EP3227157A1

EP3227157A1 - Querträger für einen fahrwerksrahmen eines schienenfahrzeugs

Info

Publication number: EP3227157A1
Application number: EP16706179.5A
Authority: EP
Inventors: Radovan Seifried; Christian KARNER
Original assignee: Siemens AG Oesterreich
Current assignee: Siemens Mobility Austria GmbH
Priority date: 2015-03-03
Filing date: 2016-02-24
Publication date: 2017-10-11
Anticipated expiration: 2036-02-24
Also published as: EP3227157B1; AT516922A2; WO2016139096A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Querträger für einen Fahrwerksrahmen eines Schienenfahrzeuges zur Verbindung zweier Längsträger des Fahrwerkrahmens, wobei der Querträger kastenförmig mit einem Obergurt (1), einem Untergurt (2) sowie zwei Seitenwänden (3, 4) ausgebildet ist und in einer Längenrichtung (5) gesehen endseitig jeweils einen Anschlussabschnitt (7, 8) zur Verbindung mit einem der Längsträger aufweist. Um die Verwinde-Steifigkeit des Fahrwerksrahmens zu verringern, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass es sich bei dem Querträger um ein Biegeteil (9) handelt, wobei zwischen den Seitenwänden (3, 4) und dem Obergurt (1) sowie zwischen den Seitenwänden (3, 4) und dem Untergurt (2) jeweils ein Biegebereich (10) ausgebildet ist.

Description

Beschreibung

Querträger für einen Fahrwerksrahmen eines Schienenfahrzeugs

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft einen Querträger für einen

Fahrwerksrahmen eines Schienenfahrzeuges zur Verbindung zweier Längsträger des Fahrwerkrahmens, wobei der Querträger kastenförmig mit einem Obergurt, einem Untergurt sowie zwei Seitenwänden ausgebildet ist und in einer Längenrichtung gesehen endseitig jeweils einen Anschlussabschnitt zur

Verbindung mit einem der Längsträger aufweist.

Stand der Technik

Fahrwerke, auch Drehgestelle genannt, von Schienenfahrzeugen weisen in der Regel zwei Radsätze auf, welche auf Schienen 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.

Der Fahrwerksrahmen umfasst in der Regel zwei Längsträger und einen oder mehrere Querträger, wobei die Ausführungsvariante mit einem Querträger als H-Bauform bezeichnet wird. Dabei können die Längsträger auch als mittels Kopfträgern

geschlossener Rahmen ausgeführt sein.

Der Querträger ist bei der H-Bauform als kastenförmiges

Profil ausgebildet und umfasst einen Obergurt, einen

Untergurt und zwei Seitenwände, welche jeweils aus einzelnen Blechen bzw. plattenförmigen Metallteilen bestehen. In einer Längenrichtung des Querträgers gesehen, welche der

Querrichtung des Fahrwerkrahmens entspricht, weist der

Querträger jeweils endseitig einen Anschlussabschnitt auf, über welchen der Querträger mit einem der Längsträger über Schweißnähte, bspw. Kehlnähte, verbunden ist.

Die einzelnen Elemente des Querträgers (Obergurt, Untergurt, Seitenwände) sind jeweils an den Kanten mittels einer durchgehenden Kehlnaht miteinander verbunden, wobei die

Kehlnaht aus Gründen der mangelnden Zugänglichkeit nur einseitig geschweißt werden kann. So bilden sich im Inneren des Querträgers offene Schweißnahtwurzeln, welche der

Korrosion ausgesetzt sind. Daher müssen Öffnungen im

Querträger aus Gründen des Korrosionsschutzes wieder

verschlossen werden bzw. ist nur der Einsatz von schwer zu reparierenden Sacklochgewinden möglich. Im Übrigen führen die Schweißnähte zu Spannungskonzentrationen im Bereich der Kanten, was einerseits die Verwinde-Steifigkeit des

Fahrwerkrahmens erhöht und andererseits einen großen

Querschnitt der Kehlnähte bedingt und so das Gesamtgewicht des Querträgers erhöht.

Ein weiterer Nachteil des Stands der Technik äußert sich darin, dass der Fahrwerksrahmen durch die oben beschriebene Bauform des Querträgers eine hohe Verwinde-Steifigkeit aufweist. Dadurch verschlechtern sich einerseits die

Laufeigenschaften des Drehgestells, insbesondere sinkt der Entgleisungsschutz, andererseits erhöhen sich die Spannungen in den Schweißnähten im Anschlussabschnitt zwischen

Längsträgern und Querträger. Da Schweißnähte, insbesondere Kehlnähte, nur eine geringe Belastbarkeit bezogen auf den Querschnitt der Schweißnähte respektive die Länge der

Schweißnähte aufweist, ist gemäß dem Stand der Technik zur Kompensation der oben genannten Nachteile lediglich eine Vergrößerung des Schweißnahtquerschnitts bzw. der

Schweißnahtlängen im Anschlussabschnitt bekannt, was zu aufwändigen Konstruktionen und jedenfalls zu einem erhöhten Gewicht führt.

Aufgabe der Erfindung

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden und einen Querträger für einen Fahrwerksrahmen vorzuschlagen, welcher die Verwinde- Steifigkeit des Fahrwerksrahmens verringert und in welchem sich ein besonders günstiger Spannungsverlauf einstellt.

Darstellung der Erfindung

Diese Aufgabe wird durch einen Querträger mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen definiert .

Die Erfindung betrifft einen Querträger für einen

Verbindung mit einem der Längsträger aufweist.

Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass es sich bei dem Querträger um ein Biegeteil handelt, wobei zwischen den

Seitenwänden und dem Obergurt sowie zwischen den Seitenwänden und dem Untergurt jeweils ein Biegebereich ausgebildet ist.

Biegeteile werden in einem Biegeverfahren, auch als

Abkantverfahren bekannt, hergestellt, indem sich durch

Einleiten eines Biegemoments in einen ebenen Rohkörper, der sogenannten Abwicklung oder Blechabwicklung, der Rohkörper plastisch verformt und so in eine zwei- bzw. dreidimensionale Form gebracht wird. Geeignete Herstellungsverfahren sind beispielsweise das Gesenkbiegen oder das Schwenkbiegen.

Jene Bereiche, die plastisch verformt sind, werden als

Biegebereiche bezeichnet und zeichnen sich durch einen homogenen und günstigen Spannungsverlauf aus.

Der als Biegeteil ausgebildete Querträger, wobei sich das Biegeteil auch aus mehreren gebogenen Teilstücken zusammen setzen kann, weist daher einen besonders günstigen

Spannungsverlauf auf, da statt der Kante zwischen Obergurt und Seitenwand, welche nach dem Stand der Technik mittels Schweißnaht verbunden ist, der Biegebereich den Obergurt und die erste Seitenwand verbindet. Analoges gilt dementsprechend auch für die Verbindung von Obergurt und zweiter Seitenwand, bzw. Untergurt und erster sowie zweiter Seitenwand. Obergurt und Untergurt bzw. die Seitenwände beziehen sich dabei jeweils auf die nicht plastisch verformten, vorzugsweise ebenen, Bereiche des Querträgers. Die Biegebereiche beziehen sich auf die jeweiligen plastisch verformten, vorzugsweise gekrümmten, Bereiche des Querträgers.

Durch den günstigen Spannungsverlauf kann einerseits die Stärke des Blechs, aus dem der Querträger gefertigt ist, reduziert werden und andererseits sind keine Kehlnähte zur Verbindung mehr nötig, so dass im Vergleich zum Stand der Technik sowohl Gewicht eingespart wird als auch die Verwinde- Steifigkeit gesenkt wird. In einer Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass der Biegebereich als Biegeradius ausgebildet ist, wobei der Mittelpunkt des Biegeradius im Inneren des Querträgers liegt. So ergibt sich eine besonders einfach herzustellende Form des Querträgers, der in anderen Worten gesagt im

Querschnitt, normal auf die Längenrichtung gesehen, einem Rechteck mit abgerundeten Ecken entspricht, wobei die

Rundungen als Kreisradien ausgeführt sind. Es versteht sich dabei von selbst, dass anstatt eines Biegeradius auch eine Biegekrümmung mit unterschiedlichem Krümmungsverlauf

vorgesehen sein kann, sodass sich der Biegebereich im

Querschnitt beispielsweise mit ellipsenförmigem oder

allgemeinen Kurvenverlauf darstellt. Vorteilhaft ist es dabei, wenn der Biegebereich einen konvexen Verlauf aufweist.

Da durch die Verwendung eines Biegeteils ein geschlossener Querschnitt an zumindest einem Querschnitt normal zur

Längenrichtung gesehen nicht direkt möglich ist, sieht eine Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Querträgers vor, dass der Biegeteil bzw. Teilstücke des Biegeteiles jeweils zwei Verbindungsabschnitte zum Schließen des Biegeteils an den zur Längenrichtung parallelen ersten Kanten aufweist. Die ersten Kanten sind dabei jene Kanten, die an den offenen Enden des Biegeteils ausgebildet sind. In anderen Worten handelt es sich dabei um jene Kanten, welche in der

Abwicklung des Biegeteils seitlich und damit parallel zur Längenrichtung verlaufen bzw. nicht die frontalen

Anschlussabschnitte ausbilden. Die ersten Kanten sind

einander dabei zugewandt und weisen nur einen geringen

Abstand voneinander auf, sodass sich die

Verbindungsabschnitte ausbilden. Ist das Biegeteil aus mehreren Teilstücken zusammengesetzt, wobei sich ein

Teilstück immer über die gesamte Länge des Querträgers in Längenrichtung erstreckt, so weist jedes Teilstück an den offenen Enden erste Kanten auf, welche im montierten Zustand den ersten Kanten von angrenzenden Teilstücken zugewandt sind und so die Verbindungsabschnitte ausbilden. Um die Anzahl der benötigten Schweißnähte auf ein Minimum zu reduzieren, ist das Biegeteil gemäß einer ersten

Ausführungsvariante der Erfindung einstückig ausgebildet. Damit wird das kastenförmige Profil durch ein einziges

Biegeteil gebildet, welches nur durch eine einzige

Verbindungs-Schweißnaht verbunden werden muss, und so eine besonders gewichtssparende Konstruktion des Querträgers mit günstigem Spannungsverlauf erreicht. In einer weiteren Ausführungsform der ersten

Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass der Biegeteil einen ersten Verbindungsabschnitt und einen zweiten

Verbindungsabschnitt aufweist und dass der erste

Verbindungsabschnitt mit dem zweiten Verbindungsabschnitt durch eine Verbindungs-Schweißnaht, vorzugsweise Stumpfnaht, verbunden ist. Da sich die Verbindungsabschnitte gegenüber liegen und damit stumpf gegeneinander stoßen, sind die beiden Verbindungsabschnitte durch eine Verbindungs-Schweißnaht wie eine Stumpfnaht verbunden, bei welcher der gesamte

Querschnitt der Verbindungs-Schweißnaht eine tragende Wirkung hat. Die beiden Verbindungsabschnitte werden demnach

„durchgeschweißt" sodass die Verbindungs-Schweißnaht sich durchgehend von einer Seite des Blechs zur anderen erstreckt, also der gesamte Bereich zwischen Oberseite und Unterseite des Blechs mit Schweißmaterial gefüllt ist. Es versteht sich von selbst, dass der erste und/oder der zweite

Verbindungsabschnitt auch geteilt ausgebildet sein kann, sich also nicht durchgehend über die volle Länge in Längenrichtung des Querträgers erstreckt.

Eine bevorzugte Ausführungsform der ersten

Ausführungsvariante sieht vor, dass die Verbindungsabschnitte als Teil des Untergurts ausgebildet sind und vorzugsweise symmetrisch bezüglich einer normal zur die Längenrichtung stehenden Breitenrichtung ausgerichtet sind.

Belastungstechnisch hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die Verbindungsabschnitte bzw. die ersten Kanten vom Untergurt ausgebildet sind. Insbesondere wenn die Verbindungsabschnitte symmetrisch angeordnet sind, also den Untergurt in Breitenrichtung mittig teilen, ist eine Verbindungs-Schweißnaht fertigungstechnisch einfach

herstellbar. Es ist dabei natürlich genauso denkbar, dass die Verbindungsabschnitte analog durch den Obergurt ausgebildet sind.

Da die Herstellung eines einstückigen kastenförmigen

Biegeteils in einem einzigen Biegeverfahren fertigungstechnisch nur schwierig bewerkstelligbar ist, sieht eine zweite Ausführungsvariante der Erfindung vor, dass das Biegeteil mehrstückig ausgebildet ist und zumindest ein erstes Teilstück und ein zweites Teilstück umfasst, wobei zumindest eine die Teilstücke bildende Teilungsebene parallel zur Längenrichtung ausgerichtet ist. Die mehrstückige

Ausbildung des Biegeteils ermöglicht dabei eine wesentlich einfachere Fertigung, da der kastenförmige Querschnitt aus mehreren Teilstücken mit jeweils offenen Profilen, bspw. aus zwei U-Profilen oder vier Kantenprofilen, zusammensetzbar ist. Durch die Ausrichtung der Teilungsebene (bei zwei

Teilstücken) bzw. der Teilungsebenen (bei mehr als zwei

Teilstücken) parallel zur Längenrichtung, ist sicher

gestellt, dass keine parallel zur Breitenrichtung

verlaufenden Schweißnähte notwendig sind, um das Biegeteil zu schließen .

Um einen besonders einfach herzustellenden Biegeteil bei gleichzeitiger hoher Belastbarkeit des Querträgers zur

Verfügung zu stellen, sieht eine bevorzugte Ausführungsform der zweiten Ausführungsvariante vor, dass das Biegeteil genau zwei Teilstücke umfasst, wobei jedes Teilstück jeweils eine Seitenwand sowie einen Teil, vorzugsweise die Hälfte, des Obergurts und des Untergurts umfasst. Die Aufteilung in zwei Teilstücke, welche jeweils eine Seitenwand und einen Teil des Obergurts und des Untergurts umfasst, ermöglicht die

Verwendung von einfach herzustellenden U-Profilen für die Teilstücke. Insbesondere die symmetrische Aufteilung des Obergurts und des Untergurtes auf die beiden Teilstücke ermöglicht eine einfache Assemblierung und einen günstigen Spannungsverlauf .

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der zweiten

Ausführungsvariante der Erfindung weist jedes Teilstück einen ersten Verbindungsabschnitt und einen zweiten

Verbindungsabschnitt auf und ist jeweils der erste

Verbindungsabschnitt eines der Teilstücke mit dem zweiten Verbindungsabschnitt des angrenzenden Teilstückes durch eine Verbindungs-Schweißnaht vorzugsweise Stumpfnaht, verbunden. Dadurch, dass jedes Teilstück in der Abwicklung beidseitig eine erste Kante aufweist, hat jedes Teilstück auch zwei Verbindungsabschnitte, welche mit den Verbindungsabschnitten der angrenzenden Teilstücke verbunden sind. So ist

beispielsweise bei zwei Teilstücken der erste

Verbindungsabschnitt („rechte" Kante) des ersten Teilstücks mit dem zweiten Verbindungsabschnitt („linke" Kante) des zweiten Teilstücks und umgekehrt der erste

Verbindungsabschnitt („rechte" Kante) des zweiten Teilstückes mit dem zweiten Verbindungsabschnitt („linke" Kante) des ersten Teilstücks verbunden. Sind mehr als zwei Teilstücke vorgesehen, so lässt sich die Reihe analog für beliebig viele Teilstücke fortsetzen. Wie zuvor beschrieben stoßen die

Verbindungsabschnitte durch die ausgebildeten Biegebereiche jeweils stumpf aufeinander, so dass zur Verbindung der

Verbindungsabschnitte jeweils eine Verbindungs-Schweißnaht, wie eine Stumpfnaht, vorgesehen ist, bei der der gesamte Schweißnahtquerschnitt eine tragende Wirkung hat. Die beiden Verbindungsabschnitte werden demnach wieder

„durchgeschweißt", wie eingangs erläutert wurde. Es versteht sich wiederum von selbst, dass zumindest ein Paar der

Verbindungsabschnitte entlang der Längenrichtung mehrteilig ausgeführt sein kann, sich also nicht durchgehend über die volle Länge des Querträgers in Längenrichtung erstreckt.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der ersten und zweiten Ausführungsvariante sieht vor, dass die Verbindungs- Schweißnähte außerhalb der Biegebereiche verlaufen. Durch die Verschiebung der Verbindungs-Schweißnähte bzw. der

Verbindungsabschnitte in die weniger belasteten Bereiche des Querträgers, beispielsweise auf die Mitte des Obergurts, die Mitte des Untergurts oder die Mitte der Seitenwände, wird der benötigte Schweißnahtquerschnitt und die dafür benötigte Blechstärke des Querträgers weiter reduziert.

Eine weitere Reduktion der Verwinde-Steifigkeit des

Querträgers, was dementsprechend zu einer Reduktion der Verwinde-Steifigkeit des Fahrwerkrahmens führt, wird

erreicht, indem der Querträger an seiner Mantelfläche, umfassend Obergurt, Untergurt sowie die Seitenwände, an zumindest zwei gegenüberliegenden Seiten der Mantelfläche Öffnungen aufweist. Durch die Öffnungen, durch welche der kastenförmige Querträger nach außen hin geöffnet ist, also der Hohlraum im Inneren des Querträgers in Verbindung mit der Umgebung steht, wird die Verwinde-Steifigkeit des

Querträgers, also der Widerstand gegen Verdrillung um eine zur Längenrichtung parallele Längsachse des Querträgers, erheblich reduziert. Eine merkliche Änderung der Verwinde- Steifigkeit ergibt sich jedoch erst dann, wenn die Öffnungen zumindest 20% der Fläche des Obergurts bzw. Untergurts bzw. der Seitenwände einnehmen. Es versteht sich von selbst, dass die Öffnungen in der Mantelfläche sowohl für die erste als auch für die zweite Ausführungsvariante denkbar sind.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante weist der

Obergurt zumindest eine obere Öffnung und der Untergurt zumindest eine untere Öffnung auf, wobei zumindest die obere Öffnung oder die untere Öffnung mindestens 50 % der Fläche des Obergurtes bzw. des Untergurts einnimmt. Obergurt und Untergurt, deren Breite in Breitenrichtung gesehen in der Regel größer ist als die Breite der Seitenwände in einer Richtung normal zur Breiten- und Höhenrichtung, eignen sich besonders gut, um große Öffnungen aufzuweisen. Vorteilhaft ist es dabei wenn die obere oder untere Öffnung zwischen 50% und 80%, bevorzugt zwischen 65% und 75%, und die jeweils andere Öffnung zwischen 20% und 40%, bevorzugt zwischen 25% und 35%, der Fläche des Obergurtes bzw. des

Untergurts einnimmt. Durch die große Öffnung können alle Schweißnähte des Querträgers, also sowohl die Verbindungs- Schweißnähte als auch die Anschluss-Schweißnähte zur

Anbindung an die Längsträger gegengeschweißt und

nachbehandelt, beispielsweise geschliffen, werden. Somit wird auch die Problematik der Korrosion gelöst, sodass die

Öffnungen nicht geschlossen werden müssen. Dadurch dass eine der beiden Öffnungen kleiner ist, wird sichergestellt, dass der Querträger über den jeweiligen Obergurt bzw. Untergurt die Betriebskräfte von einem Längsträger zum anderen

Längsträger leiten kann. Weisen die beiden Seitenwände jeweils zumindest eine

Seitenöffnung auf, wobei die Seitenöffnung einer

Seitenwand zumindest 25% der Fläche der jeweiligen Seitenwand einnimmt, so ist die Verwinde-Steifigkeit weiter reduziert. Während die obere und untere Öffnung in der Regel als eine einzige Öffnung ausgeführt sind, hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn pro Seitenwand mehrere etwa gleich große Seitenöffnungen vorgesehen sind, um eine zumindest notwendige Verwinde-Steifigkeit zu garantieren. Gleichzeitig ist das Gesamtgewicht des Querträgers durch die Seitenöffnungen weiter verringert.

Um die Verbindung des Querträgers mit den Längsträgern zu verbessern, insbesondere um die notwendige Länge der

Anbindungs-Schweißnähte zu reduzieren, ist in einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen

Querträgers vorgesehen, dass der zur Verbindung mit einem der Längsträger vorgesehene Anschlussabschnitt in der Abwicklung des Biegeteils durch eine normal zur Längenrichtung

verlaufende zweite Kante des Biegeteils ausgebildet ist, welche geradlinig verläuft und durch Unterbrechungen

unterteilt ist. Die Unterbrechungen dienen dabei dazu, eine durchgehende Anschlusskante zu verhindern und die zweite Kante in einzelne Teile zu segmentieren, welche einander nicht berühren. So wird die Ausbildung einer

Spannungskonzentration an jenen Stellen, an denen nach dem Stand der Technik zwei Anschlusskanten zusammenstoßen, verhindert .

Die Biegebereiche, an denen die zweite Kante in

Längenrichtung gesehen gekrümmt verläuft, sind zur Verbindung mit dem Längsträger, beispielsweise durch eine Anschluss- Schweißnaht, nicht geeignet. Daher ist es besonders

vorteilhaft, wenn in zumindest einem Biegebereich eine Unterbrechung angeordnet ist. So wird einerseits der Kontakt zwischen zwei aneinanderstoßenden Anschlusskanten und

andererseits der ungünstige gekrümmte Verlauf der

Anschlusskanten im Biegebereich verhindert.

Sind die Unterbrechungen in allen vier Biegebereichen

angeordnet, so sind gemäß einer weiteren bevorzugten

Ausführungsvariante vier Unterbrechungen vorgesehen, welche die zweite Kante in eine obere Anschlusskante des Obergurts, in eine untere Anschlusskante des Untergurts und zwei

seitliche Anschlusskanten der Seitenwände unterteilt.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest eine der

Unterbrechungen in eine Ausnehmung übergeht, wobei die

Abmessungen der Ausnehmung größer als die Abmessungen der Unterbrechungen sind. Während die Unterbrechung an sich relativ klein gestaltet sein kann, da lediglich die zweite Kante unterbrochen werden muss, wird durch die Ausnehmung das Biegen erleichtert, sodass im Biegebereich keine Wellungen auftreten. Als besonders vorteilhaft hat sich daher

herausgestellt, dass die maximale Ausdehnung der Ausnehmung in Breitenrichtung zumindest den Biegebereich umfasst und die maximale Ausdehnung der Ausnehmung in Längenrichtung zwischen 25% und 75%, vorzugsweise zwischen 33% und 66%, insbesondere zwischen 40% und 60%, der maximalen Ausdehnung in

Breitenrichtung beträgt. Betrachtet man die Abwicklung des Biegeteils, so sind die Ausnehmungen halbkreisförmig oder halbellipsenförmig ausgebildet.

Während auch eine Unterbrechung, welche annähernd den oben genannten Abmessungen der Ausnehmung entspricht, alleine denkbar ist, wird durch die Kombination von einer kleinen Unterbrechung mit einer relativ großen Ausnehmung ein

weiterer positiver Effekt erzielt, insbesondere wenn die der zweiten Kante zugewandte Kante der Ausnehmung parallel zur zweiten Kante verläuft. Daher sieht eine weitere besonders bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung vor, dass zumindest ein an die Unterbrechung angrenzender Endabschnitt der angrenzenden Anschlusskante durch einen stabförmigen Abschnitt des die jeweilige Anschlusskante ausbildenden

Elementes ausgebildet ist. Da die Anschlusskante durch die Ausnehmung hinterschnitten ist und durch die Unterbrechung von der nächsten Anschlusskante getrennt ist, wird die

Anschlusskante bzw. das die Anschlusskante ausbildende

Element, also entweder Obergurt, Untergurt oder eine der Seitenwände, nicht mit gebogen. Damit entsteht ein

stabförmiger Abschnitt, welcher durch den Abstand zwischen der Anschlusskante und der der zweiten Kante zugewandte Kante der Ausnehmung bestimmt ist. Vorzugsweise entspricht der Abstand zumindest der Stärke des Blechs, welches das

Biegeteil ausbildet. So wird in einfacher Art und Weise eine Verlängerung der für eine Anbindungs-Schweißnaht nutzbaren

Länge der Anschlusskanten erreicht, wobei die Anschlusskanten dabei geradlinig verlaufen, um eine hochwertige und hoch belastbare Schweißnaht zu erhalten.

Die eingangs gestellte Aufgabe wird auch gelöst durch einen Fahrwerksrahmen eines Schienenfahrzeuges mit zwei

Längsträgern und einem die beiden Längsträger verbindenden erfindungsgemäßen Querträger, wobei jeder Längsträger in seinem Zentralabschnitt einen Längsträger-Anschlussabschnitt aufweist, welcher mit einem der Anschlussabschnitte des Querträgers verbunden ist. Durch die erfindungsgemäße

Gestaltung des Querträgers ergeben sich einerseits eine verringerte Verwinde-Steifigkeit des gesamten

Fahrwerksrahmens und andererseits ein erheblich reduziertes Gesamtgewicht des Fahrwerkrahmens.

Eine Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen

Fahrwerkrahmens sieht dabei vor, dass jeder Längsträger- Anschlussabschnitt vier geradlinig verlaufende, nicht miteinander verbundene Längsträger-Anschlusskanten aufweist, welche bevorzugt am Umfang eines Rechtecks angeordnet sind, und über Anschluss-Schweißnähte mit den Anschlusskanten des Querträgers verbunden sind. Durch die geradlinig verlaufenden Anschlusskanten des Querträgers, welche durch die obere und/oder untere Öffnung in der Mantelfläche des Querträgers zur Nachbearbeitung zugänglich sind, lassen sich

gegengeschweißte Anschluss-Schweißnähte fertigen, welche als Stumpfnähte gestaltet über den gesamten

Schweißnahtquerschnitt tragen.

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 einer ersten

Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Querträgers ;

Fig. 2 eine axonometrische Ansicht einer Abwicklung des in

Fig. 1 dargestellten Querträgers;

Fig. 3 eine axonometrische Ansicht einer zweiten

Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen

Querträgers ;

Fig. 4 eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen

Fahrwerkrahmens ;

Fig. 5 eine Schnittdarstellung gemäß Linie AA aus Fig. 4.

Ausführung der Erfindung

Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsvariante eines

erfindungsgemäßen Querträgers mit kastenförmigem Profil, wobei der Querschnitt normal auf eine Längenrichtung 5 des Querträgers steht. In einem erfindungsgemäßen Fahrwerksrahmen entspricht die Längenrichtung 5 einer Querrichtung des Fahrwerkrahmens. Der Querträger umfasst einen Obergurt 1, welcher im Einbauzustand einem Wagenkasten eines

Schienenfahrzeuges zugewandt ist, einen Untergurt 2, welcher im Einbauzustand den Schienen zugewandt ist, sowie eine erste Seitenwand 3 und eine zweite Seitenwand 4, welche in

Längenrichtung 5 gesehen, die linke und rechte Seite des Querträgers ausbilden. In Längenrichtung 5 gesehen weist der Querträger an einem Ende, also bspw. am vorderen Ende, einen ersten Anschlussabschnitt 7 und am entgegengesetzten Ende, also am hinteren Ende, einen zweiten Anschlussabschnitt 8 auf. Diese Anschlussabschnitte 7,8 dienen zur Anbindung des Querträgers an jeweils einen Längsträger 38,39. Dabei handelt es sich bei den Anschlussabschnitten 7,8 im vorliegenden Beispiel um die offenen Enden des kastenförmigen Querträgers.

Um einen günstigen Spannungsverlauf im Querträger zu

erreichen, ist der Querträger als Biegeteil 9, im

vorliegenden Fall als einstückiges Biegeteil 9, ausgebildet. Durch ein entsprechendes Herstellungsverfahren,

beispielsweise Abkanten, Schwenkbiegen oder Gesenkbiegen, wird das kastenförmige Profil des Querträgers aus einer ebenen Abwicklung hergestellt, indem mittels eines

eingeleiteten Biegemoments die Abwicklung lokal plastisch verformt wird, sodass sich aus der im Wesentlichen

zweidimensionalen Abwicklung eine dreidimensionale Form ausbildet. Durch ein solches Herstellungsverfahren ergibt sich folgender positiver Effekt: Da es sich bei dem

Biegeteil 9 um ein einziges Teil handelt, welches sowohl Obergurt 1, Untergurt 2 als auch die Seitenwände 3,4

ausbildet, ist nur mehr eine einzige Schweißnaht nötig, um das Kastenprofil herzustellen.

Der genaue Aufbau sei nun am Beispiel des Obergurts 1 näher erläutert: Am Übergang zwischen dem Obergurt 1, als

Obergurt 1 wird in der Folge stets nur der ebene Teil

angesehen, und der ersten Seitenwand 3 bildet sich ein

Biegebereich 10 in jenem Bereich aus, welcher beim

Herstellungsverfahren plastisch verformt wurde. Der Biegebereich 10 stellt dabei einen gekrümmten Bereich dar, welcher im vorliegenden Beispiel als Übergangsradius mit einem Biegeradius 11 ausgebildet ist, wie in Figur 5 gut zu erkennen ist. Dabei handelt es sich bei dem Biegeradius 11 um einen Kreisradius, wobei in alternativen Ausführungsvarianten auch Kurven mit unterschiedlicher Krümmung, beispielsweise Ellipsen, denkbar sind. Gleichermaßen ist auch zwischen dem Obergurt 1 und der zweiten Seitenwand 4 ein Biegebereich 10 ausgebildet. Völlig analog ist auch am Übergang zwischen der ersten Seitenwand 3 und dem Untergurt 2 sowie zwischen der zweiten Seitenwand 4 und dem Untergurt 2 jeweils ein

Biegebereich 10 in gleicher Form ausgebildet, so dass der Querschnitt des Querträgers normal zur Längenrichtung 5 die Form eines Rechtecks mit, durch die Biegeradien 11,

abgerundeten Ecken aufweist (siehe ebenfalls Figur 5) .

Durch den Biegevorgang alleine ist jedoch nur ein

kastenförmiger Körper mit zwei offenen Enden herstellbar, mit anderen Worten ist der Querschnitt des Querträgers noch nicht geschlossen. In Figur 2 ist eine Abwicklung, also der ebene Rohkörper, bspw. Blechzuschnitt, vor dem Biegevorgang

dargestellt. Dabei ist deutlich zu erkennen, dass die

Abwicklung des Biegeteils 9 in einer Breitenrichtung 6, welche normal auf die Längenrichtung 5 steht, an beiden

Seiten eine erste Kante 14 (angedeutet durch die strichlierte Linie) ausbildet, welche parallel zur Längenrichtung 5 verläuft. Dadurch bildet sich auf der einen Seite der

Abwicklung des Biegeteils 9, in der Darstellung auf der rechten Seite, ein erster Verbindungsabschnitt 16 und auf der anderen Seite der Abwicklung des Biegeteils 9, der linken

Seite, ein zweiter Verbindungsabschnitt 17 aus, über welche das Biegeteil 9, beispielsweise durch eine Schweißnaht, geschlossen werden. Die Verbindungsabschnitte 16,17 sind dabei die Stirnflächen des die ersten Kante 14 bildenden Elements, also jene ebenen Flächen, welche in

Breitenrichtung 6 gesehen die ersten Kanten 14 ausbilden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Untergurt 2 geteilt ausgeführt, sodass jeweils eine Hälfte, in

Breitenrichtung 6 gemessen, des Untergurts 2 über den, noch nicht verformten und daher ebenen, Biegebereich 10 mit der entsprechenden Seitenwand 3,4 verbunden ist. Daher bildet also der Untergurt 2 die Verbindungsabschnitte 16,17 aus. Gleichermaßen ist es aber genauso denkbar, dass der

Obergurt 1 oder eine der Seitenwände 3,4 geteilt ist, wobei die Teilung natürlich auch in Breitenrichtung 6 gesehen asymmetrisch erfolgen kann. Es ist dabei auch zu erkennen, dass der Untergurt 2 eine untere Öffnung 21 aufweist, welche in der Abwicklung des Biegeteils 9 ebenfalls auf die beiden Hälften des Untergurts 2 aufgeteilt ist, sodass sich die Verbindungsabschnitte 16,17 in Längenrichtung 5 gesehen auf jeder Seite der unteren Öffnung 21 erstrecken. Im Detail sind die Verbindungsabschnitte 16,17 dabei durch T-förmige

Abschnitte des Untergurts 2 ausgebildet, wobei der

horizontale Teil des Ts abschnittsweise in die untere

Öffnung 21 hineinragt, um die Länge der

Verbindungsabschnitte 16,17 zu vergrößern. Andererseits ragt der horizontale Teil des Ts über die zweite Kante 15 hinaus.

Betrachtet man nun wieder den Biegeteil 9 in Figur 1, so zeigt sich, dass die Verbindungsabschnitte 16,17 einander gegenüberliegenden und im unmittelbaren Nahbereich zueinander angeordnet sind, einander also im Extremfall sogar

kontaktieren. Um das Biegeteil 9 nun zu schließen, sind die beiden Verbindungsabschnitte 16,17 durch eine Verbindungs- Schweißnaht 18 miteinander verbunden, die als Stumpfnaht ausgeführt ist. So ist eine Kraftübertragung mit dem vollen Querschnitt der Verbindungs-Schweißnaht 18 möglich. Die beiden Verbindungsabschnitte 16,17 sind demnach

„durchgeschweißt" sodass die Verbindungs-Schweißnaht 18 sich durchgehend von einer Seite des das Biegeteil 9 bildenden Blechs zur anderen erstreckt, also der gesamte Bereich zwischen Oberseite und Unterseite des Blechs mit

Schweißmaterial gefüllt ist. Um die Verwinde-Steifigkeit des Querträgers bzw. des

Biegeteils 9 weiter zu reduzieren weist der Obergurt 1 eine obere Öffnung 20, der Untergurt 2 die untere Öffnung 21 und jede der Seitenwände 3,4 vier Seitenöffnungen 22 auf. Zur Reduktion der Steifigkeit ist es dabei notwendig, dass die Öffnungen 20,21,22 jeweils zumindest 20% der Fläche des entsprechenden Elements, also des Obergurts 1, des

Untergurts 2 bzw. der Seitenwände 3,4 einnehmen. Denkbar ist auch, dass nur auf zwei gegenüberliegenden Seiten der

Mantelfläche des Biegeteils 9, umfassend Obergurt 1,

Untergurt 2 sowie die Seitenwände 3,4, entweder obere und untere Öffnungen 20,21 oder Seitenöffnungen 22 vorgesehen sind. Neben der Reduktion der Verwinde-Steifigkeit resultiert aus den Öffnungen 20,21,22 auch eine starke Gewichtsreduktion des gesamten Querträgers.

Die obere Öffnung 20 hat dabei eine im Wesentlichen

rechteckige Form, wobei Rundungen und Einschnürungen in der Form vorgesehen sind, und ist sowohl in Längenrichtung 5 als auch in Breitenrichtung 6 symmetrisch zum Obergurt 1

ausgerichtet. Die obere Öffnung 20 nimmt dabei etwa 30% der Fläche des Obergurts 1 ein.

Die untere Öffnung 21 ist ellipsenförmig ausgebildet, ist sowohl in Längenrichtung 5 als auch in Breitenrichtung 6 symmetrisch zum Untergurt 2 ausgerichtet und nimmt etwa 75% der Fläche des Untergurts 2 ein, sodass der Untergurt 2 eine geringere Schubsteifigkeit als der Obergurt 1 aufweist. Die vier Seitenöffnungen 22 sind auf beiden Seitenwänden 3,4 gleichartig ausgebildet und umfassen ein Paar kreisförmige und ein Paar rechteckige, abgerundete Öffnungen, welche bezogen auf die Breitenrichtung 6 (vgl. Fig. 2) symmetrisch angeordnet sind. In Längenrichtung 5 gesehen sind die

Seitenöffnungen 22 von der Mitte des Querträgers aus

symmetrisch verteilt, wobei die rechteckigen Öffnungen näher an der Mitte angeordnet sind als die runden. Die Gesamtfläche der vier Seitenöffnungen 22 beträgt etwa 35% der Fläche einer Seitenwand 3,4.

Unter Bezugnahme auf Figur 2 wird nun in der Folge die

Gestaltung der Anschlussabschnitte 7,8 beschrieben: In

Längenrichtung 5 gesehen weist die Abwicklung des

Biegeteils 9 jeweils endseitig, also auf der vorderen bzw. hinteren Seite, eine zweite Kante 15 auf, die normal zur Längenrichtung 5 bzw. parallel zur Breitenrichtung 6

verläuft, wobei eine zweite Kante 15 jeweils einen der

Anschlussabschnitte 7,8 ausbildet. Da sich die zweite

Kante 15 beim Biegevorgang im Biegebereich 10 ebenfalls plastisch verformen würde, was zu einer umlaufenden Kante in der Form eines abgerundeten Rechtecks führen würde, ist die zweite Kante 15 durch vier Unterbrechungen 23,24,25,26 in vier Bereiche unterteilt, die direkt dem Obergurt 1, dem Untergurt 2 bzw. den Seitenwänden 3,4 zugeordnet sind.

Die erste Unterbrechung 23 und die zweite Unterbrechung 24 definieren dabei eine seitliche Anschlusskante 29 der ersten Seitenwand 3, die zweite Unterbrechung 24 und die dritte Unterbrechung 25 eine obere Anschlusskante 27 des

Obergurts 1, die dritte Unterbrechung 25 und die vierte Unterbrechung 26 die seitliche Anschlusskante 29 der zweiten Seitenwand 4 und die die vierte Unterbrechung 26 und die erste Unterbrechung 23 eine untere Anschlusskante 28 des Untergurts 2. Dazu sind die Unterbrechungen 23,24,25,26 jeweils im Biegebereich 10 zwischen den jeweiligen Elementen angeordnet. Es ist dabei auch denkbar, dass die

Unterbrechungen 23,24,25,26 außerhalb des Biegebereichs 10, in einem Bereich, der bis zu 25% der Breite des

Biegebereichs 10 entspricht, angeordnet sind, um die selbe Wirkung zu erzielen. Die Unterbrechungen 23,24,25,26 gehen jeweils in eine

Ausnehmung 30 über, welche im Inneren des jeweiligen

Elementes liegt. Im Detail wird in der Folge nur die erste Unterbrechung 23 beschrieben, da alle Unterbrechungen 23,24,25,26 bzw. die entsprechenden

Ausnehmungen 30 gleichartig ausgebildet sind. Die erste

Unterbrechung 23 nimmt nur etwa 15% einer maximalen

Ausdehnung des Biegebereichs 10 in Breitenrichtung 6 ein, wobei bis zu 25% oder auch weniger als 15% denkbar sind. Die Ausnehmung 30 ist dagegen wesentlich größer ausgebildet, sodass deren maximalen Ausdehnung in Breitenrichtung 6 zumindest der maximalen Ausdehnung des Biegebereichs 10 in Breitenrichtung 6 entspricht. Die Ausnehmung 30 ist gegenüber der zweiten Kante 15 parallel nach innen versetzt, sodass sich eine zur zweiten Kante 15 parallele innere Kante der Ausnehmung 30 ausbildet, und hat eine im Wesentlichen

halbkreisförmige Form, wobei die Ecken des Halbkreises abgerundet sind.

In Figur 1 ist dabei zu sehen, wie sich die Ausnehmung 30 und die Unterbrechungen 23,24,25,26 auf die Formgebung der

Anschlusskanten 27,28,29 auswirkt, im Detail wird dabei aufgrund der analogen Ausbildung lediglich auf die obere Anschlusskante 27 und die seitliche Anschlusskante 29 der ersten Seitenwand 3 im ersten Anschlussabschnitt 7

eingegangen. Der an die dritte Unterbrechung 25 angrenzende Endabschnitt 31 der oberen Anschlusskante 27, ist durch einen stabförmigen Abschnitt 33 des Obergurts 1, welcher sich zwischen der oberen Anschlusskante 27 selbst und der inneren Kante der Ausnehmung 30 erstreckt, ausgebildet. Der Abstand zwischen oberer Anschlusskante 27 bzw. der zweiten Kante 15 und der inneren Kante entspricht dabei zumindest der Stärke des Blechs des Biegeteils 9. Somit steht der stabförmigen Abschnitt 33 des Obergurts 1 fingerartig in Breitenrichtung 6 ab, sodass die gesamte obere Anschlusskante 27, auch im

Biegebereich 10, geradlinig verläuft. Analog dazu ist ein an die zweite Unterbrechung 24 angrenzender Endabschnitt 32 der seitlichen Anschlusskante 29 der ersten Seitenwand 3 durch einen stabförmigen Abschnitt 34 der ersten Seitenwand 3 ausgebildet . Damit sich ein - im Vergleich zum stabförmigen Abschnitt 34 - längerer stabförmiger Abschnitt 33 ergibt, also Obergurt 1 und Untergurt 2 über eine möglichst lange

Anschlusskante 27,28 verfügen, sind die

Unterbrechungen 23,24,25,26 - in Fig. 2 in Breitenrichtung 6 gesehen - am oder nahe jenem Ende des Biegebereichs 10 vorgesehen, der an die Seitenwand 3,4 grenzt. Die

Ausnehmungen 30 sind jedoch etwa symmetrisch zum Biegebereich 10 vorgesehen.

Es ist jedoch genauso denkbar, dass in einer weiteren

alternativen Ausführungsvariante der Erfindung die

Unterbrechungen 23,24,25,26 mit den Ausnehmungen 30

zusammenfallen, sodass sich zwar gerade

Anschlusskanten 27,28,29 ausbilden, diese aber aufgrund des Fehlens der Endabschnitte 31,32 bzw. der stabförmigen

Abschnitte 33,34 wesentlich kürzer sind und die

Biegebereiche 10 nicht erfasst sind. Figur 3 zeigt eine zweite Ausführungsvariante der Erfindung, bei der das Biegeteil 9 mehrstückig, genauer als ein erstes Teilstück 12 und ein zweites Teilstück 13 ausgebildet ist. Die beiden Teilstücke 12,13 haben dabei jeweils eine U-Form und sind durch eine Teilungsebene 19 geteilt, welche entlang der Längenrichtung 5 verläuft und normal auf die

Breitenrichtung 6 steht. Die Teilungsebene 19 teilt dabei den Obergurt 1 und den Untergurt 2 in Breitenrichtung 6 genau in der Hälfte, sodass das erste Teilstück 12 die erste

Seitenwand 3, die eine Hälfte des Untergurts 2 sowie des Obergurts 1 umfasst und das zweite Teilstück 13 die zweite Seitenwand 4 und jeweils die andere Hälfte von Untergurt 2 und Obergurt 1 umfasst.

Analog zu der in Figur 2 gezeigten Abwicklung des

einstückigen Biegeteils 9, lassen sich auch die

Teilstücke 12,13 abwickeln, wobei jedes Teilstück 12,13 zwei erste Kanten 14, jeweils auf der linken bzw. rechten Seite, aufweist, welche ersten Kanten 14 jeweils einen ersten Verbindungsabschnitt 16 und einen zweiten

Verbindungsabschnitt 17 ausbilden. Um den Querträger zu schließen, sind also die beiden Teilstücke 12,13 an den

Verbindungsabschnitten 16,17 durch eine als Stumpfnaht ausgebildete Verbindungs-Schweißnaht 18 miteinander

verbunden. Genauer ist der erste Verbindungsabschnitt 16 des ersten Teilstücks 12 mit dem zweiten Verbindungsabschnitt 17 des zweiten Teilstücks 13 am Untergurt 2 miteinander

verbunden und der erste Verbindungsabschnitt 16 des zweiten Teilstücks 13 mit dem zweiten Verbindungsabschnitt 17 des ersten Teilstücks 12 Obergurt 1 miteinander verbunden.

Ansonsten unterscheidet sich die zweite Ausführungsvariante von der ersten nur in dem Sinne, dass die Verbindungs- Schweißnaht 18 am Obergurt 1 ebenso durch die obere

Öffnung 20 unterbrochen ist, wie die Verbindungs- Schweißnaht 18 am Untergurt 1 durch die untere Öffnung 21.

Es ist natürlich auch eine weitere Teilung des Biegeteils 9 in mehrere Teilstücke, beispielsweise vier Teilstücke

denkbar, welche jeweils entlang der

Verbindungsabschnitte 16,17 miteinander verbunden sind.

Wesentlich ist dabei jedenfalls und unabhängig von der Anzahl der Teilstücke, bzw. auch bei einem einstückigen Biegeteil 9, dass die Verbindungsabschnitte 16,17 bzw. die Verbindungs- Schweißnähte 18 außerhalb der Biegebereiche 10 verlaufen, um eine Spannungskonzentration in den Biegebereichen 10 zu vermeiden . In Figur 4 ist eine Ausführungsvariante eines

erfindungsgemäßen Fahrwerksrahmens dargestellt, wobei der Fahrwerksrahmen neben dem als Biegeteil 9 ausgebildeten

Querträger einen ersten Längsträger 35 und einen zweiten Längsträger 36 umfasst. Die Längsträger 35,36 weisen in

Breitenrichtung 6 gesehen (entspricht der Längsrichtung des Fahrwerkrahmens) mittig jeweils einen Zentralabschnitt 37 auf. Dabei weist der erste Längsträger 35 im

Zentralabschnitt 37 einen erstem Längsträger- Anschlussabschnitt 38 zur Verbindung mit dem Querträger auf; der zweite Längsträger 36 weist im Zentralabschnitt 37 einen zweiten Längsträger-Anschlussabschnitt 39 zur Verbindung mit dem Querträger auf.

Zur Ausbildung des Fahrwerksrahmens ist nun der erste

Längsträger-Anschlussabschnitt 38 mit dem zweiten

Anschlussabschnitt 8 des Querträgers und der zweite

Längsträger-Anschlussabschnitt 38 mit dem ersten

Anschlussabschnitt 7 des Querträgers verbunden.

Dazu weisen die Längsträger-Anschlussabschnitte 38,39, analog zu den Anschlusskanten 27,28,29 der Anschlussabschnitte 7,8 des Querträgers, Längsträger-Anschlusskanten 40 auf, sodass die Längsträger-Anschlusskanten 40 am Umfang eines Rechteckes angeordnet sind. In anderen Worten umfassen die Längsträger- Anschlusskanten 40 zwei Paar zueinander parallele Kanten, welche miteinander einen rechten Winkel einschließen. Dabei berühren zwei aneinander grenzende Längsträger- Anschlusskanten 40 einander nicht und verlaufen zur Gänze geradlinig .

Verbunden sind die Längsträger-Anschlusskanten 40 eines

Längsträger-Anschlussabschnittes 38,39 nun mit den

Anschlusskanten 27,28,29 des entsprechenden

Anschlussabschnitts 7,8 des Querträgers mittels als

Stumpfnähte ausgebildeter Anschluss-Schweißnähte 41. Dadurch, dass auch die Anschluss-Schweißnähte 41 „durchgeschweißt" sind, ergibt sich eine besonders hoch belastbare Verbindung zwischen den Längsträgern 35,36 und dem als Biegeteil 9 ausgebildeten Querträger.

Bezugs zeichenliste :

1 Obergurt

2 Untergurt

3 erste Seitenwand 4 zweite Seitenwand

5 Längenrichtung

6 Breitenrichtung

7 erster Anschlussabschnitt

8 zweiter Anschlussabschnitt

9 Biegeteil

10 Biegebereich

11 Biegeradius

12 erstes Teilstück des Biegeteils 9

13 zweites Teilstück des Biegeteils 9

14 erste Kante

15 zweite Kante

16 erster Verbindungsabschnitt

17 zweiter Verbindungsabschnitt

18 Verbindungs-Schweißnaht

19 Teilungsebene

20 obere Öffnung

21 untere Öffnung

22 Seitenöffnung

23 erste Unterbrechung

24 zweite Unterbrechung

25 dritte Unterbrechung

26 vierte Unterbrechung

27 obere Anschlusskante

28 untere Anschlusskante

29 seitliche Anschlusskante

30 Ausnehmung

31 Endabschnitt der oberen bzw. unteren

Anschlusskante 27,28

32 Endabschnitt der seitlichen Anschlusskante 29

33 stabförmiger Abschnitt des Obergurts 1 bzw. des Untergurtes 2

34 stabförmiger Abschnitt der Seitenwände 3,4

35 erster Längsträger

36 zweiter Längsträger

37 Zentralabschnitt der Längsträger 35,36

38 erster Längsträger-Anschlussabschnitt

39 zweiter Längsträger-Anschlussabschnitt Längsträger-Anschlusskanten Anschluss-Schweißnähte

Claims

Patentansprüche

1. Querträger für einen Fahrwerksrahmen eines

Schienenfahrzeuges zur Verbindung zweier

Längsträger (35,36) des Fahrwerkrahmens, wobei der

Querträger kastenförmig mit einem Obergurt (1), einem Untergurt (2) sowie zwei Seitenwänden (3,4) ausgebildet ist und in einer Längenrichtung (5) gesehen endseitig jeweils einen Anschlussabschnitt (7,8) zur Verbindung mit einem der Längsträger (35,36) aufweist, dadurch

gekennzeichnet, dass

es sich bei dem Querträger um ein Biegeteil (9) handelt, wobei zwischen den Seitenwänden (3,4) und dem Obergurt (1) sowie zwischen den Seitenwänden (3,4) und dem

Untergurt (2) jeweils ein Biegebereich (10) ausgebildet ist .

2. Querträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Biegebereich (10) als Biegeradius (11) ausgebildet ist, wobei der Mittelpunkt des Biegeradius (11) im Inneren des Querträgers liegt.

3. Querträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Biegeteil (9) bzw. Teilstücke (12,13) des

Biegeteiles (9) jeweils zwei Verbindungsabschnitte (16,17) zum Schließen des Biegeteils (9) an den zur

Längenrichtung (5) parallelen ersten Kanten (14) aufweist.

4. Querträger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch

gekennzeichnet, dass das Biegeteil (9) einstückig

ausgebildet ist.

5. Querträger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Biegeteil (9) einen ersten Verbindungsabschnitt (16) und einen zweiten Verbindungsabschnitt (17) aufweist und dass der erste Verbindungsabschnitt (16) mit dem zweiten Verbindungsabschnitt (17) durch eine Verbindungs- Schweißnaht (18), vorzugsweise Stumpfnaht, verbunden ist.

6. Querträger nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsabschnitte (16,17) als Teil des

Untergurts (2) ausgebildet sind und vorzugsweise

symmetrisch bezüglich einer normal zur die

Längenrichtung (5) stehenden Breitenrichtung (6)

ausgerichtet sind.

7. Querträger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch

gekennzeichnet, dass das Biegeteil (9) mehrstückig

ausgebildet ist und zumindest ein erstes Teilstück (12) und ein zweites Teilstück (13) umfasst, wobei zumindest eine die Teilstücke (12,13) bildende Teilungsebene (19) parallel zur Längenrichtung (5) ausgerichtet ist.

8. Querträger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Biegeteil (9) genau zwei Teilstücke (12,13) umfasst, wobei jedes Teilstück (12,13) jeweils eine

Seitenwand (3,4) sowie einen Teil, vorzugsweise die

Hälfte, des Obergurts (1) und des Untergurts (2) umfasst.

9. Querträger nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Teilstück (12,13) einen ersten

Verbindungsabschnitt (16) und einen zweiten

Verbindungsabschnitt (17) aufweist und jeweils der erste Verbindungsabschnitt (16) eines der Teilstücke (12,13) mit dem zweiten Verbindungsabschnitt (17) des angrenzenden Teilstückes (12,13) durch eine Verbindungs- Schweißnaht (18), vorzugsweise Stumpfnaht, verbunden ist.

10. Querträger nach Anspruch 5 oder 9, dadurch

gekennzeichnet, dass die Verbindungs-Schweißnähte (18) außerhalb der Biegebereiche (10) verlaufen.

11. Querträger nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger an seiner

Mantelfläche, umfassend Obergurt (1), Untergurt (2) sowie die Seitenwände (3,4), an zumindest zwei

gegenüberliegenden Seiten der Mantelfläche

Öffnungen (20,21,22) aufweist.

12. Querträger nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Obergurt (1) zumindest eine obere Öffnung (20) und der Untergurt (2) zumindest eine untere Öffnung (21) aufweisen, wobei zumindest die obere Öffnung (20) oder die untere Öffnung (21) mindestens 50 % der Fläche des

Obergurtes (1) bzw. des Untergurts (2) einnimmt.

13. Querträger nach Anspruch 11 oder 12, dadurch

gekennzeichnet, dass beide Seitenwände (3,4) jeweils zumindest eine Seitenöffnung (22) aufweisen, wobei die Seitenöffnung (22) einer Seitenwand (3,4) zumindest 25% der Fläche der jeweiligen Seitenwand (3,4) einnimmt.

14. Querträger nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der zur Verbindung mit einem der Längsträger (35,36) vorgesehene Anschlussabschnitt (7,8) in der Abwicklung des Biegeteils (9) durch eine normal zur Längenrichtung (5) verlaufende zweite Kante (15) des Biegeteils (9) ausgebildet ist, welche geradlinig verläuft und durch Unterbrechungen (23,24,25,26) unterteilt ist.

15. Querträger nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Biegebereich (10) eine

Unterbrechung (23,24,25,26) angeordnet ist.

16. Querträger nach Anspruch 14 oder 15, dadurch

gekennzeichnet, dass vier Unterbrechungen (23,24,25,26) vorgesehen sind, welche die zweite Kante (15) in eine obere Anschlusskante (27) des Obergurts (1), in eine untere Anschlusskante (28) des Untergurts (2) und zwei seitliche Anschlusskanten (29) der Seitenwände (3,4) unterteilt .

17. Querträger nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der

Unterbrechungen (23,24,25,26) in eine Ausnehmung (30) übergeht, wobei die Abmessungen der Ausnehmung (30) größer als die Abmessungen der Unterbrechungen (23,24,25,26) sind .

18. Querträger nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Ausdehnung der Ausnehmung (30) in

Breitenrichtung (6) zumindest den Biegebereich (10) umfasst und die maximale Ausdehnung der Ausnehmung (30) in Längenrichtung (5) zwischen 25% und 75~6 , vorzugsweise zwischen 33% und 66%, insbesondere zwischen 40% und 60%, der maximalen Ausdehnung in Breitenrichtung (6) beträgt.

19. Querträger nach Anspruch 17 oder 18, dadurch

gekennzeichnet, dass zumindest ein an die

Unterbrechung (23,24,25,26) angrenzender

Endabschnitt (31,32) der angrenzenden

Anschlusskante (27,28,29) durch einen stabförmigen

Abschnitt (33,34) des die jeweilige

Anschlusskante (27,28,29) ausbildenden Elementes (1,2,3,4) ausgebildet ist.

20. Fahrwerksrahmen eines Schienenfahrzeuges mit zwei

Längsträgern (35,36) und einem die beiden

Längsträger (35,36) verbindenden Querträger nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei jeder Längsträger (35,36) in seinem Zentralabschnitt (37) einen Längsträger- Anschlussabschnitt (38,39) aufweist, welcher mit einem der Anschlussabschnitte (7,8) des Querträgers verbunden ist.

21. Fahrwerksrahmen nach Anspruch 20, dadurch

gekennzeichnet, dass jeder Längsträger- Anschlussabschnitt (38,39) vier geradlinig verlaufenden, nicht miteinander verbundene Längsträger- Anschlusskanten (40) aufweist, welche bevorzugt am Umfang eines Rechtecks angeordnet sind, und über Anschluss- Schweißnähte (41) mit den Anschlusskanten (27,28,29) des Querträgers verbunden sind.