EP4091903A1

EP4091903A1 - Fahrwerk und schienenfahrzeug

Info

Publication number: EP4091903A1
Application number: EP22167797.4A
Authority: EP
Inventors: Friedrich Vemmer
Original assignee: Siemens Mobility GmbH
Current assignee: Siemens Mobility GmbH
Priority date: 2021-05-19
Filing date: 2022-04-12
Publication date: 2022-11-23
Also published as: DE102021205082A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrwerk (1) für ein Schienenfahrzeug (100) sowie ein Schienenfahrzeug (100). Dabei ist ein Fahrwerkrahmen (2) zur Montage an einen Wagenkasten (101) vorgesehen und wenigstens zwei Haupträder (3) zum Abstützen des Fahrzeugrahmens (2) auf Schienen (50), wobei die wenigstens zwei Haupträder (3) drehbar am Fahrwerkrahmen (2) aufgehängt sind. Zudem ist eine am Fahrwerkrahmen (2) montierte nichttragende Steuerungsanordnung (5) vorgesehen, die dazu eingerichtet ist, bei einer Abstützung der wenigstens zwei Haupträder (3) auf Schienen (50) eine Ausrichtung der wenigstens zwei Haupträder (3) relativ zu den Schienen (50) passiv zu beeinflussen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrwerk für ein Schienenfahrzeug sowie ein Schienenfahrzeug.
Schienenfahrzeuge werden üblicherweise entweder mit Doppelachsfahrwerken oder mit Einzelachsfahrwerken ausgeführt. In der einfachsten Form sind dabei zwei Fahrwerke so unter einen Wagenkasten montiert, dass sie zusammen mit diesem eine nickstabile Einheit bilden.
Doppelachsfahrwerke werden bei Straßenbahnen in der Regel mit längs-steifer Achsführung ausgeführt, sodass sie mit ihren zwei Achsen eine eindeutige Stellung im Gleis einnehmen. Aufgrund ihres begrenzten Radstandes (bei Straßenbahnen üblicherweise ca. 1,8m) bleiben die dadurch bedingten Anstellwinkel der Räder gegenüber den Schienen in Gleisbögen aber begrenzt, sodass die aus diesen Anstellwinkeln resultierenden Querschlupfkräfte und Verschleißerscheinungen in einem heute üblichen, und daher als vertretbar angesehenen Rahmen liegen. Diese Doppelachsfahrwerke sind um eine vertikale Hochachse drehbar an den Wagenkasten montiert. Der Abstand zwischen den Doppelachsfahrwerken kann dann erheblich länger gewählt werden als der Radstand innerhalb eines Doppelachsfahrwerkes, ohne die Anstellwinkel der Räder unvorteilhaft zu vergrößern. Dadurch ermöglichen sie eine attraktive Wagenkastengröße.
Insbesondere im Straßenbahnbereich sind die Wagenkasten-Abmessungen aufgrund des begrenzten Lichtraums in der Regel aber so weit limitiert, dass die möglichen Achslasten von Doppelachsfahrwerken nicht ausgeschöpft werden können. Einzelachsen bieten dann eine höhere Ausnutzung der zulässigen Achslasten, was zu günstigeren Gewichten und geringerem Wartungsaufwand führen kann. Die Stützweiten der Wagenkästen reduzieren sich, was nicht nur die Belastungen und damit die Gewichtssituation, sondern auch die Bodenfreiheiten von Niederflurfahrzeugen weiter verbessert. Des Weiteren benötigen Einzelachsfahrwerke einen geringeren Bauraum als Doppelachsfahrwerke. Einzelachsfahrwerke kommen aber auch bei Vollbahnen zur Anwendung, etwa bei Güterwaggons.
Einzelachsfahrwerke weisen für sich gesehen allerdings keine eindeutige Stellung im Gleis auf. Aufgrund der spurführungstechnisch begrenzten Spurkranzhöhen ist die Führungslänge eines Einzelrades limitiert. Einzelachsen können sich dadurch gegenüber der Gleisachse so weit verdrehen, dass es zu Zwängungen kommt bzw. die Achse sogar zwischen die Schienen fällt und so entgleist. Anders als Doppelachsfahrwerke können Einzelachsfahrwerke daher nicht ausdrehfrei an den Wagenkasten montiert werden, sondern erfordern z.B. eine kinematische Steuerung durch benachbarte Wagenkastengelenke, wobei es, durch die großen Abstände der steuernden Elemente bei wechselnden Bogenradien wiederum zu großen Anstellwinkeln der Räder kommt. Sie können, zum Beispiel in engen S-Bögen, sogar entgleisungskritische Fehlstellungen annehmen. Außerdem gehen derartige Gelenksteuerungen mit einem großen Zusatzgewicht und Bauraumbedarf einher. Lediglich bei sehr großen Bogenradien ist auch eine elastische Anbindung des Einzelachsfahrwerks möglich, wobei die Steuerung dann durch die Längsschlupfkräfte der Radsatzwellen erfolgt. Bei den für Straßenbahnen typischen engen Bogenradien reichen die Rollradien-Differenzen zwischen dem rechten und linken Rad einer Radsatzwelle jedoch nicht aus, sodass es mit der ausdrehelastischen Anbindung zu einer Fehlsteuerung mit erhöhten Anstellwinkeln und gegebenenfalls zu einer Entgleisung kommen könnte.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Spurführung eines Schienenfahrzeugs zu verbessern, insbesondere die radiale Einstellung von Einzelachsen bis herunter zu straßenbahntypisch engen Bogenradien zu ermöglichen und/oder Verschleiß am Fahrwerk zu reduzieren.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Fahrwerk für ein Schienenfahrzeug sowie ein Schienenfahrzeug gemäß den unabhängigen Ansprüchen.
Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und der folgenden Beschreibung.
Ein Fahrwerk, insbesondere ein Einzelachsfahrwerk, für ein Schienenfahrzeug gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung weist einen Fahrwerkrahmen zur Montage an einen Wagenkasten und wenigstens zwei Haupträder zum Abstützen des Fahrzeugkastens auf Schienen auf, wobei die wenigstens zwei Haupträder, insbesondere um ihre Rotationsachsen, drehbar am Fahrwerkrahmen aufgehängt sind und angetrieben oder nicht angetrieben ausgeführt sein können. Weiterhin kann entweder der Fahrwerkrahmen gegenüber dem Wagenkasten um eine Hochachse drehbar (sog. Drehschemellenkung) oder die Haupträder gegenüber dem Fahrwerksrahmen um die Hochachse schwenkbar (sog. Achsschenkellenkung) ausgeführt sein. Zudem ist eine am Fahrwerkrahmen montierte nichttragende Steuerungsanordnung vorgesehen, die dazu eingerichtet ist, bei einer Abstützung der wenigstens zwei Haupträder auf Schienen eine Ausrichtung der wenigstens zwei Haupträder relativ zu den Schienen innerhalb des aufgeführten Lenkfreiheitsgrades passiv zu beeinflussen.
Eine Montage der Steuerungsanordnung am Fahrwerkrahmen im Sinne der Erfindung ist vorzugsweise als vollständige Anordnung der Steuerungsanordnung im Bereich des Fahrwerkrahmens zu verstehen. Bei einer Montage am Fahrwerkrahmen tritt die Steuerungsanordnung zweckmäßigerweise nicht in Wechselwirkung mit dem Wagenkasten oder anderen Fahrwerken bzw. Fahrwerkrahmen, d. h. die Steuerungsanordnung ist insbesondere nicht Teil einer kinematischen Steuerung. Eine Montage der Steuerungsanordnung am Fahrwerkrahmen kann beispielsweise eine Integration der Steuerungsanordnung in den Fahrwerkrahmen sein.
Eine nichttragende Steuerungsanordnung im Sinne der Erfindung ist vorzugsweise als Steuerungsanordnung zu verstehen, die bei normaler Fahrt höchstens einen kleinen Anteil der beim Abstützen des Fahrzeugkastens auf Schienen wirkenden Last aufnimmt. Eine nichttragende Steuerungsanordnung kann zum Beispiel eine Steuerungsanordnung sein, die bei normaler Fahrt höchstens 25 %, vorzugsweise höchstens 5 %, insbesondere höchstens 1 %, der von den Haupträdern getragenen Last aufnimmt.
Ein Aspekt der Erfindung basiert auf dem Ansatz, mithilfe einer dedizierten Steuerungsanordnung einen Anstellwinkel von tragenden Rädern, die an einem Fahrwerkrahmen eines Fahrwerks aufgehängt sind, bei einer Abstützung auf Schienen relativ zu den Schienen zu beeinflussen, insbesondere zu minimieren. Die Steuerungsanordnung ist dabei vorzugsweise dazu eingerichtet, die Ausrichtung der auch als Haupträder bezeichneten tragenden Räder in passiver, zum Beispiel rein mechanischer Weise einzustellen. Zweckmäßigerweise kann die Steuerungsanordnung dazu die Ausrichtung der Haupträder auf den Verlauf der Schienen, zum Beispiel den Bogenradius des durchfahrenen Gleisbogens, abstimmen. Dadurch ist es möglich, die zwei Haupträder eines als Einzelachsfahrwerk ausgebildeten Fahrwerks in einem Gleisbogen in eine im Wesentlichen radiale Stellung zu bringen, um so den Verschleiß an Rad und Schiene sowie den Bogenfahrtwiderstand und/oder das Risiko von Aufkletterentgleisungen reduzieren zu können. Beim Einsatz in Niederflurfahrzeugen kann durch den so minimierten Querschlupf eine auch als Radreifenstandzeit bezeichnete Lebensdauer der Haupträder erzielt werden, die derjenigen von Haupträdern von Vollbahnfahrzeugen entspricht. Insbesondere die geringen Querschlupfkräfte an den Zusatzrädern machen das Fahrwerk unempfindlich gegenüber Bautoleranzen in der Achsparallelität, welche bei konventionellen Doppelachsfahrwerken mit Losrädern vielfach zu einem einseitigen Spurkranzanlauf im geraden Gleis und damit einem einseitig deutlich erhöhtem Spurkranzverschleiß führen.
Das Fahrwerk kann an beliebigen Positionen unter den Wagenkästen angeordnet werden. Es ist außerdem möglich, die zulässigen Achslastgrenzen auszunutzen und so kostengünstige Schienenfahrzeuge herzustellen. Zudem kann eine Beeinträchtigung des Fahrzeuginnenraums durch die möglichen Fahrwerksabmessungen minimiert werden.
Eine radiale Stellung eines Rads im Sinne der Erfindung ist hierbei vorzugsweise als eine Stellung zu verstehen, in der die Rotationsachse des Rads senkrecht zum Gleis bzw. der Schiene verläuft. Anders gesagt verläuft in einer radialen Stellung des Rads bei einer Gleisbogendurchfahrt die Rotationsachse zweckmäßigerweise parallel zum Bogenradius.
Die Steuerungsanordnung kann auch bei einem als Doppelachsfahrwerk ausgebildeten Fahrwerk vorteilhaft eingesetzt werden. Die Steuerungsanordnung kann auch hierbei durch Ausrichtung der dann vier Haupträder insbesondere eine Reduzierung der Querschlupfanteile ermöglichen.
Es ist auch denkbar, die (passive) Steuerungsanordnung mit einer aktiven Ausrichtungsregelung zu kombinieren. Zweckmäßigerweise sorgt die Steuerungsanordnung hierbei für eine Grobeinstellung der Hauptradausrichtung, während die aktive Regelung zum Beispiel über einen Lenk-Aktuator oder über Antriebs- und/oder Bremsmomente die Feineinstellung vornehmen kann. Sicherheitskritisch große Anstellwinkel der Räder, welche bei Fehlfunktion einer rein aktiven Regelung auftreten können, lassen sich so vermeiden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuerungsanordnung dazu eingerichtet, mit Schienen, auf denen sich die wenigstens zwei Haupträder abstützen, in Wechselwirkung zu treten. Zum Beispiel kann die Steuerungsanordnung wenigstens zwei Kontaktelemente aufweisen, die zum Kontaktieren der Schienen eingerichtet sind. Durch eine Wechselwirkung zwischen den Schienen und der Steuerungsanordnung lassen sich Führungskräfte aufnehmen und zur Ausrichtung der Haupträder einsetzen. Die Steuerungsanordnung kann dabei insbesondere als Hebel wirken, um die Haupträder effektiv und zuverlässig ausrichten zu können.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Steuerungsanordnung wenigstens vier Zusatzräder auf, die, insbesondere um ihre jeweilige Rotationsachse, drehbar am Fahrwerkrahmen aufgehängt und zum Wechselwirken mit Schienen, auf denen sich die Haupträder abstützen, eingerichtet sind. Anders gesagt sind die Zusatzräder zweckmäßigerweise derart angeordnet, dass eine Wechselwirkung mit den Schienen eintreten kann, wenn sich die Haupträder auf Schienen abstützen. Dabei sind die Zusatzräder zweckmäßigerweise derart, insbesondere relativ zu den Haupträdern, angeordnet und/oder elastisch aufgehängt, dass sie im Wesentlichen lastfrei bleiben. Dadurch kann das Auftreten von Querschlupfkräften an den Zusatzrädern verhindert oder zumindest verringert werden. Der Einsatz von Zusatzrädern kann den Verschleiß gegenüber anderen Mitteln zu Erzeugung einer Wechselwirkung mit den Schienen verringern.
Die Zusatzräder sind den wenigstens zwei Haupträdern zweckmäßigerweise vor- und/oder nachgeordnet. Beispielsweise können vier Zusatzräder vorgesehen sein, von denen zwei den wenigstens zwei Haupträdern vorgelagert und zwei den wenigstens zwei Haupträdern nachgelagert sind. Dabei sind die Zusatzräder bevorzugt unmittelbar benachbart, beispielsweise in einem Abstand weniger als der anderthalbfache Hauptraddurchmesser, zu den Haupträdern angeordnet. Durch eine symmetrische Positionierung der Haupträder zwischen den Zusatzrädern kann der Anstellwinkel der Haupträder in einem Gleisbogen minimiert werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die wenigstens vier Zusatzräder kleiner ausgebildet als die wenigstens zwei Haupträder. Mit anderen Worten weisen die Zusatzräder zweckmäßigerweise einen kleineren Radius auf als die Haupträder. Dadurch wird ein geringerer Radstand im Fahrwerk möglich. Beispielsweise können bei Raddurchmessern der Haupträder zwischen 500 mm und 700 mm Zusatzräder mit einem Durchmesser von 100 mm bis 350 mm vorgesehen sein. Die Zusatzräder können dann derart angeordnet sein, dass ein Abstand zwischen den jeweiligen Rotationsachsen zwischen 300 mm und 600 mm beträgt. Eine solche Dimensionierung der Zusatzräder relativ zu den Haupträdern ermöglicht ein kompaktes Fahrwerk und kann so insbesondere für Niederflurfahrzeuge, in denen Bauraum oftmals besonders knapp ist, vorteilhaft sein.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist ein Radstand zwischen einem Hauptrad und einem benachbarten Zusatzrad kleiner als der doppelte Hauptraddurchmesser, insbesondere kleiner als der anderthalbfache Hauptraddurchmesser, vorzugsweise kleiner als der Hauptraddurchmesser. Der geringe Abstand kann für eine lokal begrenzte Abtastung des Schienenverlaufes sorgen, sodass sich auch bei eng aufeinanderfolgenden Bögen nur geringe Fehlsteuerwinkel ergeben. Die für sich gesehen geringe Führungslänge der kleinen Zusatzräder kann unschädlich bleiben, da sie zusammen mit den - vorzugsweise größeren - Haupträdern im Verbund wirken, was eine sehr große effektive Führungslänge ermöglicht, die auch für die Haupträder eine erhebliche Verbesserung mit sich bringt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind zwei der wenigstens vier Zusatzräder in einem ersten Abstand zu den wenigstens zwei Haupträdern angeordnet, während zwei andere der wenigstens vier Zusatzräder in einem zweiten, vom ersten Abstand verschiedenen Abstand zu den wenigstens zwei Haupträdern angeordnet sind. Dadurch lassen sich gleichphasige Schwingungsanregungen verringern. Selbst wenn hierbei ein gewisser Querschlupf an den tragenden Rädern auftritt, bleibt dieser doch klein gegenüber dem Querschlupf zum Beispiel bei einem konventionellen Doppelachsfahrwerk.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die wenigstens vier Zusatzräder als laufflächenfreie Spurkranzscheiben ausgebildet. Die Zusatzräder können in diesem Fall dazu eingerichtet sein, Schienen im Wesentlichen seitlich zu kontaktieren. Eine derartige Ausbildung der Zusatzräder ermöglicht eine Funktionstrennung zwischen Tragen (durch die Haupträder) und Führen (ganz oder teilweise durch die Zusatzräder) und kann infolgedessen zum Beispiel die Wartung erleichtern und/oder effizienter machen. Mithilfe solcher Zusatzräder können Querschlupfkräfte noch weiter reduziert werden. Überdies lässt sich auch Gewicht einsparen und die erhöhte Schallemission von Laufrädern mit kleinem Durchmesser vermeiden.
Sinnvoll kann auch für die Führungsfunktion eine Funktionstrennung zwischen den Spurkränzen der Haupträder und den Zusatzrädern erfolgen: So können die Zusatzräder nur dazu eingerichtet, zum Beispiel angeordnet und/oder ausgebildet, sein, um die Anstellwinkel der Haupträder zu minimieren. Aufgrund der rollenden Reibung werden dazu nur geringe Kräfte benötigt. Die abzustützenden hohen äußeren Kräfte, beispielsweise Trägheitskräfte aus Bogenfahrt, können dagegen von den Spurkränzen der radial ausgerichteten Haupträder übertragen werden. Durch die minimierten Anstellwinkel der Haupträder können auch an diesen die hohen querschlupfbedingten Kräfte weitestgehend entfallen, und Berührpunktsvorverlagerungen lassen sich vermeiden, was Sicherheit gegen Entgleisen, Verschleißverhalten und Bogenfahrtwiderstand noch weiter verbessern kann.
Durch die laufflächenfreie Ausbildung lässt sich auch Bauraum gewinnen, der vorteilhaft nutzbar ist. So ist es etwa denkbar, dass das Fahrwerk eine Bremsanordnung aufweist, die seitlich, d. h. in einer Querrichtung, neben zweien der Zusatzräder angeordnet ist. Beispielsweise kann zumindest eine Magnetschienenbremse seitlich neben einem Zusatzrad angeordnet sein, ohne dass zusätzlicher Bauraum beansprucht wird. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Zusatzräder über den Fahrwerkrahmen in Vertikalrichtung fest oder zumindest sehr steif mit den Haupträdern verbunden, sodass bei einem eventuellen Aufklettern der Zusatzräder Last von den Haupträdern auf die Zusatzräder übertragbar ist. Dies kann Entgleisungen entgegenwirken.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die wenigstens vier Zusatzräder zumindest teilweise aus einem gleitfähigen Kunststoff, zum Beispiel aus Polyamid, gefertigt. Unter einem gleitfähigen Kunststoff ist hierbei ein Kunststoff mit einem geringen Reibungskoeffizienten auf Stahl zu verstehen. Dadurch können Dämpfungseigenschaften der Zusatzräder sowie deren akustische Eigenschaften verbessert werden. Zusätzlich lassen sich Gewicht und Installations- sowie Wartungsaufwand reduzieren.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zumindest ein Teil der wenigstens vier Zusatzräder relativ zu den wenigstens zwei Haupträdern, zum Beispiel um eine Hochachse oder eine Horizontalachse, angestellt. Anders gesagt fluchtet zumindest ein Teil der Zusatzräder zweckmäßigerweise nicht mit den wenigstens zwei Haupträdern. Vielmehr können die Zusatzräder in einer Ebene liegen oder rotieren, die relativ zu einer Ebene, in der die Haupträder liegen oder rotieren, angewinkelt ist. Dabei ist zumindest ein Zusatzrad vorzugsweise um eine vertikale Schwenkachse gegenüber einem benachbarten Hauptrad verkippt bzw. aus der Hauptradebene herausgeschwenkt. Durch eine solche Anstellung gegenüber den Haupträdern lässt sich einer Vorverlagerung eines Berührpunkts an den Zusatzrädern durch die Schienenkrümmung in Gleisbögen entgegenwirken. Infolgedessen ermöglicht die Anstellung eine bessere Absicherung gegen Entgleisen. Ebenso kann durch die Anstellung das für die Spurführung wichtige Stirnflanken-Quermaß q_R erhöht werden. Es lässt sich so ein besseres Abgleiten von Spurkränzen der Zusatzräder von Herzstückspitzen von Weichen oder Gleiskreuzungen erreichen und das Führungsverhalten in paarweisen Herzstückbereichen mit beidseitiger Fahrkantenunterbrechung verbessern.
Alternativ oder zusätzlich kann zumindest ein Teil der Zusatzräder auch gegen die Vertikale angestellt, d. h. relativ zur Vertikalen geneigt, sein. Beispielsweise kann zumindest ein Zusatzrad um eine horizontale Schwenkachse gegenüber einem benachbarten Hauptrad verschwenkt sein. Anders gesagt kann ein Teil der wenigstens vier Zusatzräder relativ zu den wenigstens zwei Haupträdern eine Horizontalachse, insbesondere eine Längsachse des Fahrwerks oder des Wagenkastens, angestellt sein. Dadurch lässt sich der Bohrschlupf verringern. Darüber hinaus kann eine solche Anstellung auch vorteilhaft im Hinblick auf die Bauhöhe sein.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen Spurkränze der wenigstens vier Zusatzräder einen flacheren Spurkranzflankenwinkel auf als Spurkränze der wenigstens zwei Haupträder. Die Reduzierung des Spurkranzflankenwinkels an den Zusatzrädern gegenüber den Haupträdern ermöglicht ein größeres q_R-Maß und einen günstigeren Anlauf bei einer Berührpunktsvorverlagerung. Dadurch können die Spurkränze beispielsweise besser von Herzstückspitzen in Weichen oder Gleiskreuzungen abgeleitet werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind Spurkränze der wenigstens vier Zusatzräder gegenüber Spurkränzen der wenigstens zwei Haupträder geschwächt ausgebildet. Unter einer Schwächung ist hierbei zu verstehen, dass die Spurkränze dünner ausgebildet sind. Anders gesagt können die Spurkränze der wenigstens zwei Haupträder gegenüber den Spurkränzen der wenigstens vier Zusatzrädern stärker ausgebildet sein. Dadurch kann eine horizontale Überbestimmtheit bei drei aufeinanderfolgenden angeordneten Rädern auf einer Schiene (zwei Zusatzräder und ein Hauptrad) vermieden werden. Infolgedessen kann die Gefahr einer Zwängung zwischen den Schienen in einem Gleisbogen verringert werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die wenigstens vier Zusatzräder, insbesondere paarweise, axial und/oder vertikal relativ zu den wenigstens zwei Haupträdern verschiebbar gelagert. Unter einer axialen Verschiebung ist hierbei eine Verschiebung in Querrichtung, d. h. senkrecht zu einer Längserstreckung des Fahrwerks, zu verstehen. Anders gesagt ist eine axiale Verschiebung eine seitliche Verschiebung entlang der Rotationsachse des Rads. Unter einer vertikalen Verschiebung ist dagegen eine Verschiebung in vertikaler Richtung, d. h. senkrecht zur Längs- und Quererstreckung des Fahrwerks, zu verstehen. Durch eine verschiebbare Lagerung können Zwängungen vermieden oder zumindest reduziert werden. Insbesondere kann durch eine axiale Verschiebbarkeit eine Zwängung bei Bogendurchfahrt und bei vertikaler Verschiebbarkeit eine Zwängung bei Senkendurchfahrt vermieden oder zumindest reduziert werden.
Die wenigstens vier Zusatzräder können dabei relativ zu den Haupträdern frei gelagert seien. Vorzugsweise sind die Zusatzräder relativ zu den Haupträdern jedoch elastisch gelagert und in bevorzugter Weise in ihrer Bewegung durch Anschläge begrenzt. Insbesondere können die Zusatzräder federzentriert sein, sodass bei einer Auslenkung relativ zu den Haupträdern eine Federkraft auf sie wirkt, welche die Zusatzräder in eine Ausgangsstellung zurückdrückt.
Bei nickweicher Anbindung des Fahrwerkrahmens an den Wagenkasten, d. h. bei vorhandenem Nickfreiheitsgrad, ist das Fahrwerk zweckmäßigerweise zur synchronen Absenkung und/oder Anhebung der Zusatzräder relativ zu den Haupträdern eingerichtet. Dazu kann beispielsweise ein Zusatzfahrwerkrahmen vorgesehen sein, an dem die Zusatzräder aufgehängt und über den die Zusatzräder starr verbunden sind. Dabei ist der Zusatzfahrwerkrahmen vorzugsweise vertikal - insbesondere stoßdämpferartig - elastisch gelagert. Beim Durchfahren einer Senke kann durch Anhebung der Zusatzräder so ein Kontakt der Haupträder, beim Überfahren einer Kuppe durch ein Absenken der Zusatzräder ein Kontakt der Zusatzräder mit den Schienen sichergestellt werden.
Bei nicksteifer Anbindung des Fahrwerkrahmens an den Wagenkasten, d. h. bei fehlendem oder lediglich kleinem Nickfreiheitsgrad, ist das Fahrwerk zweckmäßigerweise zur gegenläufigen Absenkung und/oder Anhebung der Zusatzräder relativ zu den Haupträdern eingerichtet. D. h. beispielsweise, dass bei einer Anhebung von einem den Haupträdern vorgelagerten Zusatzräderpaar ein den Haupträdern nachgelagertes Zusatzräderpaar abgesenkt wird - und andersherum. In diesem Fall kann der Zusatzfahrwerkrahmen beispielsweise schwenkbar um eine Querachse, d. h. eine Achse parallel zu den Rotationsachsen der Haupträder, gelagert sein. Das gegenläufige Absenken und/oder Anheben der Zusatzräder kann so das Verkippen des Wagenkastens (und damit des nicksteif montierten Fahrwerkrahmens) relativ zu den Schienen beim Überfahren der Kuppe oder dem Durchfahren der Senke kompensieren.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Fahrwerkrahmen wenigstens einen Zusatzfahrwerkrahmen auf, an dem zumindest ein Teil der wenigstens vier Zusatzräder drehbar aufgehängt ist. Der Zusatzfahrwerkrahmen ist vorzugsweise relativ zum Fahrwerkrahmen querverschiebbar, und/oder vertikal verschiebbar und/oder verdrehbar gelagert. Ein solcher Zusatzfahrwerkrahmen kann die Verschiebbarkeit oder Verdrehbarkeit der Zusatzräder auf effiziente Weise bereitstellen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die wenigsten zwei Haupträder derart mit den wenigstens vier Zusatzrädern gekoppelt, dass eine Änderung der Ausrichtung der wenigstens zwei Haupträder relativ zu den Schienen eine Änderung der Ausrichtung der wenigstens vier Zusatzräder relativ zu den Schienen bewirkt. Die Kopplung zwischen den Haupträdern und den Zusatzrädern kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, bei einer radialen Ausrichtung der Hauptachse in einem Gleisbogen auch die wenigstens zwei Zusatzachsen radial auszurichten. Mithilfe einer solchen Kopplung kann eine Berührpunktsvorverlagerung an den Zusatzrädern vermieden und infolgedessen die Entgleisungssicherheit weiter erhöht werden. Die Kopplung ermöglicht insbesondere ein querschlupffreies Abrollen der Zusatzräder an den Schienen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Spurkranzkuppe eines Spurkranzes der wenigstens zwei Haupträder bei horizontaler Ausrichtung des Fahrwerkrahmens tieferliegend angeordnet als eine Spurkranzkuppe eines Spurkranzes der wenigstens vier Zusatzräder. Anders gesagt sind bei horizontaler Ausrichtung die Spurkranzkuppen der Haupträder vorzugsweise tiefer abgesenkt als die Spurkranzkuppen der Zusatzräder. Dadurch kann sichergestellt werden, dass sich das Fahrwerk auch in Flachrillenbereichen, wie sie etwa bei Straßenbahn-Gleiskreuzungen auftreten können, über die Haupträder abstützt.
Alternativ oder zusätzlich können die wenigstens vier Zusatzräder vertikal abgefedert sein. Dies kann eine etwas tiefere Spurkranzabsenkung erlauben. Zudem ist dadurch gegebenenfalls auch eine Entlastung der Flächenpressung auf der Spurkranzkuppe der Haupträder beim Durchfahren eines Flachrillenbereichs erzielbar.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Steuerungsanordnung wenigstens zwei Gleitelemente auf, die beim Abstützen der wenigstens zwei Haupträder auf Schienen zum Wechselwirken mit den Schienen eingerichtet sind. Die zwei Gleitelemente können insbesondere zum Kontaktieren der Schienen eingerichtet sein. Die Gleitelemente sind zweckmäßigerweise den wenigstens zwei Haupträdern vor- und/oder nachgeordnet. Insbesondere können vier Gleitelemente vorgesehen sein, von denen zwei den wenigstens zwei Haupträdern vorgelagert und zwei den wenigstens zwei Haupträdern nachgelagert sind. Die Gleitelemente erlauben eine aufwandsgünstige, baulich einfache Verlängerung der Führungslänge des Fahrwerkssystems.
Die Gleitelemente sind zweckmäßigerweise ballig ausgebildet, um zum Beispiel an Herzstückspitzen zuverlässig abgleiten zu können. Vorzugsweise sind die Gleitelemente zumindest teilweise aus gleitfähigem Material gefertigt, z. B. aus Polyamid, was eine aufwandsgünstige Fertigung und Instandhaltung ermöglicht. Die Gleitelemente können zusätzlich zu Zusatzrädern vorgesehen sein. Beispielsweise können die Gleitelemente jeweils zwischen einem Hauptrad und einem vor- oder nachgeordnetem Zusatzrad angeordnet sein, d. h. in der Lücke zwischen Haupt- und Zusatzrad. Dies erlaubt eine besonders effiziente Bauraumnutzung bei besonders hoher Führungswirkung.
Alternativ oder zusätzlich können auch kleine Führungsrollen vorgesehen sein, die jeweils um eine vertikale oder zumindest schräg zur Horizontalen angestellte Rotationsachse rotierbar gelagert sind. Solche Stabilisierungselemente sind vorzugsweise den Zusatzrädern und/oder den Gleitelementen vorund/oder nachgelagert. Die Stabilisierungselemente können zum Beispiel als Wälzlager oder Polyamidrollen ausgebildet sein. Durch solche Stabilisierungselemente kann die Führungslänge der Steuerungsanordnung weiter erhöht werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die wenigstens zwei Haupträder spurkranzfrei ausgebildet. Dadurch kann eine vollständige Funktionstrennung zwischen Tragen (durch die Haupträder) und Führen (durch die Steuerungsanordnung) erzielt werden. Spurkranzfreie Haupträder ermöglichen eine vereinfachte Konstruktion des Fahrwerkssystems. Zudem kann Gewicht eingespart und der Installations- sowie Wartungsaufwand verringert werden. Besonders vorteilhaft ist, dass die Lauffläche getrennt von den Spurkränzen reprofiliert werden kann und der Längsschlupf aus den unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten in den Laufflächen- und Spurkranzkontaktpunkten entfallen kann.
Ein Schienenfahrzeug gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung weist einen Wagenkasten und ein daran montiertes Fahrwerk gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung auf. Ein solches Schienenfahrzeug kann besonders effizient und zuverlässig betrieben werden, da das Fahrwerk durch die Reduzierung von Querschlupfkräften einen reduzierten Fahrwiderstand aufweist, höhere Radstandzeiten ermöglicht und die Sicherheit gegen Entgleisungen erhöhen kann. Dieser Vorteil kann sich auch bei einer Anordnung des Fahrwerks am Wagenkastenende, weit entfernt von Wagenkastengelenken, ergeben.
Die bisher gegebene Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung enthält zahlreiche Merkmale, die in den einzelnen Unteransprüchen teilweise zu mehreren zusammengefasst wiedergegeben sind. Diese Merkmale können jedoch zweckmäßigerweise auch einzeln betrachtet und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammengefasst werden. Insbesondere sind diese Merkmale jeweils einzeln und in beliebiger geeigneter Kombination mit dem Fahrwerk gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung und dem Fahrzeug gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung kombinierbar.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Die Ausführungsbeispiele dienen der Erläuterung der Erfindung und beschränken die Erfindung nicht auf die darin angegebene Kombination von Merkmalen, auch nicht in Bezug auf funktionale Merkmale. Außerdem können dazu geeignete Merkmale eines jeden Ausführungsbeispiels auch explizit isoliert betrachtet, aus einem Ausführungsbeispiel entfernt, in ein anderes Ausführungsbeispiel zu dessen Ergänzung eingebracht und mit einem beliebigen der Ansprüche kombiniert werden.
Es zeigen:

FIG 1: ein Beispiel eines Schienenfahrzeugs mit einem Fahrwerksystem aus mehreren Fahrwerken;
FIG 2: ein Beispiel eines Fahrwerks mit einer Steuerungsanordnung;
FIG 3: ein Beispiel eines Fahrwerks, bei dem Zusatzräder relativ zu Haupträdern axial verschiebbar gelagert sind;
FIG 4: ein Beispiel eines Fahrwerks, bei dem zwei Haupträder mit vier Zusatzrädern kinematisch gekoppelt sind;
FIG 5: ein Beispiel eines Fahrwerks mit gegenüber Haupträdern angestellten Zusatzrädern; und
FIG 6: ein Beispiel für einen Teil einer Radanordnung eines Fahrwerks.

FIG 1 zeigt ein Beispiel eines Schienenfahrzeugs 100 mit einem Fahrwerksystem aus mehreren Fahrwerken 1 in einer Seitenansicht. Die Fahrwerke 1 können dabei sowohl in der Nähe der Wagenkastengelenke, als auch entfernt von diesen an den Fahrzeugköpfen angeordnet sein. Das Schienenfahrzeug 100 ist hierbei rein beispielhaft als Niederflurfahrzeug, zum Beispiel als Straßenbahn, ausgebildet. Die Fahrwerke 1 sind als Einachsfahrwerke mit jeweils zwei Haupträdern 3 und vier Zusatzrädern 4 ausgebildet. Dabei ist in jedem Fahrwerk 1 den Haupträdern 3 jeweils ein Zusatzrad 4 vorgeordnet und ein Zusatzrad 4 nachgeordnet. Aufgrund der Seitenansicht sind dabei pro Fahrwerk 1 nur eines der Haupträder 3 und zwei der Zusatzräder 4 sichtbar.
Jedes der Fahrwerke 1 weist auch einen Fahrwerkrahmen auf, an dem die Haupträder 3 und Zusatzräder 4 drehbar aufgehängt sind. Die Fahrwerkrahmen sind an Wagenkästen 101 einzelner Waggons des Schienenfahrzeugs 100 montiert. In der gezeigten Darstellung sind die Fahrwerkrahmen jedoch nicht sichtbar.
Die Haupträder 3 sind als tragende Räder ausgebildet und können so die Wagenkästen 101 des Schienenfahrzeugs 100 über die Fahrwerkrahmen auf Schienen abstützen. Die Zusatzräder 4 sind dagegen Teil einer im Folgenden näher beschriebenen Steuerungsanordnung zur passiven Ausrichtung der Haupträder 3 relativ zu den Schienen.
FIG 2 zeigt ein Beispiel eines Fahrwerks 1 mit einer Steuerungsanordnung 5, die vier Zusatzräder 4 umfasst. Sowohl die Haupträder 3 als auch die Zusatzräder 4 sind dabei an einem Fahrwerkrahmen 2 des Fahrwerks 1 aufgehängt, welcher um eine vertikale Hochachse V schwenkbar an einem aus Gründen der Übersichtlichkeit nur teilweise dargestellten Wagenkasten 101 montiert ist. Ein Fahrwerkrahmen 2 soll hierbei insbesondere auch einen Radträger, etwa wie im vorliegenden Beispiel eine Portalachse, umfassen, der um die Hochachse V schwenkbar an einem primärgefederten und giersteif am Wagenkasten 101 befestigen Fahrwerkrahmenteil gelagert ist.
Die Steuerungsanordnung 5 ist dazu eingerichtet, bei einer Abstützung von zwei Haupträdern 3 des Fahrwerks 1 auf Schienen 50 eine Ausrichtung der Haupträder 3 relativ zu den Schienen 50 passiv zu beeinflussen. Dazu können die Zusatzräder 4 derart angeordnet sein, dass sie bei einem Kontakt der Haupträder 3 zu den Schienen 50 ebenfalls mit den Schienen 50 wechselwirken. Eine bei dieser Wechselwirkung auf die Zusatzräder 4 wirkende Führungskraft kann im vorliegenden Beispiel über den Fahrwerkrahmen 2 zur Ausrichtung der Haupträder 3 genutzt werden. Die Zusatzräder 4 bilden zweckmäßigerweise zusammen mit dem Fahrwerkrahmen 2 einen Hebel, mit dem sich die Ausrichtung der Haupträder 3 beeinflussen lässt. Auf diese Weise lässt sich Querschlupf an den Haupträdern 3 vermeiden oder zumindest signifikant reduzieren, wodurch nicht nur die Lebensdauer der Haupträder 3 und Schienen 50 erhöht, sondern auch der Fahrwiderstand und das "Kurvenkreischen" beim Befahren eines Gleisbogens sowie das Entgleisungsrisiko verringert werden kann. Auch der oft sehr störende Schädigungsmechanismus der Radpolygonisierung kann durch die Verminderung des Querschlupfes weitestgehend unterdrückt werden.
Im gezeigten Beispiel ist das Fahrwerk 1 als Einachs-Portalfahrwerk ausgebildet, bei dem die Haupträder 3 auf zwei Achsschenkeln um eine Hauptachse H rotierbar gelagert sind. Es ist hierbei bevorzugt, dass sich die Hauptachse H und die Hochachse V schneiden, sodass die beiden Haupträder 3 gegenläufig um die Hochachse V schwenken können. Dadurch ist mithilfe der Steuerungsanordnung 5 zuverlässig eine radiale Ausrichtung der Hauptträger 3 bzw. der Hauptachse H in Schienenbögen bei gleichzeitiger Begrenzung der Bauhöhe bzw. dem Einsparen von Bauraum über dem Fahrwerkrahmen 2 möglich.
Selbstverständlich sind jedoch auch andere Ausbildungen des Fahrwerks 1 denkbar. Insbesondere könnte das Fahrwerk 1 auch als Doppelachsfahrwerk mit dann vier Haupträdern 3 ausgebildet sein. Auch in diesem Fall kann mithilfe der Steuerungsanordnung 5 eine Reduzierung des Querschlupfes erreicht werden. Alternativ oder zusätzlich muss das Fahrwerk 1 nicht als Portalfahrwerk ausgebildet sein. Insbesondere beim Einsatz in Vollbahnfahrzeugen ist es vielmehr auch denkbar, die sich gegenüberliegenden Haupträder 3 und/oder die Zusatzräder 4 mithilfe von Hauptwellen bzw. Zusatzwellen zu verbinden, wie es im Folgenden beschrieben ist.
FIG 3 zeigt ein Beispiel eines Fahrwerks 1, bei dem vier Zusatzräder 4 relativ zu Haupträdern 3 axial verschiebbar gelagert sind. Das Fahrwerk 1 umfasst dabei einen Fahrwerkrahmen 2, an dem die Haupträder 3, insbesondere eine die Haupträder 3 verbindende Hauptwelle 6, aufgehängt sind. Der Fahrwerkrahmen 2 weist einen Zusatzfahrwerkrahmen 2a auf, an dem die Zusatzräder 4, insbesondere die Zusatzräder 4 verbindende Zusatzwellen 7, aufgehängt sind. Zur Erreichung der axialen Verschiebbarkeit der Zusatzräder 4 ist der Zusatzfahrwerkrahmen 2a gegenüber dem Fahrwerkrahmen 2 querverschiebbar gelagert, d. h. entlang einer Hauptachse H, um welche die Haupträder 3 rotieren können.
Im gezeigten Beispiel stützt sich der Fahrwerkrahmen 2 über die Haupträder 3 auf Schienen 50 ab. Der Fahrwerkrahmen 2 befindet sich dabei in einem Gleisbogen, in dem die Schienen 50 einen auch als Krümmungsradius bezeichneten Bogenradius aufweisen. Durch die axiale Verschiebbarkeit der Zusatzräder 4 kann eine Zwängung der Radanordnung aus Haupträdern 3 und Zusatzrädern 4 im Schienenbogen vermieden oder zumindest reduziert werden.
Um bei der gezeigten Ausbildung des Fahrwerks 1 einen guten Kontakt der Zusatzräder 4 zu den Schienen 50 auch in geraden Gleisabschnitten zu ermöglichen, kann der Zusatzfahrwerkrahmen 2a am Fahrwerkrahmen 2 federzentriert sein.
Alternativ oder zusätzlich kann der Zusatzfahrwerkrahmen 2a gegenüber dem Fahrwerkrahmen 2 auch vertikal verschiebbar gelagert sein (nicht gezeigt). Dadurch lassen sich Zwängungen zum Beispiel bei einer Senkendurchfahrt oder einer Kuppenüberfahrt vermeiden oder zumindest reduzieren.
FIG 4 zeigt ein Beispiel eines Fahrwerks 1, bei dem zwei Haupträder 3 mit vier Zusatzrädern 4 derart kinematisch gekoppelt sind, dass eine Änderung der Ausrichtung der Haupträder 3 relativ zu Schienen 50, auf denen sich die Haupträder 3 abstützen, eine Änderung der Ausrichtung der Zusatzräder 4 relativ zu den Schienen 50 bewirkt. Die Haupträder 3 sind dabei über eine Hauptwelle 6 und die Zusatzräder 4 paarweise über jeweils eine Zusatzwelle 7 miteinander verbunden. Die Haupträder 3 bzw. die Hauptwelle 6 sind an einem aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellten Fahrwerkrahmen aufgehängt, der zwei Zusatzfahrwerkrahmen 2a aufweist. Dabei trägt jeder der Zusatzfahrwerkrahmen 2a ein Paar der Zusatzräder 4 bzw. eine Zusatzwelle 7.
Die Zusatzfahrwerkrahmen 2a sind jeweils um eine vertikale Hochachse V verdrehbar gegenüber dem Fahrwerkrahmen gelagert. Dadurch können sich die Zusatzräder 4 gegenüber den Haupträdern 3 anstellen, d. h. um einen Winkel verkippen. Infolgedessen lässt sich in einem Gleisbogen mit gekrümmten Schienen 50, wie in Figur 4 dargestellt, eine radiale Stellung nicht nur der Haupträder 3, sondern auch der Zusatzräder 4 erzielen. Anders gesagt können durch die Kopplung der Wellen 6, 7 sowohl die Hauptwelle 6 als auch die Zusatzwellen 7 parallel zum Bogenradius des Gleisbogens ausgerichtet werden. Infolgedessen wird nicht nur eine Zwängung der Radanordnung aus Haupträdern 3 und Zusatzrädern 4 zwischen den Schienen 50 vermeidbar, sondern es kann auch ein Querschlupf an den Zusatzrädern 4 vermieden oder zumindest reduziert werden.
Die Kopplung der Haupträder 3 mit den Zusatzrädern 4 bzw. der Hauptwelle 6 mit den Zusatzwellen 7 ist vorliegend rein beispielhaft durch ein Koppelgetriebe 8 realisiert. Das Koppelgetriebe 8 ist derart ausgebildet, dass eine Verdrehung einer der Zusatzwellen 7 um die entsprechende Hochachse V eine entsprechende gegenläufige Verdrehung der anderen Zusatzwelle 7 um die entsprechende andere Hochachse V bewirkt.
FIG 5 zeigt ein Beispiel eines Fahrwerks 1 mit gegenüber Haupträdern 3 angestellten Zusatzrädern 4. Die Haupträder 3 und die Zusatzräder 4 sind dabei drehbar an einem Fahrwerkrahmen 2 des Fahrwerks 1 aufgehängt. Der Fahrwerkrahmen 2 selbst ist um eine vertikale Hochachse V drehbar an einen Wagenkasten eines Schienenfahrzeugs montierbar.
Die Anstellung der Zusatzräder 4 relativ zu den Haupträdern 3 kann sich vorteilhaft auf das Fahrverhalten des Fahrwerks 1 in Gleisbögen auswirken. Insbesondere kann bei der Gleisbogendurchfahrt eine im Wesentlichen tangentiale Stellung der Zusatzräder 4 zu den Schienen erreicht werden. Infolgedessen lässt sich eine Vorverlagerung der Berührungspunkte zwischen den Schienen und den vorgelagerten (d. h. in Fahrtrichtung vorderen) Zusatzrädern 4 vermeiden oder zumindest verringern und entsprechend die Entgleisungssicherheit erhöhen.
In der gezeigten Anstellung sind die Zusatzräder 4 relativ zu den Haupträdern 3 um einen Winkel γ in der Horizontalen verkippt. Anders gesagt sind die Zusatzräder 4 jeweils um eine zur Hochachse V parallele, vertikale Schwenkachse (nicht gezeigt) aus den durch die Haupträder 3 definierten Ebenen herausgeschwenkt. Die Zusatzräder 4 sind dabei paarweise symmetrisch zu einer Hauptachse H, um welche die Haupträder 3 rotieren können, relativ zu den Haupträdern 3 angestellt. Anders gesagt sind die den Haupträdern 3 abgewandten Seiten der Zusatzräder 4 einer Längsachse L des Fahrwerks 1 zugewandt.
Es ist jedoch auch denkbar, dass die Zusatzräder 4 relativ zu den Haupträdern 3 paarweise antisymmetrisch bezüglich der Hauptachse H angestellt sind. In diesem Fall können zum Beispiel alle in Fahrtrichtung liegenden Seiten der Zusatzräder 4 der Längsachse L zugewandt sein. Eine solche Konfiguration erlaubt eine noch höhere Sicherheit gegen Entgleisungen, da dann keines der Zusatzräder 4 aufklettern kann.
FIG 6 zeigt ein Beispiel für einen Teil einer Radanordnung eines Fahrwerks. Der gezeigte Teil der Radanordnung umfasst ein Hauptrad 3, das von zwei Zusatzrädern 4 flankiert wird. Die Zusatzräder 4 sind dabei Teil einer Steuerungsanordnung des Fahrwerks, die zum Beeinflussen einer Ausrichtung des Hauptrads 3 relativ zu einer Schiene 50, auf der sich das Hauptrad 3 abstützt, eingerichtet ist.
Die Zusatzräder 4 sind im vorliegenden Beispiel laufflächenfrei ausgebildet. Die Zusatzräder 4 bestehen somit im Wesentlichen aus einer Spurkranzscheibe 4a, mit der von der Schiene 50 ausgeübte Spurführungskräfte aufgenommen werden können. Die derart ausgebildeten Zusatzräder 4 können eine vom Fahrwerk zu tragende Last nicht oder jedenfalls nur zu einem geringen Teil an der Schiene 50 abstützen. Dadurch kann an den Zusatzrädern 4 auch kein oder jedenfalls nur ein sehr geringer Querschlupf auftreten.
Die laufflächenfreie Ausbildung der Zusatzräder 4 erlaubt es auch, eine Bremsanordnung, die im vorliegenden Beispiel eine Magnetschienenbremse 9 umfasst, seitlich von zumindest einem der Zusatzräder 4 unmittelbar über der Schiene 50 anzuordnen. Die laufflächenfreie Ausbildung der Zusatzräder 4 ermöglicht so eine besonders effiziente Ausnutzung des Bauraums bzw. ein kompaktes Fahrwerk.
Im gezeigten Beispiel weist das Hauptrad 3 einen Spurkranz 3a und eine Lauffläche 3b auf. Mit der Lauffläche 3b kann sich das Hauptrad 3 auf der Schiene 50 abstützen. Da die Spurführung vorteilhaft von den Zusatzrädern 4 übernommen werden kann, ist es auch denkbar, das Hauptrad 3 ohne Spurkranz 3a auszubilden. Dadurch lässt sich das Fahrwerk weiter vereinfachen.
Im gezeigten Beispiel verlaufen eine Hauptachse H, um die das Hauprad 3 rotierbar gelagert ist, und Zusatzachsen Z, um die die Zusatzräder 4 drehbar gelagert sind und von denen eine durch die Magnetschienenbremse 9 in der vorliegenden Darstellung verdeckt ist, im Wesentlichen parallel. Es ist jedoch auch denkbar, die Zusatzachsen Z relativ zur Hauptachse H verkippt anzuordnen. Alternativ oder zusätzlich zu einer Verkippung um eine vertikale Schwenkachse zur Anstellung der Zusatzräder 4 gegenüber dem Hauptrad 3 (vergleiche FIG 5) kann insbesondere eine Verkippung um eine horizontale Schwenkachse, die parallel zu einer Längsachse L des Fahrwerks bzw. parallel zu den Schienen 50 verläuft, vorgesehen sein.
Im gezeigten Beispiel sind die beiden Zusatzräder 4 horizontal, d. h. in einer durch die Längsachse L definierten Längsrichtung, gleich weit von dem Hauptrad 3 beabstandet. Es ist jedoch auch denkbar, die horizontalen Abstände d1, d2 verschieden zu wählen. Beispielsweise kann das dem Hauptrad 3 vorgelagerte, neben der Magnetschienenbremse 9 angeordnete Zusatzrad 4 im ersten Abstand d1 und das dem Hauptrad 3 nachgelagerte Zusatzrad 4 im vom ersten Abstand d1 verschiedenen zweiten Abstand d2 angeordnet sein, um gleichphasige Schwingungsanregungen abmildern zu können.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Fahrwerk (1) für ein Schienenfahrzeug (100), aufweisend:
- einen Fahrwerkrahmen (2) zur Montage an einen Wagenkasten (101);

- wenigstens zwei Haupträder (3) zum Abstützen des Fahrzeugrahmens (2) auf Schienen (50), wobei die wenigstens zwei Haupträder (3) drehbar am Fahrwerkrahmen (2) aufgehängt sind; und

- eine am Fahrwerkrahmen (2) montierte nichttragende Steuerungsanordnung (5), die dazu eingerichtet ist, bei einer Abstützung der wenigstens zwei Haupträder (3) auf Schienen (50) eine Ausrichtung der wenigstens zwei Haupträder (3) relativ zu den Schienen (50) passiv zu beeinflussen.
Fahrwerk (1) nach Anspruch 1, wobei die Steuerungsanordnung (5) dazu eingerichtet ist, mit Schienen (50), auf denen sich die wenigstens zwei Haupträder (3) abstützen, in Wechselwirkung zu treten.
Fahrwerk (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Steuerungsanordnung (5) wenigstens vier Zusatzräder (4) aufweist, die um ihre Rotationsachsen drehbar am Fahrwerkrahmen (2) aufgehängt und zum Wechselwirken mit Schienen (50), auf denen sich die Haupträder (3) abstützen, eingerichtet sind.
Fahrwerk (1) nach Anspruch 3, wobei die wenigstens vier Zusatzräder (4) kleiner ausgebildet sind als die wenigstens zwei Haupträder (3) und ein Radstand zwischen einem Hauptrad (3) und einem benachbarten Zusatzrad (4) kleiner ist als der Hauptraddurchmesser.
Fahrwerk (1) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei die wenigstens vier Zusatzräder (4) als laufflächenfreie Spurkranzscheiben (4a) ausgebildet sind.
Fahrwerk (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die wenigstens vier Zusatzräder (4) zumindest teilweise aus einem gleitfähigen Kunststoff gefertigt sind.
Fahrwerk (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei zumindest ein Teil der wenigstens vier Zusatzräder (4) relativ zu den wenigstens zwei Haupträdern (3) angestellt ist.
Fahrwerk (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei Spurkränze (4a) der wenigstens vier Zusatzräder (4) einen flacheren Spurkranzflankenwinkel aufweisen als Spurkränze (3a) der wenigstens zwei Haupträder (3).
Fahrwerk (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei Spurkränze (4a) der wenigstens vier Zusatzräder (4) gegenüber Spurkränzen (3a) der wenigstens zwei Haupträder (3) geschwächt ausgebildet sind.
Fahrwerk (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 9, wobei die wenigstens vier Zusatzräder (4) axial und/oder vertikal relativ zu den wenigstens zwei Haupträdern (3) verschiebbar gelagert sind.
Fahrwerk (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 10, wobei der Fahrwerkrahmen (2) wenigstens einen Zusatzfahrwerkrahmen (2a) aufweist, an dem zumindest ein Teil der wenigstens vier Zusatzräder (4) drehbar aufgehängt und der relativ zum Fahrwerkrahmen (2) querverschiebbar, vertikal verschiebbar und/oder verdrehbar gelagert ist.
Fahrwerk (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 11, wobei die wenigsten zwei Haupträder (3) derart mit den wenigstens vier Zusatzrädern (4) gekoppelt sind, dass eine Änderung der Ausrichtung der wenigstens zwei Haupträder (3) relativ zu den Schienen (50) eine Änderung der Ausrichtung der wenigstens vier Zusatzräder (4) relativ zu den Schienen (50) bewirkt.
Fahrwerk (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Steuerungsanordnung (5) wenigstens zwei Gleitelemente aufweist, die beim Abstützen der wenigstens zwei Haupträder (3) auf Schienen (50) zum Wechselwirken mit den Schienen (50) eingerichtet sind.
Fahrwerk (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die wenigstens zwei Haupträder (3) spurkranzfrei ausgebildet sind.
Schienenfahrzeug (100) mit einem Wagenkasten (101) und wenigstens einem daran montierten Fahrwerk (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche.