the resistance to deformation by lateral forces which act parallel to the transverse direction.
  • This task is accomplished by a chassis frame with the
  • the invention relates to a chassis frame for a
  • the longitudinal carrier comprises a longitudinal member upper flange, a longitudinal member lower flange and a web
  • longitudinal member has a central portion in which side member upper flange and side member lower flange are arranged parallel to each other and in which
  • each side rail at least one wheel set guide bushing for connection with a wheel set leadership forms.
  • At least one stiffening rib is arranged in the longitudinal member on both sides of the web, which extend on both sides of the web from the web in the transverse direction to the outside and are designed such that the power flow of the
  • Thrust forces and transverse forces act on the chassis frame mainly in the area of the wheel set guide bush in which the wheel forces, for example, from the rolling resistance and the transverse forces arising from the wheel-rail contact, are introduced from the wheelset guide into the chassis frame. There the forces essentially over the cross member to the
  • Car body or the other side member are transmitted, is the area of the longitudinal member between
  • stiffening ribs are now used to guide the power flow of the wheel set guide bushing in the cross member and thus to avoid in particular a high load on the web. To such a line of the
  • Cross member is connected.
  • stiffening ribs which protrude at a right angle to both sides of the web of this, so a significant increase in the shear stiffness and transverse stiffness of the chassis frame is achieved because the deformation ability of the side members is limited by the ribs.
  • the ribs themselves are usually designed as sheet metal parts, which do not protrude from the side rail but in the transverse direction at most to the outer edge of the side member upper belt or
  • the cross member is formed as a bent part and at least on the cross member upper flange and the cross member lower flange openings, wherein one of the openings at least 50% of the surface of the cross member upper belt or
  • Chassis allows the rib extends to that part of the cross member (ie either cross member upper flange or cross member lower flange), which has a greater shear stiffness, in other words to that part of the cross member
  • a further embodiment of a chassis frame according to the invention provides that the web as a plane of symmetry between each two stiffening ribs is used. As a result, a uniform stress distribution is achieved in the longitudinal member and in the ribs themselves, so that the stiffnesses are uniform on both sides of the web.
  • a first connection point at which the rib is connected to the Radsatz Equipmentsbuchse arranged on the cross member facing side of Radsatz Equipmentsbuchse. Since the forces acting on the Radsatz Equipmentsbuchse shear forces and shear forces are to be directed into the cross member, the cross member facing side of Radsatz Equipmentsbuchse is particularly well suited for connection with the ribs. Another reason for the arrangement of the first connection point is that the
  • Radsatz exitsbuchse has a longitudinal axis which is aligned parallel to the transverse direction and the Radficient Insertsbuchse over the entire width, so the dimension in the transverse direction of the longitudinal member or the
  • Longitudinal member upper straps or the longitudinal member Unetrgurts extends, forms an area on each side of the web, in which bridge and wheel set guide bushing form a right angle.
  • Embodiment variant of a chassis frame according to the invention provided that the first connection point is arranged in the region of Radsatz Equipmentsbuchse, which in
  • Seen longitudinally has the smallest distance to the cross member. Considering the projection of the side member in the transverse direction, it is usually the point where the first joint is formed to be that one
  • Point on the circumference of the Radsatz enclosuresbuchse which defines the maximum extent of Radsatzbuchse in the longitudinal direction and thus in a direction normal to the longitudinal direction and Transverse direction is centrally located on the circumference of the wheel set guide bushing.
  • Three-dimensional deflection of the forces as a cranked longitudinal member provides that the longitudinal member has at least one adjoining the central portion transition section in which longitudinal member upper flange and L josshari- lower flange include an acute angle with each other, and that the Radsatz Entrysbuchse in the transition section, in the region of the side member Untergurts, is arranged.
  • the transition between the central portion of the longitudinal member and a parallel to this end portion for receiving a primary suspension of the rail vehicle takes place via the transition section, which by the course of
  • the invention provides that a second connection point, at which the rib is connected to the longitudinal member and via which the power flow is conducted into the cross member, is arranged on the longitudinal member upper flange.
  • the connection with the longitudinal member upper flange via the second connection point represents a structurally simple connection of the rib to the longitudinal member.
  • the cross member upper flange has a greater shear stiffness than the Crossbeam bottom flange, so can the forces on the
  • the longitudinal member upper flange can be introduced directly into the cross member upper flange, so that the power flow is as short as possible and the higher loadable cross member upper flange absorbs a large part of the forces directly.
  • the design of the first and second connection point can be either as a non-positive connection
  • connection point For example, about screws or rivets, be formed, but preferably the connection point as
  • junctions usually the rib and are formed on sides of the rib of end edges of the rib.
  • the second connection point is arranged in the central portion of the longitudinal member upper belt. Since the central section of the
  • junction at the transition between the central portion and transition portion of the longitudinal member upper belt, preferably within a transition radius, is arranged. This transition is still very close to the cross member, so the Length of the power flow compared to a previously described arrangement of the second connection point is only slightly increased, however, the corresponding space for connecting the rib with the side member upper flange is present. It is particularly advantageous if the second connection point within a transition radius between the central portion and the transition portion of the side member Obergurts
  • Transition portion of the longitudinal member upper belt can be arranged.
  • the power flow is to extend mainly over the cross member lower flange, for example because it has a greater shear stiffness, such as through a smaller opening, than the cross member upper flange, so sees an alternative
  • the longitudinal beam lower belt usually has a larger dimension in the longitudinal direction than the longitudinal member upper flange, and thus only a part of the side member lower belt is connected to the cross member lower flange, provides a preferred variant of the alternative embodiment, that the second connection point in Area of the cross member at the
  • the rib has a fork and is connected both to the longitudinal member upper flange and to the longitudinal member lower flange.
  • a further embodiment of a chassis frame according to the invention provides that the projection of the rib in Transverse direction is a straight line. Under projection is in the
  • the two-dimensional line or figure which is reflected by the observation of the rib in a predetermined direction.
  • the projection of the rib in the transverse direction corresponds to the line representing the course of the rib in a side elevation.
  • the rib forms a continuous
  • a further alternative embodiment of a chassis frame according to the invention provides that the projection of the rib in
  • Transverse direction has a kink, which divides the rib into a first rib portion and a second rib portion. So can the first and the second
  • the kink can also be a rounded transition without a sharp edge.
  • the kink divides the rib in a ratio of between 1: 1 and 1: 2.
  • the kink is in any case in the middle third of the rib, in order to achieve a good voltage curve. It is also conceivable to provide more than one kink. It is also advantageous if the rib sections an obtuse angle, preferably between 175 ° and 120 °, preferred between 175 ° and 150 °. Due to the blunt transition between the two rib sections, a gentle deflection of the power flow is achieved
  • Variant variant of a chassis frame according to the invention in that the rib has a web facing the first longitudinal edge and a side facing away from the web second longitudinal edge, wherein the rib on the first longitudinal edge at least
  • the first and second connection point which are formed as end edges of the rib.
  • the first longitudinal edge can be either continuously or only partially connected to the web, wherein the
  • Connection preferably via one weld at the top and bottom of the rib takes place.
  • the projection of the second longitudinal edge in a direction normal to a plane spanned by the longitudinal direction and the transverse direction is a straight line.
  • the projection corresponds to the imaginary illustration of the outline of the rib in a plan view, ie seen from above or from below.
  • Chassis frame greatly increased, since the thus shaped rib strong the deformation capacity of the longitudinal member
  • the projection of the first longitudinal edge is not necessarily parallel to the projection of the second
  • the first connection point is preferably shorter in the transverse direction than the second one
  • the longitudinal member itself may be subjected to distortion about its longitudinal axis by a torsional moment or by a force forming a torsional moment, a rectilinear second longitudinal edge results in a torsion moment
  • a further alternative embodiment variant of the invention provides that the projection of the second longitudinal edge in a direction normal to a plane spanned by the longitudinal direction and transverse direction is curved at least in sections and preferably forms the shape of an ellipse.
  • the curvature sets a favorable stress profile in the rib, wherein the curvature is preferably formed at least in the middle third of the rib.
  • a further particularly preferred embodiment of the invention provides that the rib has a constriction in the region of the second longitudinal edge. Due to the constriction or even waisting of the rib in the transverse direction,
  • the constriction is formed such that the width of the rib in the transverse direction in the region of the maximum of the constriction between 15% and 50%, preferably between 20% and 35%, the maximum width of the rib in the transverse direction.
  • Fig. 1 is an axonometric view of a device according to the invention
  • Fig. Figure 2 is a side view of the chassis frame
  • Fig. 3 is a partial view of a supervision of a
  • Chassis frame with transparent side rail upper flange Chassis frame with transparent side rail upper flange
  • Fig. 4 is a detail of a rib in FIG.
  • Fig. 5 is an axonometric view of the rib.
  • FIG. 1 shows a three-dimensional representation of a
  • Embodiment of a chassis frame according to the invention for a rail vehicle This includes two
  • the longitudinal members 1 are formed as I-beam and thus have a longitudinal member upper flange 3, a longitudinal beam lower flange 4 and the two symmetrically connecting web 5 on.
  • a cranked shape of the longitudinal member 1 is given by the fact that this is a central portion 8 and, respectively in the longitudinal direction 6 before and behind the
  • the cross member 2 is formed in the present embodiment as a one-piece box-shaped bent part, which on the cross member lower flange 22 two together
  • Transverse forces are introduced into the chassis frame, are to achieve a predetermined shear stiffness or
  • FIG. 2 shows a side view of the chassis frame, in which essentially the longitudinal member 1 can be seen. It is easy to see that the
  • Central portion 8 of the longitudinal member 1 approximately has the shape of a parallelogram, since the central portion 8a of the longitudinal member upper belt 3 is shorter than that
  • the wheel set guide bushing 10 is in the transition section 9, more precisely in the transition section 9b of the side member lower belt 4, arranged and connects to the side member lower flange 4 at.
  • a first connection point 12, which connects the rib 11 with the Radsatz enclosuresbuchse 10, is arranged at that point of the Radsatz Entrysbuchse 10, which is the cross member 2 closest. In other words, the first one
  • junction 12 so in a height direction, which is defined by the normal vector of the longitudinal direction 6 and transverse direction 7, arranged centrally on the circumference of Radsatz Entrysbuchse 10, since this has the largest extension in the longitudinal direction 6 in the middle and so is the cross member 2 closest.
  • the first connection point 12 can also start at another point of the wheelset guide bushing 10,
  • Junction 12 is disposed on the cross member 2 side facing the Radsatz Fromsbuchse 10 to accommodate the thrust forces can.
  • a second connection point 13, which connects the rib 11 with the longitudinal member upper flange 3, is on the longitudinal member upper flange 3 in the region of the transition between the
  • junction 13 is arranged on the longitudinal member upper flange 3 or the rib 11 is connected at the second connection point 13 with the longitudinal member upper flange 3.
  • Cross member lower flange 22 and cross member upper flange 21 have the same shear stiffness or that the shear stiffness of the cross member lower flange 22 is greater, is provided in alternative embodiments, not shown, that the second connection point 13 in the central portion 8b of
  • connection is arranged with the cross member 2.
  • FIG. 3 shows a top view of the chassis frame, wherein the side member upper flange 3 is shown to be transparent in order to simplify the representation of the ribs 11.
  • first and second connection points 12, 13 are formed by end edges of the ribs 11, wherein the second ones are formed by end edges of the ribs 11
  • connection points 13 seen in the transverse direction 7 extend further outward than the first connection points 12. Between the connection points 12,13, the ribs 11 thereby have a constriction 20. In order to connect the ribs 11 at the connection points 12,13 with the longitudinal member 1, welds are provided.
  • FIG. 4 shows a rib 11 in detail, wherein it can be seen in particular that the rib 11 has a kink 15.
  • This side view which is a view in the transverse direction 7 corresponds, therefore, shows a projection of the rib 11, in which the kink 15 is clearly visible.
  • the kink 15 divides the rib 11 into a first rib portion 16 and a second rib portion 17, wherein the
  • Transverse direction 7 enclose an angle of about 170 ° with each other.
  • the angle, which includes the first rib portion 16 with the longitudinal direction 6, is about 20 °, whereas the acute angle between the second
  • Side member upper belt 3 is about 60 °.
  • the kink 15 divides the rib 11 while in the middle third of the rib 11, in the present case to approximately equal parts and is provided with a rounding to a cheaper
  • the projection of the rib 11 in the transverse direction 7 is a straight line to the manufacture and assembly of the rib 11 further
  • FIG. 5 shows a three-dimensional representation of a
  • Rib 11 shown without chassis frame. It can be seen particularly clearly that the outline of the rib 11 on the one hand in the longitudinal direction 6 by the connecting points 12,13 forming end edges and on the other hand in the transverse direction 7 by a first longitudinal edge 18 which rests in the installed state on the web 5, and on the first Longitudinal edge 18 opposite side is formed by a second longitudinal edge 19.
  • the first longitudinal edge 18 is made up of two straight sections in the region of the two
  • Longitudinal direction 6 is aligned and thus rests along the entire first longitudinal edge 18 on the web 5.
  • the rib 11 is connected to the web 5 via two connecting welds along the entire length of the first longitudinal edge 18th connected, which connecting welds on the top or bottom of the rib 11 extend.
  • the second longitudinal edge sits in this
  • the constriction 20 is designed so that the minimum of the width of the rib 11 in
  • Width direction 7 is in the region of the bend 15 and the
  • Constriction occupies about 45% of the theoretical area of the rib 11 between the first longitudinal edge 18 and the straight portions of the second longitudinal edge 19. It goes without saying that this design of the rib also in one

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Body Structure For Vehicles (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft Fahrwerksrahmen für ein Schienenfahrzeug mit - zwei Längsträgern (1) welche als I-Träger ausgebildet sind, wobei der Längsträger (1) einen Längsträger-Obergurt (3), einen Längsträger-Untergurt (4) sowie einen Steg (5) umfasst, - einem kastenförmigen Querträger (2) welcher die beiden Längsträger (1) miteinander verbindet, wobei der Längsträger (1) einen Zentralabschnitt (8) aufweist in welchem der Längsträger (1) mit dem Querträger (2) verbunden ist, wobei jeder Längsträger (1) zumindest eine Radsatzführungsbuchse (10) zur Verbindung mit einer Radsatzführung ausbildet. Um die Schubsteifigkeit und Quersteifigkeit des Fahrwerksrahmens zu erhöhen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass auf beiden Seiten des Stegs (5) zumindest eine versteifende Rippe (11) im Längsträger (1) angeordnet ist, welche sich auf beiden Seiten des Stegs (5) vom Steg (5) in Querrichtung (7) nach außen erstrecken und derart gestaltet sind, dass der Kraftfluss von der Radsatzführungsbuchse (10) in den Querträger (2) geleitet wird.

Description

Beschreibung
Fahrwerksrahmen für ein Schienenfahrzeug Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Fahrwerksrahmen für ein
Schienenfahrzeug mit
- zwei Längsträgern welche sich parallel zu einer
Längsrichtung erstrecken und als I-Träger ausgebildet sind, wobei der Längsträger einen Längsträger-Obergurt, einen Längsträger-Untergurt sowie einen Steg umfasst,
- einem kastenförmigen Querträger welcher sich normal zur Längsrichtung parallel zu einer Querrichtung erstreckt und die beiden Längsträger miteinander verbindet,
wobei der Längsträger einen Zentralabschnitt aufweist in welchem Längsträger-Obergurt und Längsträger-Untergurt parallel zueinander angeordnet sind und in welchem der
Längsträger mit dem Querträger verbunden ist,
wobei jeder Längsträger zumindest eine Radsatz führungsbuchse zur Verbindung mit einer Radsatz führung ausbildet.
Stand der Technik
Fahrwerke, auch Drehgestelle genannt, von Schienenfahrzeugen weisen in der Regel zwei Radsätze auf, welche auf Gleisen geführt sind, und sind mit Wagenkästen des Schienenfahrzeuges verbunden. Ein wesentlicher Bestandteil eines Fahrwerks ist ein Fahrwerksrahmen, an welchem die Radsätze bspw. über eine Radsatzführung bzw. eine Primärfederung und der Wagenkasten bspw. über eine Sekundärfederung und eine Vorrichtung zur Kraftübertragung angebunden sind. Die Kraftflüsse zwischen den einzelnen Komponenten verlaufen dabei hauptsächlich über den Fahrwerksrahmen, welcher eine Längsrichtung und eine Querrichtung aufweist, wobei die Längsrichtung in
Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs weist und die
Querrichtung normal zu der Längsrichtung steht. Unter Berücksichtigung der Kriterien des Leichtbaus, wird das Gewicht des Fahrwerksrahmens dabei immer weiter reduziert. Die Längsträger des Fahrwerksrahmens, welche in der
Vergangenheit in der Regel kastenförmig ausgebildet waren, also einen Obergurt, einen Untergurt und Seitenwände
umfassten, werden in zunehmendem Maße als I-Träger mit offenem Profil ausgeführt, umfassend einen Längsträger- Obergurt, einen Längsträger-Untergurt und einen diese verbindenden Steg. Obwohl durch die Verwendung von I-Trägern als Längsträger eine gewünschte Verringerung der Verwinde- Steifigkeit des Fahrwerkrahmens, also ein verringerter
Widerstand gegen Verdrillung um eine parallel zur
Querrichtung verlaufende Querachse des Querträgers, erreicht wird, ergeben sich Nachteile im Hinblick auf die
Schubsteifigkeit des Fahrwerksrahmens, also dem Widerstand gegen Verformungen durch Schubkräfte welche parallel zur Längsrichtung wirken, und die Quersteifigkeit des
Fahrwerksrahmens, also den Widerstand gegen Verformungen durch Querkräfte welche parallel zur Querrichtung wirken.
Insbesondere wenn die Radsatzführung über eine im Längsträger angeordnete Radsatzführungsbuchse am Längsträger angebunden ist und damit hohe Schubkräfte und Querkräfte auf die
Längsträger, welcher im Bereich des Stegs belastet wird, bzw. den gesamten Fahrwerksrahmen wirken, ist nach dem Stand der Technik nur die Überdimensionierung der Längsträger durch hohe Wandstärken bekannt, sodass die Gewichtseinsparungen und die Verringerung der Verwinde-Steifigkeit dadurch konstruktiv begrenzt sind.
Aufgabe der Erfindung Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden und einen Fahrwerksrahmen vorzuschlagen, welcher eine Verringerung des Gewichts sowie eine Reduktion der Verwinde-Steifigkeit des Fahrwerksrahmens erlaubt und gleichzeitig die konstruktiven Vorgaben in Bezug auf die Schubsteifigkeit und die Quersteifigkeit erfüllt.
Darstellung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch einen Fahrwerksrahmen mit den
Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen
abhängigen Ansprüchen definiert.
Die Erfindung betrifft einen Fahrwerksrahmen für ein
Schienenfahrzeug mit
- zwei Längsträgern welche sich parallel zu einer
Längsrichtung erstrecken und als I-Träger ausgebildet sind, wobei der Längsträger einen Längsträger-Obergurt, einen Längsträger-Untergurt sowie einen Steg umfasst,
- einem kastenförmigen Querträger welcher sich normal zur Längsrichtung parallel zu einer Querrichtung erstreckt und die beiden Längsträger miteinander verbindet,
wobei der Längsträger einen Zentralabschnitt aufweist in welchem Längsträger-Obergurt und Längsträger-Untergurt parallel zueinander angeordnet sind und in welchem der
Längsträger mit dem Querträger verbunden ist,
wobei jeder Längsträger zumindest eine Radsatz führungsbuchse zur Verbindung mit einer Radsatz führung ausbildet.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass auf beiden Seiten des Stegs zumindest eine versteifende Rippe im Längsträger angeordnet ist, welche sich auf beiden Seiten des Stegs vom Steg in Querrichtung nach außen erstrecken und derart gestaltet sind, dass der Kraftfluss von der
Radsatzführungsbuchse in den Querträger geleitet wird.
Schubkräfte und Querkräfte wirken auf den Fahrwerksrahmen hauptsächlich im Bereich der Radsatzführungsbuchse, in welcher die Radkräfte, bspw. aus dem Rollwiderstand und den auftretenden Querkräften aus dem Rad-Schiene-Kontakt, aus der Radsatzführung in den Fahrwerksrahmen eingeleitet werden. Da die Kräfte im Wesentlichen über den Querträger an den
Wagenkasten bzw. den jeweils anderen Längsträger übertragen werden, ist der Bereich des Längsträgers, der zwischen
Radsatzführungsbuchse und Querträger angeordnet ist,
besonders hoch belastet. Die versteifenden Rippen dienen nun dazu, den Kraftfluss von der Radsatz führungsbuchse in den Querträger zu leiten und so insbesondere eine hohe Belastung des Stegs zu vermeiden. Um eine derartige Leitung des
Kraftflusses zu erreichen verlaufen die Rippen von einem Bereich des Längsträgers in dem die Radsatzführungsbuchse angeordnet ist in einen Bereich, bspw. den Zentralabschnitt, des Längsträgers in welchem der Längsträger mit dem
Querträger verbunden ist. Durch die versteifenden Rippen, welche in einem rechten Winkel zu beiden Seiten des Stegs von diesem abstehen, wird also eine signifikante Steigerung der Schubsteifigkeit und Quersteifigkeit des Fahrwerksrahmens erreicht, da die Verformungs-Fähigkeit der Längsträger durch die Rippen eingeschränkt ist. Die Rippen selbst sind dabei in der Regel als Blechteile gestaltet, welche nicht aus dem Längsträger herausragen sondern sich in Querrichtung maximal bis zur Außenkante des Längsträger-Obergurts bzw.
Längsträger-Untergurts erstrecken .
In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist dabei
vorgesehen, dass der Querträger als ein Biegeteil ausgebildet ist und zumindest am Querträger-Obergurt und am Querträger- Untergurt Öffnungen aufweist, wobei eine der Öffnungen zumindest 50% der Fläche des Querträger-Obergurts bzw.
Querträger-Untergurts einnimmt. Da diese Konstruktion eine weitere Reduktion der Verwinde-Steifigkeit des
Fahrwerksrahmens ermöglicht, verläuft die Rippe zu jenem Teil des Querträgers (also entweder Querträger-Obergurt oder Querträger-Untergurt) , der eine größere Schubsteifigkeit aufweist, also in anderen Worten zu jenem Teil des
Querträgers, der die kleinere Öffnung aufweist.
Eine weitere Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Fahrwerksrahmens sieht vor, dass der Steg als Symmetrieebene zwischen je zwei versteifenden Rippen dient. Dadurch wird eine gleichmäßige Spannungsverteilung im Längsträger und in den Rippen selbst erreicht, sodass die Steifigkeiten auf beiden Seiten des Stegs gleichförmig ausgebildet sind.
Um die Kräfte aus der Radsatzführung effektiv aufnehmen zu können, ist in einer weiteren Ausführungsvariante der
Erfindung eine erste Verbindungsstelle, an welcher die Rippe mit der Radsatzführungsbuchse verbunden ist, auf der dem Querträger zugewandten Seite der Radsatzführungsbuchse angeordnet. Da die auf die Radsatzführungsbuchse wirkenden Schubkräfte und Querkräfte in den Querträger geleitet werden sollen, eignet sich die dem Querträger zugewandte Seite der Radsatzführungsbuchse besonders gut zur Verbindung mit den Rippen. Ein weiterer Grund für die derartige Anordnung der ersten Verbindungsstelle liegt darin, dass die
Radsatzführungsbuchse eine Längsachse aufweist, welche parallel zur Querrichtung ausgerichtet ist und sich die Radsatzführungsbuchse über die gesamte Breite, also der Abmessung in Querrichtung, des Längsträgers bzw. des
Längsträger-Obergurts oder des Längsträger-Unetrgurts erstreckt, bildet sich ein Bereich auf jeder Seite des Stegs aus, in welchem Steg und Radsatz führungsbuchse einen rechten Winkel einschließen.
Da die Hauptbelastung durch Schubkräfte in dem Bereich der Radsatzführungsbuchse wirkt, welche dem Querträger am nächsten ist, ist gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Fahrwerkrahmens vorgesehen, dass die erste Verbindungsstelle in dem Bereich der Radsatzführungsbuchse angeordnet ist, welcher in
Längsrichtung gesehen den geringsten Abstand zum Querträger aufweist. Betrachtet man die Projektion des Längsträgers in Querrichtung, handelt es sich üblicher Weise bei dem Punkt an dem die erste Verbindungsstelle ausgebildet ist, um jenen
Punkt am Umfang der Radsatzführungsbuchse, der die maximale Erstreckung der Radsatzbuchse in Längsrichtung definiert und somit in einer Richtung normal zu Längsrichtung und Querrichtung mittig am Umfang der Radsatz führungsbuchse angeordnet ist.
Eine vorteilhafte Gestaltung des Längsträgers zur
dreidimensionalen Umlenkung der Kräfte als ein gekröpfter Längsträger sieht vor, dass der Längsträger zumindest einen an den Zentralabschnitt anschließenden Übergangsabschnitt aufweist, in welchem Längsträger-Obergurt und Längsträger- Untergurt einen spitzen Winkel miteinander einschließen, und dass die Radsatzführungsbuchse im Übergangsabschnitt, im Bereich des Längsträger-Untergurts, angeordnet ist. Der Übergang zwischen dem Zentralabschnitt des Längsträgers und einem zu diesem parallelen Endabschnitt zur Aufnahme einer Primärfederung des Schienenfahrzeuges erfolgt dabei über den Übergangsabschnitt, welcher durch den Verlauf von
Längsträger-Obergurt und Längsträger-Untergurt bestimmt wird. Da jedoch Längsträger-Obergurt und Längsträger-Untergurt im Übergangsabschnitt nicht parallel zueinander verlaufen beginnt der Übergangsabschnitt des Längsträger-Untergurts in Längsrichtung gesehen an einem anderen Punkt als der des Längsträger-Obergurts. Um die Schubkräfte effektiv in den Fahrwerksrahmen einzuleiten, ist die Radsatzführungsbuchse dabei nahe am Längsträger-Untergurt im Übergangsabschnitt des Längsträgers angeordnet, sodass eine einfache Anbindung der Radsatzführung über die Radsatzführungsbuchse bzw. eines Radsatzlagers über die Primärfederung am Längsträger, beispielsweise an einem am Endabschnitt angeordneten
Federtopf möglich ist. Gemäß einer weiteren bevorzugte Ausführungsvariante der
Erfindung ist vorgesehen, dass eine zweite Verbindungsstelle, an welcher die Rippe mit dem Längsträger verbunden ist und über welche der Kraftfluss in den Querträger geleitet wird, am Längsträger-Obergurt angeordnet ist. Die Verbindung mit dem Längsträger-Obergurt über die zweite Verbindungsstelle stellt dabei eine konstruktiv einfache Anbindung der Rippe an den Längsträger dar. Insbesondere wenn der Querträger- Obergurt eine größere Schubsteifigkeit aufweist, als der Querträger-Untergurt, können so die Kräfte über den
Längsträger-Obergurt direkt in den Querträger-Obergurt eingeleitet werden, sodass der Kraftfluss möglichst kurz ist und der höher belastbare Querträger-Obergurt einen Großteil der Kräfte direkt aufnimmt.
Die Gestaltung der ersten und zweiten Verbindungsstelle kann dabei entweder als eine kraftschlüssige Verbindung,
beispielsweise über Schrauben oder Nieten, ausgebildet sein, vorzugsweise ist die Verbindungsstelle jedoch als
formschlüssige Verbindung, insbesondere als Schweißnaht, zwischen Rippe und dem jeweiligen die Verbindungsstelle ausbildenden Element ausgebildet. Dabei begrenzen die
Verbindungsstellen in der Regel die Rippe und werden auf Seiten der Rippe von Stirnkanten der Rippe ausgebildet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Fahrwerksrahmens ist vorgesehen, dass die zweite Verbindungsstelle im Zentralabschnitt des Längsträger- Obergurts angeordnet ist. Da der Zentralabschnitt des
Längsträger-Obergurts mit dem Querträger-Obergurt verbunden ist, ist durch eine derartige Anordnung der zweiten
Verbindungsstelle die Kraftübertragung zwischen Rippe und Querträger besonders einfach bewerkstelligbar, da der
Kraftfluss der Rippe über den Zentralabschnitt des
Längsträger-Obergurts direkt in den Querträger-Obergurt eingeleitet wird.
Da jedoch der Zentralabschnitt des Längsträger-Obergurts zumeist vollständig zur Verbindung des Längsträgers mit dem Querträger ausgebildet ist und somit kein Bauraum vorhanden ist, an dem die Rippe direkt in den Zentralabschnitt
einmünden könnte, sieht eine besonders bevorzugte
Ausführungsvariante der Erfindung vor, dass die zweite
Verbindungsstelle am Übergang zwischen Zentralabschnitt und Übergangsabschnitt des Längsträger-Obergurts, vorzugsweise innerhalb eines Übergangsradius, angeordnet ist. Dieser Übergang ist immer noch sehr nahe am Querträger, sodass die Länge des Kraftflusses gegenüber einer zuvor beschriebenen Anordnung der zweiten Verbindungstelle nur geringfügig erhöht ist, jedoch ist der entsprechende Bauraum zur Verbindung der Rippe mit dem Längsträger-Obergurt vorhanden. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die zweite Verbindungsstelle innerhalb eines Übergangsradius zwischen dem Zentralabschnitt und dem Übergangsabschnitt des Längsträger-Obergurts
angeordnet ist, da die Rippe damit diesen hochbelasteten Übergangsabschnitt, an dem dreidimensionale Kraftumlenkungen stattfinden, zusätzlich abstützt. Es versteht sich dabei von selbst, dass die zweite Verbindungsstelle auch im an den Übergangsradius anschließenden Bereich des
Übergangsabschnitts des Längsträger-Obergurts angeordnet sein kann .
Wenn der Kraftfluss hauptsächlich über den Querträger- Untergurt verlaufen soll, beispielsweise weil er eine größere Schubsteifigkeit aufweist, etwa durch eine kleinere Öffnung, als der Querträger-Obergurt, so sieht eine alternative
Ausführungsvariante der Erfindung vor, dass die zweite
Verbindungsstelle am Längsträger-Untergurt im
Zentralabschnitt des Längsträger-Untergurts angeordnet ist.
Da der Längsträger-Untergurt üblicher Weise in Längsrichtung eine größere Abmessung aufweist als der Längsträger-Obergurt, und damit nur ein Teil des Längsträger-Untergurts mit dem Querträger-Untergurt verbunden ist, sieht eine bevorzugte Variante der alternativen Ausführungsvariante vor, dass die zweite Verbindungsstelle im Bereich des Querträgers am
Längsträger-Untergurt angeordnet ist. Somit wird wieder sichergestellt, dass der Kraftfluss möglichst direkt von der Rippe in den Querträger geleitet wird. In weiteren
alternativen Ausführungsvarianten weist die Rippe dabei eine Gabelung auf und ist sowohl mit dem Längsträger-Obergurt als auch mit dem Längsträger-Untergurt verbunden.
Eine weitere Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Fahrwerkrahmens sieht vor, dass die Projektion der Rippe in Querrichtung eine Gerade ist. Unter Projektion wird im
Weiteren, wie weitläufig bekannt, jene zweidimensionale Linie bzw. Figur verstanden, welche sich durch die Betrachtung der Rippe in einer vorgegebenen Richtung abbildet. In anderen Worten entspricht die Projektion der Rippe in Querrichtung jener Linie die den Verlauf der Rippe in einem Seitenriss darstellt. Damit bildet die Rippe eine durchgehende
Oberfläche aus und ist fertigungstechnisch besonders günstig herstellbar .
Da die versteifenden Rippen im Bereich der ersten
Verbindungsstelle einen möglichst flachen Winkel, zwischen 1° und 30°, vorzugsweise zwischen 5° und 25°, mit der
Längsrichtung einschließen sollen und gleichzeitig der Winkel an der zweiten Verbindungsstelle zwischen Rippe und
Längsträger-Obergurt bzw. Längsträger-Untergurt nicht zu spitz sein darf, um die Schubkräfte gut aufnehmen und übertragen zu können, ist eine gerade Projektion teilweise konstruktiv nicht erreichbar. Daher sieht eine weitere alternative Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Fahrwerkrahmens vor, dass die Projektion der Rippe in
Querrichtung einen Knick aufweist, welcher die Rippe in einen ersten Rippenabschnitt und einen zweiten Rippenabschnitt unterteilt. So können die erste und die zweite
Verbindungsstelle an die jeweils notwendigen Winkelbereiche angepasst werden, da durch den Knick der benötigte
konstruktive Freiraum geschaffen wird. Beim Knick kann es sich ebenso um einen verrundeten Übergang ohne scharfe Kante handeln .
In einer bevorzugten Variante der weiteren alternativen Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass der der Knick die Rippe in einem Verhältnis von zwischen 1:1 und 1:2 teilt. Der Knick liegt dabei jedenfalls im mittleren Drittel der Rippe, um einen guten Spannungsverlauf zu erreichen. Es ist dabei auch denkbar mehr als einen Knick vorzusehen. Ebenfalls ist es vorteilhaft, wenn die Rippenabschnitte einen stumpfen Winkel, vorzugsweise zwischen 175° und 120°, bevorzugt zwischen 175° und 150°, einschließen. Durch den stumpfen Übergang zwischen den beiden Rippenabschnitten wird eine sanfte Umlenkung des Kraftflusses erreicht und werden
Spannungsspitzen im Knick weitest gehend vermieden.
Um die Rippe mit dem Steg zu verbinden, vorzugsweise zu verschweißen, sieht eine besonders bevorzugte
Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Fahrwerkrahmens vor, dass die Rippe eine dem Steg zugewandte erste Längskante und eine vom Steg abgewandte zweite Längskante aufweist, wobei die Rippe an der ersten Längskante zumindest
abschnittsweise mit dem Steg verbunden ist. Der Umriss der Rippe wird dabei also durch die beiden Längskanten in
Querrichtung begrenzt, normal zur Querrichtung ist der Umriss der Rippe durch die erste und zweite Verbindungsstelle begrenzt, welche als Stirnkanten der Rippe ausgebildet sind. Die erste Längskante kann ist dabei entweder durchgehend oder nur abschnittsweise mit dem Steg verbunden, wobei die
Verbindung vorzugsweise über je eine Schweißnaht an Oberseite und Unterseite der Rippe erfolgt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist die Projektion der zweiten Längskante in einer Richtung normal zu einer durch Längsrichtung und Querrichtung aufgespannten Ebene eine Gerade. Die Projektion entspricht dabei der gedachten Abbildung des Umrisses der Rippe in einem Grundriss, also von oben bzw. von unten gesehen. Dadurch wird die Schubsteifigkeit und die Quersteifigkeit des Längsträgers und damit auch die entsprechenden Steifigkeiten des
Fahrwerksrahmens stark erhöht, da die derart gestaltete Rippe die Verformungungsfähigkeit des Längsträgers stark
einschränkt. Die Projektion der ersten Längskante ist dabei nicht zwingend parallel zur Projektion der zweiten
Längskante. Bevorzugt ist die erste Verbindungsstelle in Querrichtung gemessen kürzer als die zweite
Verbindungsstelle, weshalb die Verlängerungen der
Projektionen der Längskanten einen spitzen Winkel
einschließen . Da der Längsträger selbst um seine Längsachse durch ein Torsionsmoment bzw. durch eine ein Torsionsmoment ausbildende Kraft einer Verwindung unterzogen sein kann, führt eine geradlinige zweite Längskante dazu, dass eine
Verbindungsschweißnaht zwischen erster Längskante und Steg im mittleren Drittel der Rippe besonders stark belastet wird, da das I-Profil des Längsträgers in diesem Bereich besonders stark verwunden ist. Um die Schweißnaht zu entlasten, sieht eine weitere alternative Ausführungsvariante der Erfindung vor, dass die Projektion der zweiten Längskante in einer Richtung normal zu einer durch Längsrichtung und Querrichtung aufgespannten Ebene zumindest abschnittsweise gekrümmt ist und vorzugsweise die Form einer Ellipse ausbildet. Durch die Krümmung wird dabei ein günstiger Spannungsverlauf in der Rippe eingestellt, wobei die Krümmung vorzugsweise zumindest im mittleren Drittel der Rippe ausgebildet ist.
Eine weitere besonders bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass die Rippe im Bereich der zweiten Längskante eine Einschnürung aufweist. Durch die Einschnürung oder auch Taillierung der Rippe in Querrichtung,
beispielsweise durch eine abschnittsweise Krümmung der zweiten Längskante, wird ebenfalls die Reduktion der
Belastung der Verbindungsschweißnaht erreicht. Vorteilhaft ist es dabei, wenn die Einschnürung derart ausgebildet ist, dass die Breite der Rippe in Querrichtung im Bereich des Maximums der Einschnürung zwischen 15% und 50%, bevorzugt zwischen 20% und 35%, der maximalen Breite der Rippe in Querrichtung liegt .
Kurzbeschreibung der Figuren
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im nachfolgenden Teil der Beschreibung auf die Figuren Bezug genommen, aus der weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Einzelheiten und
Weiterbildungen der Erfindung zu entnehmen sind. Die Figuren sind als beispielhaft zu verstehen und sollen den
Erfindungscharakter zwar darlegen, ihn aber keinesfalls einengen oder gar abschließend wiedergeben. Es zeigen:
Fig . 1 eine axonometrische Ansicht eines erfindungsgemäßen
Fahrwerkrahmens ;
Fig . 2 eine Seitenansicht des Fahrwerkrahmens;
Fig . 3 eine Teildarstellung einer Aufsicht eines
Fahrwerksrahmens mit durchsichtig dargestelltem Längsträger-Obergurt ;
Fig . 4 eine Detaildarstellung einer Rippe im
Fahrwerksrahmen;
Fig . 5 eine axonometrische Ansicht der Rippe.
Ausführung der Erfindung
Figur 1 zeigt eine dreidimensionale Darstellung einer
Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Fahrwerksrahmens für ein Schienenfahrzeug. Dieser umfasst dabei zwei
Längsträger 1, welche parallel zu einer Längsrichtung 6 ausgerichtet sind, sowie einen die beiden Längsträger 1 verbindenden Querträger 2, welcher parallel zu einer normal auf die Längsrichtung 6 stehenden Querrichtung 7 ausgerichtet ist. Die Längsrichtung 6 entspricht dabei der Fahrtrichtung des Schienenfahrzeuges im Betriebszustand.
Die Längsträger 1 sind dabei als I-Träger ausgebildet und weisen damit einen Längsträger-Obergurt 3, einen Längsträger- Untergurt 4 und einen die beiden symmetrisch verbindenden Steg 5 auf. Eine gekröpfte Form des Längsträgers 1 ist dadurch gegeben, dass dieser einen Zentralabschnitt 8 und, jeweils in Längsrichtung 6 vor und hinter dem
Zentralabschnitt 8, einen zum Zentralabschnitt 8 parallelen Endabschnitt 23 aufweist, welche Abschnitte 8,9 durch einen schräg verlaufenden Übergangsabschnitt 9 verbunden sind. Im Zentralabschnitt 8 des Längsträgers 1 verlaufen dabei der Längsträger-Obergurt 3 und der Längsträger-Untergurt 4 parallel zueinander. Die Verbindung mit dem Querträger 2 erfolgt ebenfalls im Zentralabschnitt 8. Zur Verbindung des Fahrwerksrahmens mit einer Radsatzführung weist jeder
Längsträger 1 zwei Radsatzführungsbuchsen 10 auf, welche einen kreisrunden Querschnitt aufweisen und zur Aufnahme eines Bolzens der Radsatzführung dienen. Die Längsachsen der Radsatzführungsbuchsen 10 sind dabei parallel zur
Querrichtung 7 ausgerichtet. Der Querträger 2 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als ein einstückiges kastenförmiges Biegeteil ausgebildet, welches am Querträger-Untergurt 22 zwei miteinander
verschweißte erste Kanten aufweist und am Querträger- Obergurt 21, sowie am Querträger-Untergurt 22 und
Seitenwänden eine Öffnung 24 (in der Abbildung ist der
Übersicht halber nur eine Öffnung 24 gekennzeichnet)
aufweist, um die Verwinde-Steifigkeit des Fahrwerkrahmens zu vermindern . Da über die Radsatzführungsbuchsen 10 Schubkräfte und
Querkräfte in den Fahrwerksrahmen eingeleitet werden, sind zum Erreichen einer vorgegebenen Schubsteifigkeit bzw.
Quersteifigkeit des Fahrwerkrahmens je zwei versteifende Rippen 11 pro Radsatzführungsbuchse 10 im Längsträger 1 angeordnet bzw. mit dem Längsträger 1 verbunden, welche
Rippen 11 sich auf beiden Seiten des Stegs 5 symmetrisch zum Steg 5 nach außen, also in Querrichtung 7 vom Steg 5 weg, erstrecken. Insgesamt sind somit an jedem Längsträger 1 vier Rippen 11 und im gesamten Fahrwerksrahmen acht Rippen 11 vorgesehen.
In Figur 2 ist eine Seitenansicht des Fahrwerkrahmens dargestellt, in der im Wesentlichen der Längsträger 1 zu sehen ist. Dabei ist einfach zu erkennen, dass der
Zentralabschnitt 8 des Längsträgers 1 näherungsweise die Form eines Parallelogramms aufweist, da der Zentralabschnitt 8a des Längsträger-Obergurts 3 kürzer ist als der
Zentralabschnitt 8b des Längsträger-Untergurts 4. Dafür ist der Übergangsabschnitt 9a des Längsträger-Obergurts 3 länger als der Übergangsabschnitt 9b des Längsträger-Untergurts 4. Im Bereich des Übergangsabschnittes 9 verlaufen Längsträger- Obergurt 3 und Längsträger-Untergurt 4 nicht parallel zueinander, sondern schließen einen spitzen Winkel
miteinander ein. Die Radsatz führungsbuchse 10 ist dabei im Übergangsabschnittes 9, genauer im Übergangsabschnitt 9b des Längsträger-Untergurts 4, angeordnet und schließt an den Längsträger-Untergurt 4 an.
Eine erste Verbindungsstelle 12, welche die Rippe 11 mit der Radsatzführungsbuchse 10 verbindet, ist dabei an jenem Punkt der Radsatzführungsbuchse 10 angeordnet, der dem Querträger 2 am nächsten ist. Mit anderen Worten ist die erste
Verbindungsstelle 12 also in einer Höhenrichtung, welche durch den Normalvektor von Längsrichtung 6 und Querrichtung 7 definiert ist, mittig am Umfang der Radsatzführungsbuchse 10 angeordnet, da diese in der Mitte die größte Erstreckung in Längsrichtung 6 aufweist und so dem Querträger 2 am nächsten ist. Die erste Verbindungsstelle 12 kann auch an einem anderen Punkt der Radsatzführungsbuchse 10 ansetzen,
wesentlich ist dabei jedoch vor allem, dass die erste
Verbindungsstelle 12 auf der dem Querträger 2 zugewandten Seite der Radsatzführungsbuchse 10 angeordnet ist, um die Schubkräfte aufnehmen zu können.
Eine zweite Verbindungsstelle 13, welche die Rippe 11 mit dem Längsträger-Obergurt 3 verbindet, ist am Längsträger- Obergurt 3 im Bereich des Übergangs zwischen dem
Zentralabschnitt 8a und dem Übergangsabschnitt 9a des
Längsträger-Obergurts 3 angeordnet. In diesem Übergang bildet der Längsträger-Obergurt 3 einen Übergangsradius 14 aus, wobei die zweite Verbindungsstelle 13 den Übergangsradius 14 von unten mit der Rippe 11 verbindet.
Es ist dabei jedoch genauso denkbar, dass die zweite
Verbindungsstelle im Zentralabschnitt 8a des Längsträger- Obergurts 3 oder im Übergangsabschnitt 9a des Längsträger- Obergurts 3 angeordnet ist.
Durch die Rippen 11 wird somit der Kraftfluss von der
Radsatzführungsbuchse 10 hin zum Querträger 2, genauer gesagt dem Querträger-Obergurt 21, geleitet. Aufgrund der Tatsache, dass die Öffnung 24 am Querträger-Obergurt 21 kleiner ist als diejenige am Querträger-Untergurt 22 und der Querträger- Obergurt 21 daher eine höhere Schubsteifigkeit aufweist als der Querträger-Untergurt 22, ist die zweite
Verbindungsstelle 13 am Längsträger-Obergurt 3 angeordnet bzw. ist die Rippe 11 an der zweiten Verbindungsstelle 13 mit dem Längsträger-Obergurt 3 verbunden. Im Falle, dass
Querträger-Untergurt 22 und Querträger-Obergurt 21 dieselbe Schubsteifigkeit aufweisen oder dass die Schubsteifigkeit des Querträger-Untergurt 22 größer ist, ist in alternativen nicht dargestellten Ausführungsvarianten vorgesehen, dass die zweite Verbindungsstelle 13 im Zentralabschnitt 8b des
Längsträger-Untergurtes 4, vorzugsweise im Bereich der
Verbindung mit dem Querträger 2 angeordnet ist.
In Figur 3 ist eine Aufsicht des Fahrwerkrahmens dargestellt, wobei der Längsträger-Obergurt 3 zur einfacheren Darstellung der Rippen 11 durchsichtig dargestellt ist. Hier ist
insbesondere die symmetrische Ausrichtung der Rippen 11 zum Steg 5 gut zu erkennen. Des Weiteren wird deutlich, dass die ersten und zweiten Verbindungsstellen 12,13 durch Stirnkanten der Rippen 11 ausgebildet sind, wobei die zweiten
Verbindungsstellen 13 sich in Querrichtung 7 gesehen weiter nach außen erstrecken als die ersten Verbindungsstellen 12. Zwischen den Verbindungsstellen 12,13 weisen die Rippen 11 dabei eine Einschnürung 20 auf. Um die Rippen 11 an den Verbindungsstellen 12,13 mit dem Längsträger 1 zu verbinden, sind Schweißnähte vorgesehen.
Figur 4 zeigt eine Rippe 11 im Detail, wobei insbesondere zu erkennen ist, dass die Rippe 11 einen Knick 15 aufweist.
Diese Seitenansicht, welche einer Sicht in Querrichtung 7 entspricht, zeigt also eine Projektion der Rippe 11, in welcher der Knick 15 deutlich zu erkennen, ist. Der Knick 15 teilt dabei die Rippe 11 in einen ersten Rippenabschnitt 16 und einen zweiten Rippenabschnitt 17, wobei die
Rippenabschnitte 16,17 bzw. deren Projektionen in
Querrichtung 7 einen Winkel von etwa 170° miteinander einschließen. Der Winkel, den der erste Rippenabschnitt 16 mit der Längsrichtung 6 einschließt, liegt bei etwa 20°, wohingegen der spitze Winkel zwischen zweitem
Rippenabschnitt 17 und dem Übergangsabschnitt 9a des
Längsträger-Obergurts 3 etwa 60° beträgt. Der Knick 15 teilt die Rippe 11 dabei im mittleren Drittel der Rippe 11, im vorliegenden Fall zu etwa gleich großen Teilen und ist mit einer Verrundung versehen, um einen günstigeren
Spannungsverlauf zu erreichen. Alternativ kann in weiteren alternativen Ausführungsvarianten vorgesehen sein, dass die Projektion der Rippe 11 in Querrichtung 7 eine Gerade ist, um die Fertigung und Montage der Rippe 11 weiter zu
vereinfachen .
In Figur 5 ist eine dreidimensionale Darstellung einer
Rippe 11 ohne Fahrwerksrahmen abgebildet. Dabei ist besonders deutlich zu erkennen, dass der Umriss der Rippe 11 einerseits in Längsrichtung 6 durch die die Verbindungsstellen 12,13 ausbildenden Stirnkanten und andererseits in Querrichtung 7 durch eine erste Längskante 18, welche im Einbauzustand am Steg 5 anliegt, sowie auf der der ersten Längskante 18 gegenüberliegenden Seite durch eine zweite Längskante 19 ausgebildet ist. Die erste Längskante 18 setzt sich aus zwei geraden Abschnitten im Bereich der beiden
Rippenabschnitte 16,17 und einem gekrümmten Abschnitt im Bereich des Knicks 15 zusammen, wobei die erste Längskante 18 in einer Projektion in Höhenrichtung parallel zur
Längsrichtung 6 ausgerichtet ist und damit entlang der gesamten ersten Längskante 18 am Steg 5 anliegt. Die Rippe 11 ist dabei mit dem Steg 5 über zwei Verbindungsschweißnähte entlang der gesamten Länge der ersten Längskante 18 verbunden, welche Verbindungsschweißnähte auf der Ober- bzw. Unterseite der Rippe 11 verlaufen.
Die zweite Längskante setzt sich in diesem
Ausführungsbeispiel aus zwei geraden Abschnitten im Bereich der Verbindungsstellen 12,13 und einem gekrümmten,
ellipsenförmigen Abschnitt, welcher die Einschnürung 20 ausbildet, zusammen. Die Einschnürung 20 ist dabei so gestaltet, dass das Minimum der Breite der Rippe 11 in
Breitenrichtung 7 im Bereich des Knicks 15 liegt und die
Einschnürung etwa 45% der theoretischen Fläche der Rippe 11 zwischen der ersten Längskante 18 und den geraden Abschnitten der zweiten Längskante 19 einnimmt. Es versteht sich von selbst, dass diese Gestaltung der Rippe auch in einer
Aufsicht der Rippe 11 zu erkennen wäre, also mit anderen
Worten wenn der Umriss der Rippe 11 in Höhenrichtung auf eine durch Längsrichtung 6 und Querrichtung 7 aufgespannte Fläche projiziert werden würde. In einer weiteren alternativen Ausführungsvariante ist es auch denkbar, dass die zweite Längskante 19 in einer Aufsicht als Gerade ausgebildet ist.
Bezugszeichenliste :
1 Längsträger
2 Querträger
3 Längsträger-Obergurt
4 Längsträger-Untergurt
5 Steg
6 Längsrichtung
7 Querrichtung
8 Zentralabschnitt
8a Zentralabschnitt des Längsträger-Obergurts 3
8b Zentralabschnitt des Längsträger-Untergurts 4
9 Übergangsabschnitt
9a Übergangsabschnitt des Längsträger-Obergurts 3
9b Übergangsabschnitt des Längsträger-Untergurts 4
10 Radsatzführungsbuchse
11 Rippe
12 erste Verbindungsstelle
13 zweite Verbindungsstelle
14 Übergangsradius
15 Knick
16 erster Rippenabschnitt
17 zweiter Rippenabschnitt
18 erste Längskante
19 zweite Längskante
20 Einschnürung
21 Querträger-Obergurt
22 Querträger-Untergurt
23 Endabschnitt
24 Öffnung

Claims

Patentansprüche
Fahrwerksrahmen für ein Schienenfahrzeug mit
- zwei Längsträgern (1) welche sich parallel zu einer Längsrichtung (6) erstrecken und als I-Träger ausgebildet sind, wobei der Längsträger (1) einen Längsträger- Obergurt (3), einen Längsträger-Untergurt (4) sowie einen Steg (5) umfasst,
- einem kastenförmigen Querträger (2) welcher sich normal zur Längsrichtung (6) parallel zu einer Querrichtung (7) erstreckt und die beiden Längsträger (1) miteinander verbindet,
wobei der Längsträger (1) einen Zentralabschnitt (8) aufweist in welchem Längsträger-Obergurt (3) und
Längsträger-Untergurt (4) parallel zueinander angeordnet sind und in welchem der Längsträger (1) mit dem
Querträger (2) verbunden ist,
wobei jeder Längsträger (1) zumindest eine
Radsatzführungsbuchse (10) zur Verbindung mit einer Radsatzführung ausbildet,
dadurch gekennzeichnet, dass
auf beiden Seiten des Stegs (5) zumindest eine
versteifende Rippe (11) im Längsträger (1) angeordnet ist welche sich auf beiden Seiten des Stegs (5) vom Steg (5) in Querrichtung (7) nach außen erstreckt und derart gestaltet ist, dass der Kraftfluss von der
Radsatzführungsbuchse (10) in den Querträger (2) geleitet wird .
2. Fahrwerksrahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (5) als Symmetrieebene zwischen je zwei versteifenden Rippen (11) dient.
3. Fahrwerksrahmen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass eine erste Verbindungsstelle (12) , an welcher die Rippe (11) mit der Radsatz führungsbuchse (10) verbunden ist, auf der dem Querträger (2) zugewandten Seite der Radsatzführungsbuchse (10) angeordnet ist.
4. Fahrwerksrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Verbindungsstelle (12) in dem Bereich der Radsatzführungsbuchse (10) angeordnet ist, welcher in Längsrichtung (6) gesehen den geringsten
Abstand zum Querträger (2) aufweist.
5. Fahrwerksrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Längsträger (1) zumindest einen an den Zentralabschnitt (8) anschließenden
Übergangsabschnitt (9) aufweist, in welchem Längsträger- Obergurt (3) und Längsträger-Untergurt (4) einen spitzen Winkel miteinander einschließen, und dass die
Radsatzführungsbuchse (10) im Übergangsabschnitt (9), im Bereich des Längsträger-Untergurts (4), angeordnet ist.
6. Fahrwerksrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Verbindungsstelle (13), an welcher die Rippe (11) mit dem Längsträger (1)
verbunden ist und über welche der Kraftfluss in den
Querträger (2) geleitet wird, am Längsträger-Obergurt (3) angeordnet ist.
7. Fahrwerksrahmen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Verbindungsstelle (13) im
Zentralabschnitt (8a) des Längsträger-Obergurts (3) angeordnet ist.
8. Fahrwerksrahmen nach Anspruch 5 und 6, dadurch
gekennzeichnet, dass die zweite Verbindungsstelle (13) am Übergang zwischen Zentralabschnitt (8a) und
Übergangsabschnitt (9a) des Längsträger-Obergurts (3), vorzugsweise innerhalb eines Übergangsradius (14),
angeordnet ist.
9. Fahrwerksrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Verbindungsstelle (13) am Längsträger-Untergurt (4) im Zentralabschnitt (8b) des Längsträger-Untergurts (4) angeordnet ist.
10. Fahrwerksrahmen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Verbindungsstelle (13) im Bereich des Querträgers (2) am Längsträger-Untergurt (4) angeordnet ist .
11. Fahrwerksrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektion der Rippe (11) in Querrichtung (7) eine Gerade ist.
12. Fahrwerksrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass die Projektion der Rippe (11) in Querrichtung (7) einen Knick (15) aufweist, welcher die Rippe (11) in einen ersten Rippenabschnitt (16) und einen zweiten Rippenabschnitt (17) unterteilt.
13. Fahrwerksrahmen nach Anspruch 12, dadurch
gekennzeichnet, dass der Knick (15) die Rippe (11) in einem Verhältnis von zwischen 1:1 und 1:2 teilt.
14. Fahrwerksrahmen nach Anspruch 12 oder 13, dadurch
gekennzeichnet, dass die Rippenabschnitte (16,17) einen stumpfen Winkel, vorzugsweise zwischen 175° und 120°, bevorzugt zwischen 175° und 150°, einschließen.
15. Fahrwerksrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, dass die Rippe (11) eine dem Steg (5) zugewandte erste Längskante (18) und eine vom Steg (5) abgewandte zweite Längskante (19) aufweist, wobei die Rippe (11) an der ersten Längskante (18) zumindest abschnittsweise mit dem Steg (5) verbunden ist.
16. Fahrwerksrahmen nach Anspruch 15, dadurch
gekennzeichnet, dass die Projektion der zweiten Längskante (19) in einer Richtung normal zu einer durch Längsrichtung (6) und Querrichtung (7) aufgespannten Ebene eine Gerade ist.
17. Fahrwerksrahmen nach Anspruch 15, dadurch
gekennzeichnet, dass die Projektion der zweiten
Längskante (19) in einer Richtung normal zu einer durch Längsrichtung (6) und Querrichtung (7) aufgespannten Ebene zumindest abschnittsweise gekrümmt ist und vorzugsweise die Form einer Ellipse ausbildet.
18. Fahrwerksrahmen nach Anspruch 15 oder 17, dadurch
gekennzeichnet, dass die Rippe (11) im Bereich der zweiten Längskante (19) eine Einschnürung (20) aufweist.
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