EP3943359B1 - Untergestell eines schienenfahrzeuges - Google Patents

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EP3943359B1
EP3943359B1 EP21170420.0A EP21170420A EP3943359B1 EP 3943359 B1 EP3943359 B1 EP 3943359B1 EP 21170420 A EP21170420 A EP 21170420A EP 3943359 B1 EP3943359 B1 EP 3943359B1
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EP
European Patent Office
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flange plate
flange
rail vehicle
head
pieces
Prior art date
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Active
Application number
EP21170420.0A
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English (en)
French (fr)
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EP3943359A1 (de
Inventor
Holger Dr. Schmidt
Frank Bäseke
Thomas Endres
Dirk Taubert
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.)
Deutsche Bahn AG
Original Assignee
Deutsche Bahn AG
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Publication date
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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
    • B61F1/00—Underframes
    • 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

Definitions

  • the invention relates to an underframe of a rail vehicle, comprising two head pieces that can be supported on wheels and a central support connecting the two head pieces, each head piece and the central support being detachably connectable to one another via a connecting flange formed from a first flange plate assigned to the central support and a second flange plate assigned to the head piece are, wherein the first and second flange plate form a vertical contact plane in the connected state, as well as a rail vehicle with such an underframe.
  • Rail vehicles with generic underframes are already known from the prior art. As a rule, these are carrier wagons on which containers or other superstructures for transporting payloads that cannot be loaded in containers (e.g. round wood) can be placed.
  • the DE 69 30 111 U and the WO 2018/219955 A1 in each case a subframe composed of three prefabricated assemblies, with two identical head pieces each having a central element of different lengths being connectable.
  • subframes of different lengths should be easy and inexpensive to produce.
  • DE 42 29 481 C1 discloses an underframe for rail freight wagons, the basic concept of which provides for a combination of different modules or subassemblies, including, among other things, the combination of two end pieces with a central element made up of transverse and longitudinal beams. Due to the largely autonomous prefabrication of each individual assembly, in particular the head pieces and the running gear frame, in independent devices, the effort for adjustment and alignment work when assembling the various assemblies should be reduced.
  • the invention is therefore based on the object of providing an underframe for a rail vehicle, comprising two head pieces that can be supported on wheels and a center girder connecting the two head pieces, each head piece and the center girder each having a first flange plate assigned to the center girder and a second flange plate assigned to the head piece formed connection flange are releasably connected to each other, the first and second flange plate form a vertical contact plane in the connected state, to provide, which is easier and cheaper to manufacture and has lower life cycle costs.
  • this object is achieved in connection with the preamble of patent claim 1 in that the first flange plate forms a horizontal contact surface that protrudes beyond the contact plane and the second flange plate forms a horizontal support surface that is set back from the contact plane, the support surface being set up to support the contact surface in the vertical direction is.
  • the first flange plate covers the second flange plate in the vertical direction, ie in the direction of the weight acting on the central support.
  • the flange plate of the central support has, in addition to the conventional, from the prior art, vertically oriented contact surface or contact plane for the transmission of longitudinal forces between the central support and the head piece, a leg which is arranged above this vertically oriented contact surface and protrudes beyond it, on the underside of which a flat and is formed substantially horizontally oriented contact area and with the aforementioned vertically oriented contact surface forms a substantially right angle.
  • the flange plate of the center beam thus forms an approximately L-shaped component.
  • a "horizontal" contact area is to be understood as meaning an area whose spatial orientation is approximately parallel to the horizontal reference plane defined by the contact points of the bogies assigned to the head pieces on the rails.
  • the flange plate of the head piece has - in addition to a vertically oriented contact surface or contact plane for the transmission of longitudinal forces between the head piece and the central beam - also known from the prior art - a support surface arranged at right angles to this on its upper side, the support surface being set back from the contact plane.
  • a connecting flange is thus realized, the first flange plate of which can be supported vertically against the second flange plate by means of a protruding or L-shaped form element.
  • This shaped element is preferably designed as an L-shaped leg which overlaps the upper side of the flange plate of the head piece and is supported by its contact surface in the vertical direction against the horizontal support surface of the flange plate of the head piece.
  • the invention further provides that the first and second flange plates are braced against one another in the horizontal direction by means of locking ring bolts. This enables high forces to be transmitted in the longitudinal direction of the underframe, but at the same time also high stability with respect to bending moments which act on the connecting flange, particularly when the rail vehicle is loaded.
  • the invention also relates to a rail vehicle with an underframe which is designed in accordance with at least one of the aforementioned patent claims.
  • Rail vehicles according to the invention can also be easily adapted to changed transport requirements during their service life with little effort by replacing and/or changing the arrangement of the cross members.
  • FIG 1 is a perspective view of the underframe of a rail freight car according to the invention, formed from a central support (3) and two head pieces (1, 2) at the ends.
  • the couplings and bogies of the rail freight car are arranged in a known manner on the end pieces.
  • the central support (3) forms the central component of the underframe and is designed essentially in one piece; ie a central beam connects both end pieces of the subframe. By varying the length of the central support, base frames of different lengths can be formed.
  • the central support can have a central section and two end sections adjoining the distal ends of the central section, the cross-sectional profile of the central section being larger than the cross-sectional profile of the two end sections.
  • FIG 2 a side view of this base is shown.
  • the connection between one of the two head pieces (2) and the center support (3) is shown separately as detail "A".
  • figure 3 shown.
  • the connection is formed from a first flange plate (4) on a first end face of the central support (3) and a second flange plate (5) on a corresponding second end face of the head piece (2).
  • Both flange plates (4, 5) touch each other with their vertically oriented connection surfaces, so that a common vertical contact plane (E) is formed in the contact area of both flange plates (4, 5).
  • the first flange plate (4) assigned to the central support (3) has in its upper area an L-shaped leg which protrudes in the direction of the longitudinal axis (L) of the central support (3) beyond the vertically oriented connection surface of this first flange plate (4) and on the underside of which a horizontal contact surface (6) is formed.
  • the top of the second flange plate (5) associated with the head piece (2) has a support surface (7) which is also oriented at right angles to its vertical connection surface and is set back in relation to the contact plane (E).
  • the leg of the first flange plate (4) overlaps the second flange plate (5), so that its contact surface (6) vertically against the support surface (7) of the second flange plate (5).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Body Structure For Vehicles (AREA)
  • Fittings On The Vehicle Exterior For Carrying Loads, And Devices For Holding Or Mounting Articles (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Untergestell eines Schienenfahrzeuges, umfassend zwei auf Rädern abstützbare Kopfstücke sowie einen die beiden Kopfstücke verbindenden Mittelträger, wobei jedes Kopfstück und der Mittelträger über jeweils einen aus einer dem Mittelträger zugeordneten ersten Flanschplatte und einer dem Kopfstück zugeordneten zweiten Flanschplatte gebildeten Anschlussflansch lösbar miteinander verbindbar sind, wobei erste und zweite Flanschplatte in verbundenem Zustand eine vertikale Kontaktebene ausbilden, sowie ein Schienenfahrzeug mit einem solchen Untergestell.
  • Schienenfahrzeuge mit gattungsgemäßen Untergestellen sind aus dem Stand der Technik vorbekannt. In aller Regel handelt es sich hierbei um Tragwagen, auf welche Container oder andere Aufbauten zum Transport von Nutzlasten, deren Verladung in Containern nicht sinnvoll bzw. nicht möglich ist (wie z.B. Rundholz), aufgesetzt werden können.
  • So offenbaren beispielsweise die DE 69 30 111 U und die WO 2018/219955 A1 jeweils ein aus drei vorgefertigten Baugruppen zusammengesetztes Untergestell, wobei zwei identische Kopfstücke mit jeweils einem Mittelelement unterschiedlicher Länge verbindbar sind. Auf diese Weise sollen Untergestelle unterschiedlicher Baulänge einfach und kostengünstig herstellbar sein.
  • DE 42 29 481 C1 offenbart ein Untergestell für Schienengüterwagen, dessen Grundkonzeption eine Kombination aus verschiedenen Modulen bzw. Baugruppen vorsieht, darunter unter anderem auch die Kombination zweier stirnseitiger Kopfstücke mit einem aus Quer- und Längsträgern aufgebauten Mittelelement. Durch die weitgehend autonome Vorfertigung einer jeden einzelnen Baugruppe, insbesondere der Kopfstücke und des Laufwerksrahmens, in eigenständigen Vorrichtungen soll der Aufwand für Anpassungs- und Ausrichtarbeiten beim Zusammenbau der verschiedenen Baugruppen reduziert werden.
  • Aus WO 2018/019433 A1 ist ein Untergestell eines Schienenfahrzeuges bekannt, dessen beide Kopfstücke über jeweils einen Anschlussflansch mit einem Mittelträger verbunden sind, wobei jedes Kopfstück mittels eines an der Unterkante des Anschlussflanschs angeordneten Schwenklagers gegen den Mittelträger verkippbar ist. Zudem sollen hierdurch größere Längskräfte zwischen Mittelträger und Kopfstück übertragbar sein. Die Mittelstücke sollen bei eventuellen späteren Umbauten der Schienenfahrzeuge bzw. Untergestelle relativ leicht von den jeweiligen Kopfstücken getrennt und ggf. verschrottet werden können, während die Kopfstücke mit neuen Mittelstücken zu neuen Untergestellen zusammenfügbar sind. Allerdings verursacht die passgenaue Fertigung eines solchen Schwenklagers hohe Produktionskosten.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Untergestell eines Schienenfahrzeuges, umfassend zwei auf Rädern abstützbare Kopfstücke sowie einen die beiden Kopfstücke verbindenden Mittelträger, wobei jedes Kopfstück und der Mittelträger über jeweils einen aus einer dem Mittelträger zugeordneten ersten Flanschplatte und einer dem Kopfstück zugeordneten zweiten Flanschplatte gebildeten Anschlussflansch lösbar miteinander verbindbar sind, wobei erste und zweite Flanschplatte in verbundenem Zustand eine vertikale Kontaktebene ausbilden, bereitzustellen, welches einfacher und kostengünstiger herzustellen ist und geringere Lebenszyklus-Kosten aufweist.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 dadurch gelöst, dass die erste Flanschplatte eine über die Kontaktebene hinauskragende horizontale Aufstandsfläche und die zweite Flanschplatte eine von der Kontaktebene zurückgesetzte horizontale Stützfläche ausbilden, wobei die Stützfläche zur Abstützung der Aufstandsfläche in vertikaler Richtung eingerichtet ist. Auf diese Weise ist ein Schienenfahrzeug-Untergestell realisierbar, dessen Kopfstücke in besonders einfacher Weise mit dem Mittelträger verbunden werden können. Von besonderem Vorteil ist dabei, dass die erste Flanschplatte die zweite Flanschplatte in vertikaler Richtung, d.h. in Richtung der auf den Mittelträger einwirkenden Gewichtskraft, überdeckt. Hierzu weist die Flanschplatte des Mittelträgers zusätzlich zur herkömmlichen, aus dem Stand der Technik bekannten vertikal orientierten Kontaktfläche bzw. Kontaktebene zur Übertragung von Längskräften zwischen Mittelträger und Kopfstück einen oberhalb dieser vertikal orientierten Kontaktfläche angeordneten und über diese hinausragenden Schenkel auf, an dessen Unterseite eine ebene und im Wesentlichen horizontal ausgerichtete Aufstandsfläche ausgebildet ist und der mit der vorgenannten vertikal orientierten Kontaktfläche einen im wesentlichen rechten Winkel ausbildet. Die Flanschplatte des Mittelträgers bildet somit ein in etwa L-förmiges Bauteil aus. Unter einer "horizontalen" Aufstandsfläche ist in diesem Zusammenhang eine solche Fläche zu verstehen, deren räumliche Ausrichtung in etwa parallel zu der durch die Aufstandspunkte der den Kopfstücken zugeordneten Drehgestelle auf den Schienen definierten horizontalen Bezugsebene ist. Die Flanschplatte des Kopfstücks weist hingegen - neben einer ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannten vertikal orientierten Kontaktfläche bzw. Kontaktebene zur Übertragung von Längskräften zwischen Kopfstück und Mittelträger - eine hierzu rechtwinklig an ihrer Oberseite angeordnete Stützfläche auf, wobei die Stützfläche von der Kontaktebene zurückgesetzt ist. Somit ist ein Anschlussflansch realisiert, dessen erste Flanschplatte mittels eines hervortretenden bzw. L-förmigen Form-Elements vertikal gegen die zweite Flanschplatte abstützbar ist. Dieses Form-Element ist bevorzugt als L-förmiger Schenkel ausgeführt, der die Oberseite der Flanschplatte des Kopfstücks übergreift und sich mittels seiner Aufstandsfläche in vertikaler Richtung gegen die horizontale Stützfläche der Flanschplatte des Kopfstücks abstützt. Somit können über den Anschlussflansch nicht nur horizontale Kräfte in Längsrichtung des Untergestells bzw. des Schienenfahrzeuges zwischen Kopfstück und Mittelträger übertragen werden, sondern auch vertikale Lasten. Die zusätzlich vorgesehenen Mittel zur horizontalen Verspannung der beiden Flanschplatten gegeneinander werden somit erheblich von Beeinflussungen durch Querkräfte entlastet. Eine solche kraft- und formschlüssige Verbindung zwischen den Kopfstücken und dem Mittelträger eines Schienenfahrzeugs-Untergestell ist kostengünstig zu fertigen und bildet die Voraussetzung für eine konstruktiv freizügige Kombination unterschiedlicher Mittelstücke mit konstruktiv einheitlich ausgeführten Drehgestellen. Auf diese Weise können längen- und typvariable Schienenfahrzeuge, insbesondere solche des Güterverkehrs, kostengünstig gefertigt und flexibel an geänderte Nutzungsarten angepasst werden.
  • Die Erfindung sieht ferner vor, dass erste und zweite Flanschplatte mittels Schließringbolzen in horizontaler Richtung gegeneinander verspannt sind. Dies ermöglicht eine Übertragung von hohen Kräften in Längsrichtung des Untergestells, aber zugleich auch eine hohe Stabilität gegenüber Biegemomenten, die insbesondere im beladenen Zustand des Schienenfahrzeugs auf den Anschlussflansch einwirken.
  • Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Schienenfahrzeug mit einem Untergestell, welches gemäß mindestens einem der vorgenannten Patentansprüche ausgeführt ist. Erfindungsgemäße Schienenfahrzeuge können auch noch während ihrer Nutzungszeit mit wenig Aufwand durch Austausch und / oder veränderte Anordnung der Querträger in einfacher Weise an geänderte Transportbedürfnisse angepasst werden.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und dazugehöriger Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
    • Figur 1: perspektivische Ansicht des aus einem Mittelträger und zwei endseitigen Kopfstücken gebildeten Untergestells
    • Figur 2: Seitenansicht des Untergestells
    • Figur 3: Detailansicht der Verbindung zwischen Kopfstück und Mittelträger
  • In Figur 1 ist eine perspektivische Ansicht des aus einem Mittelträger (3) und zwei endseitigen Kopfstücken (1, 2) gebildeten erfindungsgemäßen Untergestells eines Schienengüterwagens dargestellt. Die Kupplungen und Drehgestelle des Schienengüterwagens sind in bekannter Weise an den Kopfstücken angeordnet. Da diese aber keine Bestandteile des erfindungsgemäßen Untergestells im engeren Sinne sind, sind sie aus Gründen der Übersichtlichkeit in den Figuren dieses Ausführungsbeispiels nicht dargestellt. Der Mittelträger (3) bildet das zentrale Bauelement des Untergestells aus und ist im Wesentlichen einteilig ausgeführt; d.h. ein Mittelträger verbindet beide Kopfstücke des Untergestells. Durch Variation der Länge des Mittelträgers lassen sich unterschiedlich lange Untergestelle bilden. In Figur 1 ist ein Mittelträger mit kurzer Längserstreckung entlang der Längsachse des Schienengüterwagens bzw. des Untergestells dargestellt. Insbesondere bei größerer Bauteillänge kann der Mittelträger einen zentralen Abschnitt sowie zwei an den distalen Enden des zentralen Abschnitts anschließende Endabschnitte aufweisen, wobei das Querschnittsprofil des zentralen Abschnitts größer als das Querschnittsprofil der beiden Endabschnitte ist.
  • In Figur 2 ist eine Seitenansicht dieses Untergestells dargestellt. Die Verbindung zwischen einem der beiden Kopfstücke (2) und dem Mittelträger (3) ist als Detail "A" gesondert in Figur 3 dargestellt. Die Verbindung ist gebildet aus einer ersten Flanschplatte (4) an einer ersten Stirnseite des Mittelträgers (3) sowie einer zweiten Flanschplatte (5) an einer hierzu korrespondierenden zweiten Stirnseite des Kopfstücks (2). Beide Flanschplatten (4, 5) berühren einander mit ihren vertikal orientierten Anschlussflächen, so dass hierdurch im Kontaktbereich beider Flanschplatten (4, 5) eine gemeinsame vertikale Kontaktebene (E) ausgebildet ist. Die dem Mittelträger (3) zugeordnete erste Flanschplatte (4) weist in ihrem oberen Bereich einen L-förmigen Schenkel auf, der in Richtung der Längsachse (L) des Mittelträgers (3) über die vertikal orientierte Anschlussfläche dieser ersten Flanschplatte (4) hinausragt und an dessen Unterseite eine horizontale Aufstandsfläche (6) ausgebildet ist. Die dem Kopfstück (2) zugeordnete zweite Flanschplatte (5) weist an ihrer Oberseite eine ebenfalls rechtwinklig zu ihrer vertikalen Anschlussfläche orientierte Stützfläche (7) auf, welche in Bezug auf die Kontaktebene (E) zurückgesetzt ist. In einer mittels einer Mehrzahl von Schließringbolzen (8) gegeneinander axial (d.h. in Richtung der Längsachse (L)) verspannten Position beider Flanschplatten übergreift der Schenkel der ersten Flanschplatte (4) die zweite Flanschplatte (5), so dass sich deren Aufstandsfläche (6) vertikal gegen die Stützfläche (7) der zweiten Flanschplatte (5) abstützt.
    • Bezugszeichenliste:
    • 1, 2
    Kopfstück
    3
    Mittelträger
    4
    erste Flanschplatte (dem Mittelträger zugeordnet)
    5
    zweite Flanschplatte (dem Kopfstück zugeordnet)
    6
    Aufstandsfläche
    7
    Stützfläche
    8
    Schließringbolzen
    L
    Längsachse des Mittelträgers (3)

Claims (3)

  1. Untergestell eines Schienenfahrzeuges, umfassend zwei auf Rädern abstützbare Kopfstücke (1, 2) sowie einen die beiden Kopfstücke (1, 2) verbindenden Mittelträger (3), wobei jedes Kopfstück (1, 2) und der Mittelträger (3) über jeweils einen aus einer dem Mittelträger zugeordneten ersten Flanschplatte (4) und einer dem Kopfstück zugeordneten zweiten Flanschplatte (5) gebildeten Anschlussflansch lösbar miteinander verbindbar sind, wobei erste und zweite Flanschplatte in verbundenem Zustand eine vertikale Kontaktebene (E) ausbilden,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die erste Flanschplatte (4) eine über die Kontaktebene (E) hinauskragende horizontale Aufstandsfläche (6) und die zweite Flanschplatte (5) eine von der Kontaktebene (E) zurückgesetzte horizontale Stützfläche (7) ausbilden, wobei die Stützfläche (7) zur Abstützung der Aufstandsfläche (6) in vertikaler Richtung eingerichtet ist.
  2. Untergestell eines Schienenfahrzeuges nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass erste und zweite Flanschplatte (4, 5) mittels Schließringbolzen (8) in horizontaler Richtung gegeneinander verspannt sind.
  3. Schienenfahrzeug mit einem Untergestell nach einem der Patentansprüche 1 oder 2.
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