EP3851355B1 - Portalachse für ein drehgestell eines schienenfahrzeugs - Google Patents

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EP3851355B1
EP3851355B1 EP20152390.9A EP20152390A EP3851355B1 EP 3851355 B1 EP3851355 B1 EP 3851355B1 EP 20152390 A EP20152390 A EP 20152390A EP 3851355 B1 EP3851355 B1 EP 3851355B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
axle
portal
accordance
bogie
support
Prior art date
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Active
Application number
EP20152390.9A
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English (en)
French (fr)
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EP3851355A1 (de
EP3851355C0 (de
Inventor
Martin SAMES
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.)
Hemscheidt Engineering GmbH and Co KG
Original Assignee
Hemscheidt Engineering GmbH and Co KG
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Publication date
Application filed by Hemscheidt Engineering GmbH and Co KG filed Critical Hemscheidt Engineering GmbH and Co KG
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Application granted granted Critical
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Publication of EP3851355C0 publication Critical patent/EP3851355C0/de
Active legal-status Critical Current
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F3/00—Types of bogies
    • B61F3/16—Types of bogies with a separate axle for each wheel
    • 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
    • B61F5/26—Mounting or securing axle-boxes in vehicle or bogie underframes
    • B61F5/30—Axle-boxes mounted for movement under spring control in vehicle or bogie underframes
    • B61F5/305—Axle-boxes mounted for movement under spring control in vehicle or bogie underframes incorporating rubber springs

Definitions

  • the invention relates to the portal axle for a bogie of a rail vehicle, in particular a low-floor rail vehicle, with the features of the preamble of claim 1 and a bogie with such a portal axle.
  • Portal axles of the type mentioned are well known from the prior art as parts of a bogie for a rail vehicle, in particular a low-floor rail vehicle.
  • a portal axle of a bogie of a rail vehicle having a frame with support arms arranged at the ends of the frame.
  • the support arm has a bridge which is pivotably arranged on the support arm, with primary spring assemblies being arranged on the inside of the bridge, which are fastened on the one hand to the bridge and on the other hand to the portal axle.
  • the DE 2006 044 614 A1 discloses an axle with a swing arm solution in which the swing arms have gears that serve as wheel set bearings.
  • the storage is thus designed as a so-called external storage, which is useful for rail vehicles that are operated on a so-called meter gauge. Steering knuckles with a respective axle shoulder are not disclosed, so that it can also be seen here that conventional solid axles only allow a small angle of rotation.
  • one from the WO 2014/177417 A1 known bogie of a rail vehicle comprises a frame with a pivot bearing for the car body of the rail vehicle.
  • Two portal axles are provided at a distance from one another on the frame, each of the portal axles having a spring arm at each of the two outwardly protruding ends.
  • On the spring arm is a coil spring as the primary spring arranged on which the frame for receiving the pivot bearing is supported.
  • the WO 2018/042326 A1 again shows a portal axle of a bogie, the portal axle having a steering knuckle at each end for receiving the wheel.
  • the steering knuckle is approximately U-shaped with sloping flanks. Openings for receiving fastening means for fixing coil springs are provided in front of and behind the steering knuckle.
  • a disadvantage of the design of the bogies with portal axles according to the three references mentioned above is that in the area of each wheel at least one, preferably two, vertically arranged primary springs are provided, on which the frame for accommodating the pivot bearing is supported, because the primary springs at least respective outer area of the rotary bearing limits the angle of rotation of the vehicle relative to the bogie.
  • the DE 4 428 038 C1 also shows a bogie with a frame, the frame of the bogie having four individually suspended wheels to accommodate the pivot bearing for the car body.
  • the wheels are each pivoted on the frame by a pivot arm.
  • the frame is supported by frame supports on the swivel arm in the area of the wheel on a spring assembly, with the spring assembly sitting on the swivel arm at an angle.
  • a portal axle in the true sense is not intended for this bogie.
  • the object on which the invention is based is to provide a maximum angle of rotation while at the same time having a continuously level floor.
  • the portal axle in order to support a frame of the bogie of the rail vehicle, on the one hand the portal axle has a swivel arm at both ends for the pivotable connection of the portal axle to the frame and on the other hand each of the two steering knuckles has a first axle shoulder with a spring device arranged thereon for resilient support of the frame on a support surface of the axle shoulder.
  • the axle shoulder and the swivel arm are oriented to one another in such a way that a normal vector of the support surface and a longitudinal axis of the swivel arm enclose an angle of >0° but ⁇ 90°.
  • the first shoulder of the steering knuckle is located locally above the pivot arm.
  • the axle shoulder accommodates a spring device against which the frame of the bogie is supported.
  • This spring device acts as a primary spring.
  • the compact design of the portal axle with a steering knuckle arranged at each end on the portal axles with a first axle shoulder for accommodating the respective spring device means that the floor area can be designed flat throughout.
  • the arrangement of the swivel arms on the portal axle is advantageously below the steering knuckle.
  • the swivel arms are connected to a frame of the bogie.
  • the first axle shoulder is to that Swivel arm immediately adjacent; or to put it another way, the first axle shoulder is located on the side of the steering knuckle facing the center of the bogie, on which in particular the swivel arm is also located.
  • the arrangement of the inclined spring device at an angle of >0° but ⁇ 90°, and here in particular in an angular range of 30° to 60° and preferably of about 45°, ensures that the spring device is loaded evenly over its entire surface during compression becomes. This is because a circular arc section is described during the compression process.
  • the portal axle has at least one support axle. This can be rectangular in cross section, for example. It is also conceivable to use several support axles that can run side by side.
  • the at least one portal axle has a carrier at both ends for articulation on the at least one support axle.
  • the carrier can be part of the carrying axle. If there are several support axles running parallel to one another, these are preferably accommodated by separate supports arranged at both ends.
  • the steering knuckle is arranged on the support or is formed in one piece with it.
  • the swivel arm can be arranged on the carrier or can be designed in one piece with it.
  • a longitudinal axis of the steering knuckle is approximately parallel to the longitudinal axis of the swivel arm.
  • the swivel arm has a bearing bush on the side of the bogie facing the frame.
  • This bearing bush accommodates one end of a frame traverse, which shows a bearing block with two bearing flanges at both ends to be received by the respective bearing bush, the bearing flanges serving to accommodate an axle stub which is rotatably mounted in the bearing bush.
  • the bearing block can be part of the frame.
  • the frame traverse is part of the frame.
  • the frame can optionally include a rotary bearing, by means of which a car body is rotatably accommodated on the frame, as a result of which greater angles of rotation of the car body can also be achieved.
  • the stub axle has a second axle shoulder, which is designed to run obliquely towards the first axle shoulder.
  • an end face of the second axle shoulder is—in a projection onto a plane transverse to the main direction of extent of the support axle—inclined to the support surface of the first axle shoulder.
  • the steering knuckle is designed approximately in the manner of a trapezoid or triangle in the view, with the flanks of this steering knuckle, which are designed to run towards one another at an angle, forming the first and the second axle shoulder.
  • the oblique course of the second axle shoulder in the direction of the first axle shoulder causes a relatively larger rotation angle of the bogie due to the free space created in this way behind the steering knuckle to the car body is made possible, which allows driving through tight curves.
  • the steering knuckle can taper at least in sections starting from the axle shoulder in the direction of the longitudinal axis.
  • first side surface of the steering knuckle is designed to run obliquely, increasing the distance from the second, opposite side surface. As already explained elsewhere, this provides the maximum possible space for the angle of rotation.
  • the steering knuckle has a bearing element for bearingly receiving a wheel or wheel stub axle of the wheel.
  • the bearing element can be a bearing journal or bolt.
  • the steering knuckle accommodates a spring device on the first axle shoulder.
  • This spring device is in particular formed from a plurality of elastomer spring assemblies which are arranged one above the other. This means that several elastomer cushions are provided in each case, which are separated from one another by a metal plate, so the spring device is designed similar to a rubber-metal bearing. It can be provided here that the stiffness of the elastomer spring assemblies or elastomer cushions is the same or different. This means that the spring characteristic can be influenced by selecting the elasticity of the individual elastomer spring assemblies.
  • the invention also relates to a bogie of a rail vehicle, in particular a low-floor rail vehicle, with two portal axles according to the invention spaced apart from one another in the longitudinal direction of the vehicle, a frame for receiving the car body being provided between the portal axles of the bogie.
  • the bogie may include a pivot bearing carried by a cradle on the frame. The pivot bearing means that the car body can be rotated relative to the frame, which means that the car body can also rotate at a larger angle.
  • the frame can be connected to the respective swivel arms of the two portal axles by the respective frame traverses.
  • the connection can be made by means of the bearing bushings provided at the ends of the swivel arms, which enable the swiveling connection of the frame traverse to the corresponding portal axle.
  • the frame has a spring arm at each of its four ends, which is connected to the spring device on the first axle shoulder of the respective steering knuckle. It is clear from this that each portal axis can be pivoted about the two bearing bushes assigned to it on a circular path against the force of the respective spring device.
  • the arrangement of the swivel arms on the portal axle, and here in particular the supports of the portal axle, takes place below the steering knuckle. In this respect, a relatively large level and low-floor floor is thereby provided.
  • This in 1 Bogie designated 1 has a frame 3, the frame 3 being connected at both ends to a respective portal axle 20.
  • the frame 3 itself has two frame supports 4 running parallel to one another, each with a spring arm 5 at the end.
  • a pivot bearing traverse 7 is arranged, on which the pivot bearing 9 is shown schematically.
  • the pivot bearing traverse 7 via in figure 1 secondary springs, not shown, may be supported on the frame support 4 .
  • the pivot bearing 9 is used to rotatably accommodate the car body, not shown.
  • a frame traverse 11 runs parallel to the respective portal axis and is articulated at the end to the frame supports 4 .
  • the portal axle 20 comprises a cross-sectionally rectangular support axle 22, which extends in a main extension direction 22a and has a support 24 ( 4 ) having.
  • a swivel arm 29 is arranged on the support 24 in the direction of a longitudinal axis 27 and is provided with a bearing bush 30 at the end.
  • the steering knuckle 32 which receives the wheel 33 , is fastened to the carrier 24 .
  • the two swivel arms 29 connect the portal axle 20 to the frame 3 of the bogie 1 .
  • a bearing block 13 is provided on the frame traverse 11 in the area of each swivel arm 29, which comprises two bearing flanges 15 which accommodate an axle stub 16 which is located in the bearing bush 30 of the swivel arm 29 is rotatably mounted.
  • the steering knuckle 32 includes a first axle shoulder 35 for accommodating a spring device 37 .
  • the frame supports 4 each have the spring arm 5 at the end, which is connected to the spring device 37 .
  • the spring arms 5 are thus resiliently supported on support surfaces 35a of the respectively associated first axle shoulder 35.
  • the spring device 37 comprises individual elastomer spring assemblies 38 which are each separated from one another by metal plates 38a.
  • the first axle shoulder 35 which serves to accommodate the spring device 37, and specifically the normal vector 35b of the support surface 35a runs at an angle ⁇ of approximately 45° to the longitudinal axis 27 of the swivel arm 29.
  • a second axle shoulder 36 is provided, which runs obliquely towards the first axle shoulder 35, so that the steering knuckle 32 is approximately trapezoidal or triangular in the view.
  • the oblique course of the second axle shoulder 36 in the direction of the first axle shoulder 35 creates a free space in the area of the second axle shoulder 36, which causes the angle of rotation of the car body relative to the bogie to be increased, with the result that such a vehicle can negotiate tight curves can drive through.
  • the spring device 37 on the first axle shoulder 35 forms the primary spring device, without a further spring having to be provided in the region of the second axle shoulder, as is sometimes the case in the prior art.
  • This also means that the space available in the area of the second axle shoulder benefits from a larger rotation angle.
  • the stub axle 32 is designed to widen in the direction of the first axle shoulder 35 , specifically in that the side surface 32a of the stub axle running on the inside runs at an angle to the longitudinal axis 27 . This increases the available installation space in the direction of the ends of the bogie 1, with the result that the angle of rotation of the car body increases relative to the bogie.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Platform Screen Doors And Railroad Systems (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft die Portalachse für ein Drehgestell eines Schienenfahrzeugs, insbesondere eines Niederflurschienenfahrzeugs, mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 sowie ein Drehgestell mit einer solchen Portalachse.
  • Portalachsen der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik als Teile eines Drehgestells für ein Schienenfahrzeug, insbesondere ein Niederflurschienenfahrzeug, hinreichend bekannt.
  • So ist zum Beispiel aus der DE 10 2017 128 598 A1 eine Portalachse eines Drehgestells eines Schienenfahrzeugs bekannt, wobei das Drehgestell einen Rahmen mit endseitig am Rahmen angeordneten Tragarmen aufweist. Der Tragarm weist eine schwenkbar am Tragarm angeordnete Brücke auf, wobei auf der Innenseite der Brücke Primärfederpakete angeordnet sind, die einerseits an der Brücke und andererseits an der Portalachse befestigt sind.
  • Aus der US 9,919,719 B2 sind zwei einzelne Schwenkarme zur Bildung einer Achse eines Schienenfahrzeugs bekannt, wobei eine Radwelle eines Radsatzes an den Schwenkarmen angeordnet ist. Eine derartige Achse bildet eine sogenannte Vollachse, die zwar ein hier interessierendes Federkonzept besitzt, wobei jedoch keinerlei Verjüngung für große Drehwinkel sichtbar sind, sodass der Drehwinkel des Drehgestells einer solchen Achse eher klein ausfällt.
  • Die DE 2006 044 614 A1 offenbart eine Achse mit einer Schwingenlösung, bei der die Schwingen Getriebe aufweisen, die als Radsatzlager dienen. Die Lagerung ist damit als sogenannte Außenlagerung ausgeführt, was für Schienenfahrzeuge dienlich ist, die auf einer sogenannten Meterspur betrieben werden. Achsschenkel mit einer jeweiligen Achsschulter sind nicht offenbart, sodass auch hier erkennbar ist, dass gewöhnliche Vollachsen nur einen geringen Drehwinkel zulassen.
  • Ein aus der WO 2014/177417 A1 bekanntes Drehgestell eines Schienenfahrzeugs umfasst einen Rahmen mit einem Drehlager für den Wagenkasten des Schienenfahrzeugs. An dem Rahmen sind beabstandet zueinander zwei Portalachsen vorgesehen, wobei eine jede der Portalachsen zu beiden nach außen vorstehenden Enden jeweils einen Federarm zeigt. Auf dem Federarm ist eine Schraubenfeder als Primärfeder angeordnet, auf der sich der Rahmen für die Aufnahme des Drehlagers abstützt.
  • Die WO 2018/042326 A1 zeigt wiederum eine Portalachse eines Drehgestells, wobei die Portalachse jeweils endseitig einen Achsschenkel zur Aufnahme des Rades aufweist. Der Achsschenkel ist im Bereich der Aufnahme des Rades in etwa U-förmig mit schräg verlaufenden Flanken ausgebildet. Vor und hinter dem Achsschenkel sind Öffnungen zur Aufnahme von Befestigungsmitteln zur Fixierung von Schraubfedern vorgesehen.
  • Nachteilig an der Ausbildung der Drehgestelle mit Portalachsen gemäß der zuvor genannten drei Literaturstellen ist, dass im Bereich eines jeden Rades zumindest eine vorzugsweise zwei senkrecht angeordnete Primärfedern vorgesehen sind, auf denen sich der Rahmen zur Aufnahme des Drehlagers abstützt, denn durch die Primärfedern wird zumindest im jeweiligen Außenbereich des Drehlagers der Drehwinkel des Fahrzeugs relativ zum Drehgestell begrenzt.
  • Die DE 4 428 038 C1 zeigt ebenfalls ein Drehgestell mit einem Rahmen, wobei der Rahmen des Drehgestells zur Aufnahme des Drehlagers für den Wagenkasten vier einzeln aufgehängte Räder aufweist. Die Räder sind hierbei durch jeweils einen Schwenkarm am Rahmen schwenkbar gelagert. Gelagert ist der Rahmen durch Rahmenträger auf dem Schwenkarm im Bereich des Rades auf einem Federpaket, wobei das Federpaket schräg verlaufend auf den Schwenkarm aufsitzt. Eine Portalachse im eigentlichen Sinn ist bei diesem Drehgestell nicht vorgesehen.
  • Nachteilig hierbei ist, dass der Boden im Bereich der schräg verlaufenden Primärfeder über dem Niederflurniveau liegt, das heißt, dass der Fußboden nicht durchgehend eben sein kann.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, einen maximalen Drehwinkel bereitzustellen bei gleichzeitig durchgehend ebenem Boden.
  • Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass zum Abstützen eines Rahmens des Drehgestelles des Schienenfahrzeugs einerseits die Portalachse zu beiden Enden einen Schwenkarm zur schwenkbaren Verbindung der Portalachse mit dem Rahmen und andererseits jeder der beiden Achsschenkel eine erste Achsschulter mit einer darauf angeordneten Federeinrichtung zum federnden Abstützen des Rahmens an einer Stützfläche der Achsschulter aufweist. Dabei sind die Achsschulter und der Schwenkarm derart zueinander orientiert, dass ein Normalenvektor der Stützfläche und eine Längsachse des Schwenkarms einen Winkel von > 0° aber < 90° einschließen.
  • Die erste Achsschulter des Achsschenkels befindet sich örtlich gesehen über dem Schwenkarm. Die Achsschulter nimmt eine Federeinrichtung auf, gegen die sich der Rahmen des Drehgestells abstützt. Diese Federeinrichtung fungiert als Primärfeder. Das heißt, dass die beispielsweise aus dem Stand der Technik gemäß WO 2014/177417 A1 bekannte Primär-Spiralfeder am insbesondere hinteren Ende des Drehgestells entfallen kann, was unmittelbar zu einem größeren Drehwinkel zwischen Wagenkasten einerseits und Drehgestell andererseits führt. Durch die kompakte Bauweise der Portalachse mit jeweils endseitig an den Portalachsen angeordnetem Achsschenkel mit einer ersten Achsschulter zur Aufnahme der jeweiligen Federeinrichtung wird erreicht, dass der Bodenbereich durchgängig eben ausgebildet werden kann.
  • Die Anordnung der Schwenkarme an der Portalachse erfolgt vorteilhaft unterhalb der Achsschenkel. Die Schwenkarme stehen mit einem Rahmen des Drehgestells in Verbindung. Die erste Achsschulter ist zu dem Schwenkarm unmittelbar benachbart; oder anders ausgedrückt, befindet sich die erste Achsschulter auf der dem Zentrum des Drehgestells zugewandten Seite des Achsschenkels, auf der sich insbesondere auch der Schwenkarm befindet.
  • Durch die Anordnung der schrägverlaufenden Federeinrichtung im Winkel von > 0° aber < 90°, und hier insbesondere in einem Winkelbereich von 30° bis 60° und bevorzugt von etwa 45°, wird erreicht, dass beim Einfedern die Federeinrichtung über ihre gesamte Fläche gleichmäßig belastet wird. Dies deshalb, weil beim Vorgang des Einfederns ein Kreisbogenabschnitt beschrieben wird.
  • Vorteilhafte Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Die Portalachse weist mindestens eine Tragachse auf. Diese kann beispielsweise im Querschnitt rechteckig sein. Denkbar ist auch der Einsatz mehrerer Tragachsen, die nebeneinander verlaufen können.
  • Vorteilhaft weist die mindestens eine Portalachse zu beiden Enden jeweils einen Träger zur Anlenkung an der mindestens einen Tragachse auf. Bei einer im Querschnitt rechteckförmigen Tragachse kann der Träger hierbei Bestandteil der Tragachse sein. Bei mehreren parallel zueinander verlaufenden Tragachsen werden diese vorzugsweise durch zu beiden Enden angeordnete gesonderte Träger aufgenommen.
  • Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung ist der Achsschenkel auf dem Träger angeordnet oder einstückig mit diesem ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich kann der Schwenkarm an dem Träger angeordnet oder einstückig mit diesem ausgebildet sein. Vorteilhalft ist eine Längsachse des Achsschenkels in etwa parallel zu der Längsachse des Schwenkarms ausgerichtet. Hieraus wird deutlich, dass der Schwenkarm im Betrieb unterhalb des Achsschenkels verläuft, was einen niedrigen Schwerpunkt des Rahmens ermöglicht, was wiederum Vorteile in Bezug auf die Niederflurigkeit des Fahrzeugs im Bereich des Drehgestells mit sich bringt, sowie darüber hinaus auch einen ebenen Boden über eine größere Fläche ermöglicht.
  • Im Einzelnen kann in Bezug auf den Schwenkarm vorgesehen sein, dass der Schwenkarm an der dem Rahmen zugewandten Seite des Drehgestells eine Lagerbuchse aufweist. Diese Lagerbuchse nimmt das eine Ende einer Rahmentraverse auf, die zu beiden Enden zur Aufnahme durch die jeweilige Lagerbuchse einen Lagerbock mit zwei Lagerflanschen zeigt, wobei die Lagerflansche der Aufnahme eines Achsstummels dienen, der in der Lagerbuchse verdrehbar gelagert ist. Der Lagerbock kann hierbei Teil des Rahmens sein. Somit ist die Rahmentraverse Teil des Rahmens. Der Rahmen kann optional ein Drehlager umfassen, durch das ein Wagenkasten drehbar auf dem Rahmen aufgenommen ist, wodurch sich auch größere Drehwinkel des Wagenkastens erreichen lassen.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Achsschenkel eine zweite Achsschulter aufweist, die in Richtung der ersten Achsschulter schräg auf diese zulaufend ausgebildet ist. Das heißt eine Stirnfläche der zweiten Achsschulter ist - in einer Projektion auf eine Ebene quer zu der Haupterstreckungsrichtung der Tragachse - geneigt zu der Stützfläche der ersten Achsschulter. Hieraus wird deutlich, dass der Achsschenkel in der Ansicht in etwa trapez- oder dreieckartig ausgebildet ist, wobei die Flanken dieses Achsschenkels, die schräg aufeinander zulaufend ausgebildet sind, die erste und die zweite Achsschulter bilden. Der schräge Verlauf der zweiten Achsschulter in Richtung auf die erste Achsschulter zu bewirkt, dass durch den hierdurch geschaffenen Freiraum hinter dem Achsschenkel ein größerer Drehwinkel des Drehgestells relativ zum Wagenkasten ermöglicht wird, was das Durchfahren enger Kurven erlaubt.
  • Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann sich der Achsschenkel ausgehend von der Achsschulter in Richtung der Längsachse zumindest abschnittsweise verjüngen. Dies hat zur Folge, dass sich in Richtung der Enden des Drehgestells ein vergrößerter Bauraum ergibt, was dem Ziel dient, einen maximal möglichen Drehwinkel des Drehgestells relativ zum Wagenkasten zu ermöglichen.
  • In diesem Zusammenhang kann im Einzelnen vorgesehen sein, dass
    • bei einer Projektion auf eine Ebene, die die Längsachse und eine Haupterstreckungsrichtung einer/der Tragachse der Portalachse enthält,
    • eine in Richtung der Tragachse liegende erste Seitenfläche des Achsschenkels zu der Haupterstreckungsrichtung geneigt ist, und
    • eine gegenüberliegende zweite Seitenfläche des Achsschenkels im Wesentlichen quer zur Haupterstreckungsrichtung orientiert.
  • Hieraus wird deutlich, dass die erste Seitenfläche des Achsschenkels unter Vergrößerung des Abstandes zur zweiten, gegenüberliegenden Seitenfläche schräg verlaufend ausgebildet ist. Hierdurch wird, wie bereits an anderer Stelle erläutert, der maximal mögliche Bauraum für den Drehwinkel zur Verfügung gestellt.
  • Gleichzeitig erfolgt hierdurch eine Vergrößerung der Stützfläche der ersten Achsschulter für die Federeinrichtung.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist der Achsschenkel ein Lagerelement zum lagernden Aufnehmen eines Rads bzw. eines Achsstummels des Rads auf. Konkret kann das Lagerelement ein Lagerzapfen oder -bolzen sein.
  • Es wurde bereits darauf hingewiesen, dass der Achsschenkel auf der ersten Achsschulter eine Federeinrichtung aufnimmt. Diese Federeinrichtung ist insbesondere aus mehreren Elastomerfederpaketen ausgebildet, die übereinander angeordnet sind. Das heißt, es sind jeweils mehrere Elastomerkissen vorgesehen, die durch eine Metallplatte voneinander getrennt sind, somit ist die Federeinrichtung ähnlich einem Gummimetalllager ausgebildet. Hierbei kann vorgesehen sein, dass die Steifigkeit der Elastomerfederpakete oder Elastomerkissen gleich oder ungleich ist. Das heißt, durch die Wahl der Elastizität der einzelnen Elastomerfederpakete kann die Federkennlinie beeinflusst werden.
  • Gegenstand der Erfindung ist ebenfalls ein Drehgestell eines Schienenfahrzeugs, insbesondere eines Niederflurschienenfahrzeugs, mit zwei in Längsrichtung des Fahrzeugs beabstandet zueinander angeordneten erfindungsgemäßen Portalachsen, wobei zwischen den Portalachsen des Drehgestells ein Rahmen zur Aufnahme des Wagenkastens vorgesehen ist. Optional kann das Drehgestell ein Drehlager umfassen, welches durch eine Wiege an dem Rahmen aufgenommen ist. Durch das Drehlager ist der Wagenkasten gegenüber dem Rahmen drehbar, wodurch sich auch größere Drehwinkel des Wagenkastens erreichen lassen.
  • Der Rahmen kann durch die jeweiligen Rahmentraversen mit den jeweiligen Schwenkarmen der beiden Portalachsen verbunden sein. Konkret kann die Verbindung mittels der endseitig an den Schwenkarmen vorgesehenen Lagerbuchsen erfolgen, die die schwenkbare Verbindung der Rahmentraverse mit der entsprechenden Portalachse ermöglichen. Der Rahmen weist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung zu jedem seiner vier Enden einen Federarm auf, der mit der Federeinrichtung auf der ersten Achsschulter des jeweiligen Achsschenkels in Verbindung steht. Hieraus wird deutlich, dass eine jede Portalachse um die ihr zugeordneten beiden Lagerbuchsen gegen die Kraft der jeweiligen Federeinrichtung auf einer Kreisbahn verschwenkbar ist.
  • Die Anordnung der Schwenkarme an der Portalachse, und hier insbesondere den Trägern der Portalachse, erfolgt unterhalb der Achsschenkel. Insofern wird hierdurch ein verhältnismäßig großer ebener und niederfluriger Boden bereitgestellt.
  • Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielhaft näher erläutert.
    • Fig. 1
    zeigt eine perspektivische Ansicht auf das Drehgestell, das lediglich schematisch dargestellt ist;
    Fig. 2
    zeigt eine perspektivische Ansicht auf eine Portalachse des Drehgestells;
    Fig. 3
    zeigt eine weitere Ansicht auf die Portalachse des Drehgestells;
    Fig. 4
    zeigt eine Seitenansicht auf den Achsschenkel der Portalachse des Drehgestells.
  • Das in Fig. 1 mit 1 bezeichnete Drehgestell weist einen Rahmen 3 auf, wobei der Rahmen 3 zu beiden Enden mit jeweils einer Portalachse 20 in Verbindung steht. Der Rahmen 3 selbst weist zwei parallel zueinander verlaufende Rahmenträger 4 mit jeweils endseitigem Federarm 5 auf. Zwischen den Rahmenträgern 4 ist eine Drehlagertraverse 7 angeordnet, auf der sich schematisch dargestellt das Drehlager 9 befindet. Dabei kann die Drehlagertraverse 7 über in Figur 1 nicht dargestellte Sekundärfedern an dem Rahmenträger 4 abgestützt sein. Das Drehlager 9 dient der drehbaren Aufnahme des nicht dargestellten Wagenkastens. Parallel zu der jeweiligen Portalachse verläuft eine Rahmentraverse 11, die endseitig an den Rahmenträgern 4 angelenkt ist.
  • Die Portalachse 20 umfasst eine im Querschnitt rechteckförmige Tragachse 22, die sich in einer Haupterstreckungsrichtung 22a erstreckt und endseitig jeweils einen Träger 24 (Fig. 4) aufweist. An dem Träger 24 ist in Richtung einer Längsachse 27 ein Schwenkarm 29 angeordnet, der endseitig mit einer Lagerbuchse 30 versehen ist. Auf dem Träger 24 ist der Achsschenkel 32 befestigt, der das Rad 33 aufnimmt. Durch die beiden Schwenkarme 29 erfolgt die Verbindung der Portalachse 20 mit dem Rahmen 3 des Drehgestells 1. Hierzu weist der Rahmen 3 des Drehgestells 1 einer jeden Portalachse 20 zugeordnet jeweils die Rahmentraverse 11 auf. Zur Verbindung der Rahmentraverse 11 mit den beiden Schwenkarmen 29 einer jeden Portalachse 20, ist an der Rahmentraverse 11 im Bereich eines jeden Schwenkarms 29 ein Lagerbock 13 vorgesehen, der zwei Lagerflansche 15 umfasst, die einen Achsstummel 16 aufnehmen, der in der Lagerbuchse 30 des Schwenkarms 29 drehbar gelagert ist.
  • Der Achsschenkel 32 umfasst eine erste Achsschulter 35 zur Aufnahme einer Federeinrichtung 37. Die Rahmenträger 4 weisen endseitig jeweils den Federarm 5 auf, der mit der Federeinrichtung 37 in Verbindung steht. Die Federarme 5 werden somit federnd an Stützflächen 35a der jeweils zugehörigen ersten Achsschulter 35 abgestützt. Die Federeinrichtung 37 umfasst einzelne Elastomerfederpakete 38, die jeweils durch Metallplatten 38a voneinander getrennt sind. Die erste Achsschulter 35, die der Aufnahme der Federeinrichtung 37 dient, und konkret der Normalenvektor 35b der Stützfläche 35a verläuft im Winkel α von etwa 45° zur Längsachse 27 des Schwenkarms 29.
  • Gegenüberliegend zu der ersten Achsschulter 35 ist eine zweite Achsschulter 36 vorgesehen, die auf die erste Achsschulter 35 schräg zuläuft, sodass der Achsschenkel 32 in der Ansicht in etwa trapez- oder dreieckförmig ausgebildet ist. Durch den schrägen Verlauf der zweiten Achsschulter 36 in Richtung auf die erste Achsschulter 35 wird im Bereich der zweiten Achsschulter 36 ein Freiraum geschaffen, der bewirkt, dass der Drehwinkel des Wagenkastens relativ zum Drehgestell vergrößert wird, mit der Folge, dass ein solches Fahrzeug enge Kurven durchfahren kann.
  • In diesem Zusammenhang bildet die Federeinrichtung 37 auf der ersten Achsschulter 35 die Primärfedereinrichtung, ohne dass, wie nach dem Stand der Technik teilweise vorgesehen, im Bereich der zweiten Achsschulter eine weitere Feder vorgesehen sein muss. Dies bewirkt ebenfalls, dass der zur Verfügung stehende Bauraum im Bereich der zweiten Achsschulter voll umfänglich einem größeren Drehwinkel zugutekommt.
  • Aus Fig. 3 ist erkennbar, dass der Achsschenkel 32 in Richtung der ersten Achsschulter 35 sich verbreiternd ausgebildet ist, und zwar dadurch, dass die auf der Innenseite verlaufende Seitenfläche 32a des Achsschenkels schräg zur Längsachse 27 verläuft. Hierdurch vergrößert sich in Richtung der Enden des Drehgestells 1 der zur Verfügung stehende Bauraum, mit der Folge, dass sich der Drehwinkel des Wagenkastens relativ zum Drehgestell vergrößert.
  • Bedingt durch die Anordnung des Schwenkarms 29 unter dem Achsschenkel 32 in Verbindung mit der schräg auf die erste Achsschulter 35 zulaufende zweite Achsschulter 36 wird somit nicht nur ein großer Drehwinkel zur Verfügung gestellt, sondern gleichfalls auch ein durchgehend ebener Boden, der aufgrund der geringen Höhe bedingt durch die Anordnung des Schwenkarmes 29 unterhalb des Achsschenkels 32, die niederflurige Ausgestaltung eines Fahrzeugs auch im Bodenbereich des Drehgestells 1 ermöglicht.

Claims (15)

  1. Portalachse (20) für ein Drehgestell (1) eines Schienenfahrzeugs, insbesondere eines Niederflurschienenfahrzeuges, wobei die Portalachse (20) zu beiden Enden jeweils einen Achsschenkel (32) aufweist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zum Abstützen eines Rahmens (3) des Drehgestelles des Schienenfahrzeugs
    • die Portalachse (20) zu beiden Enden jeweils einen Schwenkarm (29) zur schwenkbaren Verbindung der Portalachse (20) mit dem Rahmen (3) und
    • jeder der beiden Achsschenkel (32) eine erste Achsschulter (35) mit einer darauf angeordneten Federeinrichtung (37) zum federnden Abstützen des Rahmens (3) an einer Stützfläche (35a) der Achsschulter (35)
    aufweist, wobei die Achsschulter (35) und der Schwenkarm (29) derart zueinander orientiert sind, dass ein Normalenvektor (35b) der Stützfläche (35a) und eine Längsachse (27) des Schwenkarms (29) einen Winkel (α) von > 0° aber < 90° einschließen.
  2. Portalachse (20) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Portalachse (20) mindestens eine sich zwischen den beiden Achsschenkeln (32) erstreckende Tragachse (22) aufweist.
  3. Portalachse (20) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Schwenkarm (29) eine Lagerbuchse (30) zur lagernden Aufnahme des Rahmens (3) aufweist.
  4. Portalachse (20) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass sich der Achsschenkel (32) ausgehend von der Achsschulter (35) in Richtung der Längsachse (27) zumindest abschnittsweise verjüngt.
  5. Portalachse (20) nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass - bei einer Projektion auf eine Ebene, die die Längsachse (27) und eine Haupterstreckungsrichtung (22a) einer/der Tragachse (22) der Portalachse (20) enthält -
    • eine in Richtung der Tragachse (22) liegende erste Seitenfläche (32a) des Achsschenkels (32) zu der Haupterstreckungsrichtung (22a) geneigt ist und
    • eine gegenüberliegende zweite Seitenfläche (32b) des Achsschenkels (32) im Wesentlichen quer zu der Haupterstreckungsrichtung (22a) orientiert.
  6. Portalachse (20) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die mindestens eine Portalachse (20) zu beiden Enden jeweils einen Träger (24) zur Anlenkung einer/der Tragachse (22) der Portalachse (22) aufweist.
  7. Portalachse (20) nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Achsschenkel (32) undloder der Schwenkarm (29) auf oder an dem Träger (24) angeordnet sind/ist.
  8. Portalachse (20) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Achsschenkel (32) eine zweite Achsschulter (36) aufweist, deren Stirnfläche (36a) - in einer Projektion auf eine Ebene quer zu der Haupterstreckungsrichtung (22a) der Tragachse (22) - geneigt zu der Stützfläche (35a) der ersten Achsschulter (35) ist.
  9. Portalachse (20) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Achsschenkel (32) ein Lagerelement zum lagernden Aufnehmen eines Rads (33) der Portalachse (20) aufweist.
  10. Portalachse (20) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Federeinrichtung (37) mindestens ein, vorzugsweise mehrere übereinander angeordnete Elastomerfederpakete (38) aufweist.
  11. Portalachse (20) nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Steifigkeit der Elastomerfederpakete (38) gleich oder ungleich ist.
  12. Portalachse (20) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Winkel (α) zwischen dem Normalenvektor (35b) und der Längsachse (27) in einem Bereich zwischen 30° und 60° liegt.
  13. Drehgestell (1) für ein Schienenfahrzeug, insbesondere ein Niederflurschienenfahrzeug, mit zwei in Längsrichtung des Schienenfahrzeugs beabstandet zueinander angeordneten Portalachsen (20) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zwischen den Portalachsen (20) des Drehgestells (1) ein Rahmen (3) zur Aufnahme eines Wagenkastens des Schienenfahrzeugs vorgesehen ist, wobei optional zur drehbaren Aufnahme des Wagenkastens ein Drehlager (9) vorgesehen ist.
  14. Drehgestell (1) nach Anspruch 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Rahmen (3) mit den jeweiligen Schwenkarmen (29) der beiden Portalachsen (20) verbunden ist, ist, insbesondere mittels der Lagerbuchsen (30) der Schwenkarme (29).
  15. Drehgestell (1) nach Anspruch 13 oder 14,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Rahmen (3) zu beiden Enden jeweils zwei Federarme (5) aufweist, die mit der jeweiligen Federeinrichtung (37) in Verbindung stehen.
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