EP4347347B1

EP4347347B1 - Sensoranordnung und fahrwerk

Info

Publication number: EP4347347B1
Application number: EP22753692.7A
Authority: EP
Inventors: Jochen Brandstetter; Michael GROBBAUER; Markus HENGSBERGER; Karl-Heinz Thomann
Original assignee: Siemens Mobility Austria GmbH
Current assignee: Siemens Mobility Austria GmbH
Priority date: 2021-08-04
Filing date: 2022-07-21
Publication date: 2025-11-19
Anticipated expiration: 2042-07-21
Also published as: AT525305A1; EP4347347A1; WO2023011930A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung umfassend zumindest einen Sensor.
Fahrwerke von Schienenfahrzeugen weisen häufig Einrichtungen auf, mit welchen eine Diagnose oder Überwachung der Fahrwerke selbst und/oder eines Fahrwegs durchgeführt wird. Dadurch können Fehler und Schäden der Fahrwerke (z.B. ein defekter Dämpfer etc.) oder des Fahrwegs (z.B. ein Gleislagefehler, ein Gleisbruch etc.) detektiert und rechtzeitig behoben werden.
Insbesondere für eine Schienendiagnose und/oder Schienenüberwachung ist es wichtig, dass dafür vorgesehene Sensoren in möglichst geringem Abstand von Schienen angeordnet sind. Das bedingt ein großes Risiko, dass Hindernisse oder Unregelmäßigkeiten in Gleisnähe (beispielsweise ein auf einem Gleis liegender Ast eines Baums oder ein Gleislagefehler) gegen die Sensoren stoßen (beispielsweise der Ast oder das Gleis selbst im Bereich des Gleislagefehlers) und diese beschädigen.
Das genannte Risiko kann auch Vorrichtungen betreffen, mit welchen fahrzeugseitige Einrichtungen von Zugbeeinflussungssystemen gelagert werden, wie z.B. Antennen für ein System zur Linienförmigen Zugbeeinflussung (LZB).
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die WO 2006/032307 A1 bekannt, in welcher eine Diagnoseeinrichtung zur Überprüfung von Fahrwegen (z.B. Weichen) offenbart ist. Mittels eines auf einem Radsatzlagerdeckel eines Fahrwerks eines Schienenfahrzeugs angeordneten Beschleunigungssensors werden Beschleunigungen erfasst. Die erfassten Beschleunigungen werden in einer Auswerteeinheit mit Beschleunigungsgrenzwerten verglichen, wobei bei festgestellten Grenzwertüberschreitungen Inspektionsschritte an dem Fahrweg veranlasst werden.
Weiterhin zeigt die WO 2019/219756 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Diagnose und Überwachung von Fahrwegen, wobei Sensoren auf einem Fahrwerk eines Schienenfahrzeugs vorgesehen sind.
Ferner ist in der EP 3 461 714 A1 ein Fahrwerk eines Schienenfahrzeugs offenbart, bei welchem eine Spannanordnung mit einem Radsatz verspannt ist. Auf der Spannanordnung ist eine Tragevorrichtung gelagert, welche mit einer weiteren Fahrwerkskomponente (z.B. mit einem Fahrwerksrahmen) verbunden ist. Die Tragevorrichtung ist an einer Fahrwerksaußenseite vorgesehen und es kann auf ihr ein Auslösehebel einer Fahrsperre für ein Zugsicherungssystem oder eine Trittleiter gelagert sein.
Die RU 94535 U1 beschreibt ein Fahrwerk mit einer Sensoranordnung, bei welcher ein Sensor mit einer Rückstellvorrichtung verbunden ist, wobei Auslenkungen eines mit dem Sensor verbundenen Trägers quer zu der Schiene stattfinden.
Die gezeigten Sensoren und Vorrichtungen sind allerdings nicht in unmittelbar Nähe eines Gleises angeordnet und es sind daher auch keine Schutzmaßnahmen gegen Hindernisse im Bereich des Gleises oder gegen Gleisunregelmäßigkeiten etc. ersichtlich.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik weiterentwickelte Sensoranordnung anzugeben, welche einerseits im Nahfeld von Schienen angeordnet werden kann und andererseits ein hohes Sicherheitsniveau in Bezug auf etwaige Kollisionen mit Objekten und Beschädigungen aufweist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst mit einer Sensoranordnung nach Anspruch 1.
Dadurch ist der Sensor vor Beschädigungen, wie sie beispielsweise durch ein Hindernis in Gleisnähe, welches auf den Sensor aufprallt, verursacht werden können, geschützt. Aufgrund der Rückstellvorrichtung, welche Auslenkungs- und Rückstellvorgänge des Sensors ermöglicht, kann beispielsweise auch eine gegebenenfalls vorgesehene Lagerung, über welche die Sensoranordnung beispielsweise mit einem Fahrwerk für ein Schienenfahrzeug verbunden werden kann, vor übermäßigen Belastungen und Beanspruchungen geschützt werden.
Auf Sollbruchstellen zwischen dem Sensor und an diesen angrenzenden Bauteilen kann verzichtet werden. Solange keine Belastungsgrenze der Rückstellvorrichtung oder des Sensors erreicht wird, bleibt der Sensor bei Kollisionen mit Objekten mit hoher Sicherheit mit der Rückstellvorrichtung verbunden und fällt beispielsweise nicht auf das Gleis herab. Ebenfalls kann auf eine Abstützung des Sensors auf dem Gleis (z.B. mittels Stützrollen) verzichtet werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Sensoranordnung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
So ist es beispielsweise günstig, wenn die Rückstellvorrichtung federnd ausgeführt ist.
Es kann jedoch auch hilfreich sein, wenn die Rückstellvorrichtung pendelnd ausgeführt ist.
Durch diese Maßnahmen, die als Alternativen oder in Kombination miteinander umgesetzt werden können, wird eine mechanische Entkopplung des Sensors bewirkt. Bei einer federnden und pendelnden Rückstellvorrichtung kann beispielsweise eine mit dem Sensor verbundene Hebelanordnung vorgesehen sein, welche über zumindest eine Torsionsfeder gelagert ist.
Eine federnde Rückstellvorrichtung ermöglicht, dass der Sensor nach einer Auslenkung seinen Nominalzustand rasch wieder erreicht und hält. Mittels einer federnden Rückstellvorrichtung wird die Sensoranordnung weiterhin stabilisiert und es werden damit spontane Auslenkungen des Sensors, die auftreten, ohne dass der Sensor mit einem Objekt kollidiert, vermieden.
Eine Vorzugslösung erhält man, wenn die Rückstellvorrichtung als Drahtseilfeder ausgebildet ist, deren Windungen an einer ersten Seite und einer der ersten Seite gegenüberliegend angeordneten zweiten Seite mit zumindest einem Profil, welches parallel zu einer Federlängsachse der Rückstellvorrichtung ausgerichtet ist, welches an der ersten Seite mit dem zumindest einen Sensor verbunden ist und welches an der zweiten Seite insbesondere mit einem Fahrwerk eines Schienenfahrzeugs verbindbar ist, verbunden sind. Durch diese Maßnahme wird eine besonders kompakte Sensoranordnung erzielt, deren Sensor ohne Vorrichtungen zur Kraftumlenkung beispielsweise parallel zu einer Fahrwerkslängsachse federnd geführt werden kann. Auf eine Hebelanordnung etc. zur Lagerung des Sensors kann verzichtet werden.
Ein bedarfsgerechter Widerstand des Sensors gegen Bewegungen kann beispielsweise über Auswahl einer Drahtseilfeder mit geeigneter Federsteifigkeit erreicht werden.
Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, wenn die Rückstellvorrichtung zumindest einen ersten Schwinghebel und einen zweiten Schwinghebel umfasst, welche gelenkig mit dem zumindest einen Sensor verbunden sind und welche insbesondere mit einem Fahrwerk für ein Schienenfahrzeug gelenkig verbindbar sind.
Dadurch wird eine besonders robuste, stark belastbare Sensoranordnung erreicht.
Eine Kombination aus federnden und pendelnden Eigenschaften der Rückstellvorrichtung wird erreicht, wenn der erste Schwinghebel und der zweite Schwinghebel über eine erste Feder und eine zweite Feder, welche einander kreuzend angeordnet sind, miteinander gekoppelt sind.
Die erste Feder und die zweite Feder können beispielsweise als Spiralzugfedern ausgebildet sein. Aufgrund der ersten Feder und der zweiten Feder sowie deren gekreuzter Anordnung wird der Sensor stabil in seinem Nominalzustand gehalten, solange kein Objekt auf ihn trifft.
Der Sensor kann beispielsweise über eine Längeneinstellung des ersten Schwinghebels, des zweiten Schwinghebels, der ersten Feder und/oder der zweiten Feder positioniert werden.
Eine alternative Möglichkeit zur Kombination von federnden und pendelnden Eigenschaften der Rückstellvorrichtung, bei welcher auf einander kreuzende Federn verzichtet werden kann, erhält man, wenn die Rückstellvorrichtung einen dritten Schwinghebel und einen vierten Schwinghebel umfasst, welche gelenkig mit dem zumindest einen Sensor verbunden sind, wobei der dritte Schwinghebel mit dem ersten Schwinghebel gelenkig zu einem ersten Hebelpaar verbunden ist und der vierte Schwinghebel mit dem zweiten Schwinghebel gelenkig zu einem zweiten Hebelpaar verbunden ist, und wobei das erste Hebelpaar und das zweite Hebelpaar mittels einer Verbindungsfeder miteinander gekoppelt sind.
Eine Einstellung einer Einbauhöhe kann dabei beispielsweise mittels Längeneinstellung der Verbindungsfeder vorgenommen werden. Beispielsweise kann durch eine Verlängerung der Verbindungsfeder eine Streckung des ersten Hebelpaars und des zweiten Hebelpaars erreicht werden. Ist die Sensoranordnung beispielsweise in einem Unterflurbereich eines Fahrzeugs angeordnet, so kann der Sensor durch die genannte Streckung z.B. weiter abgesenkt werden.
Ein Verzicht auf inspektions- und wartungsaufwendige Komponenten wie Schraubenfedern, Hebeln, Gelenke etc. bei dennoch zufriedenstellenden Federungseigenschaften wird ermöglicht, wenn die Rückstellvorrichtung als Elastomerelement oder Elastomer-Metallelement ausgebildet ist.
Kollidiert der Sensor mit einer Schiene (z.B. aufgrund eines Gleislagefehlers) oder mit einem Hindernis (z.B. mit einem Fremdobjekt auf der Schiene), so wird das Elastomerelement (z.B. ein Gummielement) oder Elastomer-Metallelement (z.B. eine Schichtfeder) verformt und nimmt nach einer derartigen Kollision wieder seine ursprüngliche Form ein.
Aufgrund dämpfender Eigenschaften von Elastomerelementen bzw. Elastomer-Metallelementen wird durch diese Maßnahme eine Geräusch- und Schwingungsdämpfung der Sensoranordnung bewirkt.
Eine vorteilhafte Lösung wird erzielt, wenn eine Notfangvorrichtung einerseits mit dem zumindest einen Sensor verbunden ist und andererseits insbesondere mit einem Fahrwerk für ein Schienenfahrzeug verbindbar ist.
Durch diese Maßnahme wird der Sensor zusätzlich zu der Rückstellvorrichtung abgesichert. Versagt die Rückstellvorrichtung (beispielsweise aufgrund einer übermäßigen Belastung durch ein mit dem Sensor kollidierendes Hindernis), so wird der Sensor von der Notfangvorrichtung gehalten und kann beispielsweise nicht auf ein Gleis herabfallen.
Um Montage- bzw. Demontagevorgänge der Sensoranordnung zu vereinfachen, kann es hilfreich sein, wenn die Sensoranordnung zumindest einen ersten Träger aufweist, welcher einerseits mit der Rückstellvorrichtung verbunden ist und welcher andererseits insbesondere mit einem Fahrwerk für ein Schienenfahrzeug verbindbar ist.
Der erste Träger kann beispielsweise als Montagekonsole, mit welcher z.B. auch ein Distanzausgleich vorgenommen werden kann, ausgebildet sein.
Eine vorteilhafte Anwendungsmöglichkeit der Rückstellvorrichtung wird erschlossen, wenn der zumindest eine Sensor als Messinstrument zur Überwachung und/oder Diagnose eines Gleises oder als Fahrzeugsensor eines Zugbeeinflussungssystems ausgebildet ist.
Die Erfindung betrifft weiterhin auch ein Fahrwerk für ein Schienenfahrzeug mit zumindest einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung, wobei zumindest ein Sensor der Sensoranordnung zumindest parallel zu einer
Fahrwerkslängsachse beweglich ist.
Durch diese Maßnahme werden Auslenk- und Rückstellvorgänge des Sensors beispielsweise dann ermöglicht, wenn sich das Fahrwerk in Fahrtrichtung an ein Objekt, ein Hindernis oder einen Gleislagefehler annähert.
Eine besondere Flexibilität im Zusammenhang mit Auslenk- und Rückstellvorgängen des Sensors wird erzielt, wenn der zumindest eine Sensor in einer Ebene, welche durch die Fahrwerkslängsachse und eine Fahrwerkshochachse gebildet ist, beweglich ist.
Durch diese Maßnahme kann der Sensor in eine Richtung rechtwinklig zu der Fahrtrichtung (z.B. vertikal) mechanisch entkoppelt werden (beispielsweise, um Federungsvorgänge des Fahrwerks zu kompensieren).
Günstig ist es beispielsweise, wenn die zumindest eine Sensoranordnung parallel zu einer Fahrwerkshochachse federnd mit zumindest einem Fahrwerksstrukturbauteil verbunden ist. Durch diese Maßnahme wird eine mechanische Entkopplung relativ zu dem Fahrwerksstrukturbauteil erreicht. Das Fahrwerksstrukturbauteil kann beispielsweise ein Radsatzlagergehäuse, ein Fahrwerksrahmen etc. sein.
Zur mechanischen Entkopplung eingesetzte Bauteile (z.B. Federn) können beispielsweise parallel zu der Fahrwerkshochachse und parallel zu der Fahrwerkslängsachse unterschiedliche Steifigkeiten aufweisen.
Eine Definition einer Einbauhöhe der Sensoranordnung relativ zu dem Fahrwerksstrukturbauteil wird ermöglicht, wenn zwischen der zumindest einen Sensoranordnung und zumindest einem Fahrwerksstrukturbauteil zumindest eine Distanzausgleichsbeilage angeordnet ist.
Wird die Distanzausgleichsbeilage beispielsweise durch eine dickere oder dünnere Variante getauscht, so ist eine nachträgliche Einstellung bzw. Änderung der Einbauhöhe (z.B. während eines Wartungsvorgangs des Fahrwerks) möglich. Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen beispielhaft:

Fig. 1:: Einen Seitenriss einer beispielhaften Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Fahrwerks mit einer beispielhaften ersten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung, wobei mit einem Sensor eine als Drahtseilfeder ausgebildete Rückstellvorrichtung verbunden ist,
Fig. 2:: Einen Seitenriss eines Ausschnitts aus der beispielhaften ersten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung,
Fig. 3:: Einen Seitenriss eines Ausschnitts aus einer beispielhaften zweiten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung mit einer Schwinghebelanordnung und einem ersten Träger in federnder Verbindung mit einer beispielhaften Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Fahrwerks,
Fig. 4:: Einen Seitenriss eines Ausschnitts aus einer beispielhaften dritten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung mit einer Schwinghebelanordnung, einem ersten Träger und einem als Montagekonsole ausgebildeten zweiten Träger in federnder Verbindung mit einer beispielhaften Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Fahrwerks,
Fig. 5:: Einen Seitenriss eines Ausschnitts aus einer beispielhaften vierten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung mit einem ersten Träger und einer Schwinghebelanordnung, wobei ein erster Schwinghebel und ein zweiter Schwinghebel mittels einer ersten Feder und einer zweiten Feder, welche einander kreuzend angeordnet sind, miteinander verbunden sind,
Fig. 6:: Einen Seitenriss eines Ausschnitts aus einer beispielhaften fünften Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung mit einem ersten Träger, einem als Montagekonsole ausgebildeten zweiten Träger und einer Schwinghebelanordnung, wobei ein erster Schwinghebel und ein zweiter Schwinghebel mittels einer ersten Feder und einer zweiten Feder, welche einander kreuzend angeordnet sind, miteinander verbunden sind,
Fig. 7:: Einen Seitenriss eines Ausschnitts aus einer beispielhaften sechsten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung mit einem ersten Träger und einer Schwinghebelanordnung, wobei ein erstes Hebelpaar und ein zweites Hebelpaar mittels einer Verbindungsfeder miteinander verbunden sind, und
Fig. 8:: Einen Seitenriss eines Ausschnitts aus einer beispielhaften siebenten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung mit einem ersten Träger, einer als Elastomerelement ausgebildeten Rückstellvorrichtung sowie einer seilartigen Notfangvorrichtung.

Fig. 1 zeigt einen Seitenriss einer beispielhaften Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Fahrwerks eines Schienenfahrzeugs, mit welchem eine beispielhafte erste Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung gekoppelt ist.
Ein erster Radsatz 1 ist über eine erste Primärfeder 3, ein von einem ersten Radsatzlagergehäuse 5 ummanteltes erstes Radsatzlager, eine erste Radsatzführungsvorrichtung 7 und eine erste Radsatzführungsbuchse 9 sowie über eine weitere Primärfeder, ein von einem weiteren Radsatzlagergehäuse ummanteltes weiteres Radsatzlager, eine weitere Radsatzführungsvorrichtung und eine weitere Radsatzführungsbuchse, welche in Fig. 1 nicht sichtbar sind, mit einem Fahrwerksrahmen 11 gekoppelt.
Die erste Radsatzführungsvorrichtung 7 ist als Schwingarm ausgebildet und mit dem ersten Radsatzlagergehäuse 5 sowie mit der ersten Radsatzführungsbuchse 9, welche in dem Fahrwerksrahmen 11 gelagert ist, verbunden.
Der zweite Radsatz 2 ist über eine zweite Primärfeder 4, ein von einem zweiten Radsatzlagergehäuse 6 ummanteltes zweites Radsatzlager, eine zweite Radsatzführungsvorrichtung 8 und eine zweite Radsatzführungsbuchse 10 sowie über eine weitere Primärfeder, ein von einem weiteren Radsatzlagergehäuse ummanteltes weiteres Radsatzlager, eine weitere Radsatzführungsvorrichtung und eine weitere Radsatzführungsbuchse, welche in Fig. 1 nicht sichtbar sind, mit dem Fahrwerksrahmen 11 gekoppelt. Die zweite Radsatzführungsvorrichtung 8 ist als Schwingarm ausgebildet und mit dem zweiten Radsatzlagergehäuse 6 sowie mit der zweiten Radsatzführungsbuchse 10, welche in dem Fahrwerksrahmen 11 gelagert ist, verbunden.
Die weiteren Primärfedern, die weiteren Radsatzführungsvorrichtungen, die weiteren Radsatzlager, die weiteren Radsatzlagergehäuse und die weiteren Radsatzführungsbuchsen sind konstruktiv und verbindungstechnisch gleich ausgeführt wie die erste Primärfeder 3 und die zweite Primärfeder 4, die erste Radsatzführungsvorrichtung 7 und die zweite Radsatzführungsvorrichtung 8, das erste Radsatzlager und das zweite Radsatzlager, das erste Radsatzlagergehäuse 5 und das zweite Radsatzlagergehäuse 6 sowie die erste Radsatzführungsbuchse 9 und die zweite Radsatzführungsbuchse 10.
Die Sensoranordnung weist einen ersten Träger 12 auf, welcher, Relativbewegungen zwischen dem ersten Radsatz 1 und dem zweiten Radsatz 2 zulassend, über ein erstes Pendel 14 mit dem ersten Radsatzlagergehäuse 5 und über ein erstes Elastiklager 15 mit dem zweiten Radsatzlagergehäuse 6 verbunden ist. Der erste Träger 12 ist weiterhin über ein zweites Pendel und ein zweites Elastiklager, welche in Fig. 1 nicht sichtbar sind, mit den weiteren Radsatzlagergehäusen verbunden.
Bei dem ersten Radsatzlagergehäuse 5, dem zweiten Radsatzlagergehäuse 6 und den weiteren Radsatzlagergehäusen handelt es sich um Fahrwerksstrukturbauteile.
Der Fahrwerksrahmen 11 ist ebenfalls ein
Fahrwerksstrukturbauteil. Erfindungsgemäß ist es auch denkbar, dass der erste Träger 12 beispielsweise unmittelbar mit dem Fahrwerksrahmen 11 gekoppelt ist.
Die Sensoranordnung umfasst weiterhin einen Sensor 16, welcher als Messinstrument zur Überwachung und/oder Diagnose eines Gleises 17, auf welchem das Fahrwerk über den ersten Radsatz 1 und den zweiten Radsatz 2 angeordnet ist bzw. fahren kann, ausgeführt ist.
Erfindungsgemäß ist es jedoch auch vorstellbar, dass der Sensor 16 als Fahrzeugsensor eines Zugbeeinflussungssystems, z.B. als fahrzeugseitige Antenne eines Systems zur Linienförmigen Zugbeeinflussung (LZB), ausgebildet ist.
Der Sensor 16 ist über eine Distanzausgleichsbeilage 18, welche mit dem ersten Träger 12 verschraubt ist, und eine als metallische Drahtseilfeder ausgeführte Rückstellvorrichtung 19, welche mit dem Sensor 16 und mit der Distanzausgleichsbeilage 18 verschraubt ist, mit dem ersten Träger 12 verbunden.
Die Distanzausgleichsbeilage 18 und die Rückstellvorrichtung 19 sind Teile der Sensoranordnung. Der Sensor 16 ist über die Rückstellvorrichtung 19, die Distanzausgleichsbeilage 18 und den ersten Träger 12 mit dem Fahrwerk verbunden.
Die Rückstellvorrichtung 19 ist federnd ausgeführt, wobei der Sensor 16 nach einer Auslenkung aus einem in Fig. 1 gezeigten Nominalzustand in einen ausgelenkten Zustand, wie er beispielhaft in Fig. 2 dargestellt ist, wieder in den Nominalzustand zurückgeführt wird.
Der Sensor 16 ist, aufgrund von Federungseigenschaften der Rückstellvorrichtung 19, parallel zu einer Fahrwerkslängsachse 20 beweglich.
Erfindungsgemäß ist es auch denkbar, dass der Sensor 16, wie beispielsweise in Fig. 3 gezeigt, in einer Weise mit dem Fahrwerk verbunden ist, dass er auch parallel zu einer Fahrwerkshochachse 21 beweglich ist.
Der Sensor 16 ist in dem Nominalzustand in geringem Abstand von dem Gleis 17 angeordnet und nicht auf dem Gleis 17 abgestützt (z.B. über Stützrollen oder einen Gleitkontakt zwischen dem Sensor 16 und dem Gleis 17 etc.). Ein Abstand des Sensors 16 von dem Gleis 17 ist in dem Nominalzustand kleiner als ein Primärfederweg des Fahrwerks.
Der Sensor 16 kann jedoch mit dem Gleis 17 in Kontakt kommen (beispielsweise aufgrund eines Gleislagefehlers).
In Fig. 2 ist ein Seitenriss eines Ausschnitts aus jener beispielhaften ersten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung, die in Fig. 1 offenbart ist, dargestellt.
Es werden daher in Fig. 2 teilweise gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet.
Im Unterschied zu Fig. 1 ist in Fig. 2 ein Sensor 16 der Sensoranordnung in einem parallel zu einer in Fig. 1 gezeigten Fahrwerkslängsachse 20 ausgelenkten Zustand, welcher aufgrund eines Kontakts des Sensors 16 zu einem Gleis 17, verursacht durch einen Gleislagefehler, eingetreten ist.
Auslenkungen und Rückführbewegungen des Sensors 16 werden durch eine federnde Rückstellvorrichtung 19 ermöglicht, über welche der Sensor 16 mit einem Fahrwerksstrukturbauteil eines in Fig. 1 dargestellten Fahrwerks für ein Schienenfahrzeug gekoppelt ist.
Die Rückstellvorrichtung 19 ist als Drahtseilfeder ausgebildet. Windungen 22 der Rückstellvorrichtung 19 sind an einer ersten Seite 23 und einer der ersten Seite 23 gegenüberliegend angeordneten zweite Seite 24 mit einem C-förmigen Profil 25, welches parallel zu einer Federlängsachse 26 der Rückstellvorrichtung 19 ausgerichtet ist, verklemmt.
Die Federlängsachse 26 ist parallel zu der Fahrwerkslängsachse 20 angeordnet.
Über die erste Seite 23 ist das Profil 25 mit dem Sensor 16 verbunden, über die zweite Seite 24 mit einer Distanzausgleichsbeilage 18 der Sensoranordnung, die wiederum mit einem ersten Träger 12 der Sensoranordnung gekoppelt ist. Über die zweite Seite 24 ist das Profil 25 also mit dem Fahrwerk verbunden.
Erfindungsgemäß ist es auch möglich, dass das Profil 25 nicht durchgängig ist, sondern dass beispielsweise im Bereich der ersten Seite 23 ein erstes Flachprofil und im Bereich der zweiten Seite 24 ein zweites Flachprofil angeordnet ist.
Fig. 3 zeigt einen Seitenriss eines Ausschnitts aus einer beispielhaften zweiten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung mit einer Schwinghebelanordnung und einem ersten Träger 12 in federnder Verbindung mit einer beispielhaften Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Fahrwerks, wie es beispielsweise in Fig. 1 dargestellt ist.
Die Sensoranordnung weist einen Sensor 16 auf, welcher als Messinstrument zur Bewertung eines Zustands eines Gleises 17 ausgebildet ist. Der Sensor 16 ist über eine pendelnde und federnde Rückstellvorrichtung 19 auslenk- und rückführbar mit dem ersten Träger 12 verbunden. Die Rückstellvorrichtung 19 ist an einer Unterseite des ersten Trägers 12 angeordnet. Mit einer Oberseite des ersten Trägers 12 ist eine Distanzausgleichsbeilage 18 der Sensoranordnung verbunden. Mit der Distanzausgleichsbeilage 18 sind eine erste Druckfeder 27 und eine zweite Druckfeder 28 gekoppelt, deren Längsachsen parallel zu einer Fahrwerkshochachse 21, wie sie beispielhaft in Fig. 1 gezeigt ist, ausgerichtet sind.
Die erste Druckfeder 27 und die zweite Druckfeder 28 sind mit einem ersten Radsatzlagergehäuse 5, d.h. mit einem Fahrwerksstrukturbauteil, verbunden.
Somit ist die Sensoranordnung mit einem Fahrwerk verbunden.
Die Rückstellvorrichtung 19 weist einen ersten Schwinghebel 29 und einen zweiten Schwinghebel 30 auf, welche gelenkig mit dem Sensor 16 und gelenkig mit dem ersten Träger 12 verbunden sind.
Der erste Schwinghebel 29 ist über ein erstes Drehgelenk 33 und eine mit dem ersten Drehgelenk 33 verbundene erste Torsionsfeder 37 mit dem ersten Träger 12 verbunden, der zweite Schwinghebel 30 über ein zweites Drehgelenk 34 und eine mit dem zweiten Drehgelenk 34 verbundene zweite Torsionsfeder 38.
Der Sensor 16 ist somit pendelnd und federnd mit dem ersten Träger 12 verbunden und kann in einer Ebene, welche durch eine Fahrwerkslängsachse 20, wie sie beispielhaft in Fig. 1 offenbart ist, und die Fahrwerkshochachse 21 gebildet ist, bewegt werden.
Fig. 3 zeigt den Sensor 16 in einem aus einem Nominalzustand nach links und nach oben ausgelenkten Zustand. Der Sensor 16 kontaktiert aufgrund eines Gleislagefehlers ein Gleis 17. Bei Wegfall des Gleislagefehlers schwenkt der Sensor 16 wieder in den Nominalzustand zurück. In diesem Nominalzustand sind der erste Schwinghebel 29 und der zweite Schwinghebel 30 parallel zu der Fahrwerkshochachse 21 ausgerichtet.
In Fig. 4 ist ein Seitenriss eines Ausschnitts aus einer beispielhaften dritten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung mit einer Schwinghebelanordnung, einem ersten Träger 12 und einem als Montagekonsole ausgebildeten zweiten Träger 13 in federnder Verbindung mit einer beispielhaften Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Fahrwerks, wie es beispielsweise in Fig. 1 gezeigt ist, dargestellt.
Ein Sensor 16 ist mit einer Rückstellvorrichtung 19, welche jener Variante entspricht, die im Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben ist, verbunden. Es werden daher in Fig. 4 teilweise gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 3 verwendet. Die pendelnde und federnde Rückstellvorrichtung 19 ist mit dem zweiten Träger 13 gelenkig gekoppelt.
Der zweite Träger 13 ist dem Sensor 16 und dem ersten Träger 12 zwischengeordnet. Mit einer Oberseite des zweiten Trägers 13 ist eine Distanzausgleichsbeilage 18 verschraubt. Mit der Distanzausgleichsbeilage 18 einerseits und dem ersten Träger 12 andererseits sind eine erste Druckfeder 27 und eine zweite Druckfeder 28, deren Längsachsen parallel zu einer Fahrwerkshochachse 21, wie sie beispielhaft in Fig. 1 gezeigt ist, ausgerichtet sind, verbunden.
Der erste Träger 12 ist mit einem Fahrwerksstrukturbauteil des Fahrwerks verbunden.
Fig. 5 offenbart einen Seitenriss eines Ausschnitts aus einer beispielhaften vierten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung mit einem Sensor 16, einer Rückstellvorrichtung 19, einer Distanzausgleichsbeilage 18 und einem ersten Träger 12.
Diese vierte Ausführungsvariante ähnelt jener beispielhaften zweiten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist. Es werden daher in Fig. 5 teilweise gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 3 verwendet.
Die Rückstellvorrichtung 19 umfasst einen ersten Schwinghebel 29 und einen zweiten Schwinghebel 30.
Im Unterschied zu Fig. 3 weist die Rückstellvorrichtung 19 gemäß Fig. 5 keine erste Torsionsfeder 37 und keine zweite Torsionsfeder 38 auf, sondern umfasst eine erste Feder 39 und eine zweite Feder 40, welche als metallische Spiralzugfedern ausgeführt sind, einander kreuzend angeordnet sind und den ersten Schwinghebel 29 mit dem zweiten Schwinghebel 30 koppeln.
Die erste Feder 39 ist mit einem ersten Drehgelenk 33 an einer Oberseite des ersten Schwinghebels 29 sowie mit einem zweiten Drehgelenk 34 an einer Unterseite des zweiten Schwinghebels 30 verbunden.
Die zweite Feder 40 ist mit einem dritten Drehgelenk 35 an einer Oberseite des zweiten Schwinghebels 30 sowie mit einem vierten Drehgelenk 36 an einer Unterseite des ersten Schwinghebels 29 verbunden.
Der Sensor 16 ist in einem Nominalzustand angeordnet, d.h. nicht ausgelenkt. Zwischen dem Sensor 16 und einem Gleis 17 ist ein Spalt ausgebildet. Aufgrund der Schwerkraft und von Rückstellkräften der ersten Feder 39 und der zweiten Feder 40, welche bei einer Auslenkung des Sensors 16 über den ersten Schwinghebel 29 und den zweiten Schwinghebel 30 gespannt werden, wird der Sensor 16 nach einer Auslenkung wieder in den Nominalzustand zurückgeführt.
In Fig. 6 ist ein Seitenriss eines Ausschnitts aus einer beispielhaften fünften Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung mit einem Sensor 16, einer Rückstellvorrichtung 19, einem ersten Träger 12, einem als Montagekonsole ausgebildeten zweiten Träger 13 und einer Distanzausgleichsbeilage 18 dargestellt.
Der erste Träger 12 und der zweite Träger 13 sind konstruktiv und verbindungstechnisch wie im Zusammenhang mit Fig. 4 beschrieben ausgeführt. Es werden daher in Fig. 6 teilweise gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 4 verwendet.
Die Rückstellvorrichtung 19 ist wie im Zusammenhang mit Fig. 5 beschrieben ausgebildet. Es werden daher in Fig. 6 teilweise gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 5 verwendet.
Fig. 7 zeigt einen Seitenriss eines Ausschnitts aus einer beispielhaften sechsten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung mit einem Sensor 16, einer Rückstellvorrichtung 19 und einem ersten Träger 12.
Der erste Träger 12 ist mit einem Fahrwerk für ein Schienenfahrzeug verbunden, wie es beispielhaft in Fig. 1 gezeigt ist.
Der Sensor 16 ist in einem geringen Abstand zu einem Gleis 17 angeordnet und mittels der Rückstellvorrichtung 19 pendelnd und federnd mit dem ersten Träger 12 gekoppelt.
Die Rückstellvorrichtung 19 umfasst einen ersten Schwinghebel 29, einen zweiten Schwinghebel 30, einen dritten Schwinghebel 31 und einen vierten Schwinghebel 32, eine Verbindungsfeder 41 sowie eine erste Druckfeder 27 und eine zweite Druckfeder 28.
Der erste Schwinghebel 29 ist über ein erstes Drehgelenk 33 mit dem dritten Schwinghebel 31 gelenkig zu einem ersten Hebelpaar 42 verbunden, der zweite Schwinghebel 30 über ein zweites Drehgelenk 34 mit dem vierten Schwinghebel 32 gelenkig zu einem zweiten Hebelpaar 43.
Das erste Hebelpaar 42 und das zweite Hebelpaar 43 sind gelenkig mit dem Sensor 16 und gelenkig mit dem ersten Träger 12 verbunden.
Das erste Hebelpaar 42 und das zweite Hebelpaar 43 sind mittels der Verbindungsfeder 41 miteinander gekoppelt, welche über ein erstes Ende mit dem ersten Drehgelenk 33 und über ein zweites Ende mit dem zweiten Drehgelenk 34 verbunden ist. Die Verbindungsfeder 41 ist als metallische Zugfeder ausgebildet und parallel zu einer Fahrwerkslängsachse 20, wie sie beispielhaft in Fig. 1 dargestellt ist, ausgerichtet.
Die erste Druckfeder 27 und die zweite Druckfeder 28 sind einerseits mit dem Sensor 16 und andererseits mit dem ersten Träger 12 verbunden und parallel zu einer Fahrwerkshochachse 21, wie sie beispielhaft in Fig. 1 dargestellt ist, ausgerichtet.
Kontaktiert der Sensor 16 das Gleis 17 oder stößt er auf ein Hindernis, so lenkt er aufgrund der Rückstellvorrichtung 19 aus seinem in Fig. 7 offenbarten Nominalzustand aus (beispielsweise parallel zu der Fahrwerkslängsachse 20 oder in einer von der Fahrwerkslängsachse 20 und der Fahrwerkshochachse 21 gebildeten Ebene) und kehrt aufgrund von Federkräften der Verbindungsfeder 41, der ersten Druckfeder 27 und der zweiten Druckfeder 28 nach Auslenkung wieder in seinen Nominalzustand zurück.
Fig. 8 offenbart einen Seitenriss eines Ausschnitts aus einer beispielhaften siebenten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung mit einem Sensor 16, einer federnden Rückstellvorrichtung 19, einer seilartigen Notfangvorrichtung 44, einer Distanzausgleichsbeilage 18 sowie einem ersten Träger 12.
Der erste Träger 12 ist mit einem Fahrwerk verbunden, wie es beispielhaft in Fig. 1 dargestellt ist.
Mit einer Unterseite des ersten Trägers 12 ist die Distanzausgleichsbeilage 18 verbunden, mit einer Unterseite der Distanzausgleichsbeilage 18 die Rückstellvorrichtung 19. Die Rückstellvorrichtung 19 ist als Elastomerelement ausgeführt, welches federnde und dämpfende Eigenschaften aufweist. Erfindungsgemäß ist es jedoch auch vorstellbar, dass die Rückstellvorrichtung beispielsweise als Elastomer-Metallelement, z.B. als Schichtfeder, ausgebildet ist.
Mit einer Unterseite der Rückstellvorrichtung 19 ist der Sensor 16 verbunden, welcher in seinem in Fig. 8 gezeigten Nominalzustand in einem Abstand zu einem Gleis 17 angeordnet ist.
Mit der Distanzausgleichsbeilage 18 und dem Sensor 16 ist die Notfangvorrichtung 44 verbunden, welche ein erstes Seil 45 und ein zweites Seil 46 aufweist. Versagt die Rückstellvorrichtung 19, so hängt der Sensor 16 an dem ersten Seil 45 und dem zweiten Seil 46, wodurch er gegen ein Herabfallen auf das Gleis 17 gesichert ist.
Die Notfangvorrichtung 44 ist auch in Ausführungsvarianten von Sensoranwendungen anwendbar, wie sie in Fig. 1 bis Fig. 7 dargestellt sind. Erfindungsgemäß ist es auch möglich, dass die Notfangvorrichtung 44 nicht seilartig, sondern beispielsweise mit Notfanghebeln ausgeführt ist.

Liste der Bezeichnungen

1: Erster Radsatz
2: Zweiter Radsatz
3: Erste Primärfeder
4: Zweite Primärfeder
5: Erstes Radsatzlagergehäuse
6: Zweites Radsatzlagergehäuse
7: Erste Radsatzführungsvorrichtung
8: Zweite Radsatzführungsvorrichtung
9: Erste Radsatzführungsbuchse
10: Zweite Radsatzführungsbuchse
11: Fahrwerksrahmen
12: Erster Träger
13: Zweiter Träger
14: Erstes Pendel
15: Erstes Elastiklager
16: Sensor
17: Gleis
18: Distanzausgleichsbeilage
19: Rückstellvorrichtung
20: Fahrwerkslängsachse
21: Fahrwerkshochachse
22: Windungen
23: Erste Seite
24: Zweite Seite
25: Profil
26: Federlängsachse
27: Erste Druckfeder
28: Zweite Druckfeder
29: Erster Schwinghebel
30: Zweiter Schwinghebel
31: Dritter Schwinghebel
32: Vierter Schwinghebel
33: Erstes Drehgelenk
34: Zweites Drehgelenk
35: Drittes Drehgelenk
36: Viertes Drehgelenk
37: Erste Torsionsfeder
38: Zweite Torsionsfeder
39: Erste Feder
40: Zweite Feder
41: Verbindungsfeder
42: Erstes Hebelpaar
43: Zweites Hebelpaar
44: Notfangvorrichtung
45: Erstes Seil
46: Zweites Seil

Claims

Sensoranordnung umfassend zumindest einen Sensor (16),
wobei die Sensoranordnung eine Rückstellvorrichtung (19) aufweist, welche einerseits mit dem zumindest einen Sensor (16) verbunden ist, welche andererseits mit einem Fahrwerk für ein Schienenfahrzeug mit geringem Abstand des zumindest einen Sensors (16) von einem Gleis (17) und ungestützt durch das Gleis (17) verbindbar ist und welche in einer Weise eingestellt ist, dass der zumindest eine Sensor (16) nach einer Auslenkung aus einem Nominalzustand in einen ausgelenkten Zustand, wenn der zumindest eine Sensor (16) mit einer Schiene oder mit einem Fremdobjekt auf der Schiene kollidiert, wobei der zumindest eine Sensor (16) zumindest parallel zu einer Fahrwerkslängsachse (20) beweglich ist, wieder in den Nominalzustand zurückgeführt wird.
Sensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellvorrichtung (19) federnd ausgeführt ist.
Sensoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellvorrichtung (19) pendelnd ausgeführt ist.
Sensoranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellvorrichtung (19) als Drahtseilfeder ausgebildet ist, deren Windungen (22) an einer ersten Seite (23) und einer der ersten Seite (23) gegenüberliegend angeordneten zweiten Seite (24) mit zumindest einem Profil (25), welches parallel zu einer Federlängsachse (26) der Rückstellvorrichtung (19) ausgerichtet ist, welches an der ersten Seite (23) mit dem zumindest einen Sensor (16) verbunden ist und welches an der zweiten Seite (24) insbesondere mit einem Fahrwerk eines Schienenfahrzeugs verbindbar ist, verbunden sind.
Sensoranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellvorrichtung (19) zumindest einen ersten Schwinghebel (29) und einen zweiten Schwinghebel (30) umfasst, welche gelenkig mit dem zumindest einen Sensor (16) verbunden sind und welche insbesondere mit einem Fahrwerk für ein Schienenfahrzeug gelenkig verbindbar sind.
Sensoranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schwinghebel (29) und der zweite Schwinghebel (30) über eine erste Feder (39) und eine zweite Feder (40), welche einander kreuzend angeordnet sind, miteinander gekoppelt sind.
Sensoranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellvorrichtung (19) einen dritten Schwinghebel (31) und einen vierten Schwinghebel (32) umfasst, welche gelenkig mit dem zumindest einen Sensor (16) verbunden sind, wobei der dritte Schwinghebel (31) mit dem ersten Schwinghebel (29) gelenkig zu einem ersten Hebelpaar (42) verbunden ist und der vierte Schwinghebel (32) mit dem zweiten Schwinghebel (30) gelenkig zu einem zweiten Hebelpaar (43) verbunden ist, und wobei das erste Hebelpaar (42) und das zweite Hebelpaar (43) mittels einer Verbindungsfeder (41) miteinander gekoppelt sind.
Sensoranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellvorrichtung (19) als Elastomerelement oder Elastomer-Metallelement ausgebildet ist.
Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Notfangvorrichtung (44) einerseits mit dem zumindest einen Sensor (16) verbunden ist und andererseits insbesondere mit einem Fahrwerk für ein Schienenfahrzeug verbindbar ist.
Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung zumindest einen ersten Träger (12) aufweist, welcher einerseits mit der Rückstellvorrichtung (19) verbunden ist und welcher andererseits insbesondere mit einem Fahrwerk für ein Schienenfahrzeug verbindbar ist.
Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Sensor (16) als Messinstrument zur Überwachung und/oder Diagnose eines Gleises (17) oder als Fahrzeugsensor eines Zugbeeinflussungssystems ausgebildet ist.
Fahrwerk für ein Schienenfahrzeug mit zumindest einer Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Sensor (16) der Sensoranordnung zumindest parallel zu einer Fahrwerkslängsachse (20) beweglich ist.
Fahrwerk nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Sensor (16) in einer Ebene, welche durch die Fahrwerkslängsachse (20) und eine Fahrwerkshochachse (21) gebildet ist, beweglich ist.
Fahrwerk nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Sensoranordnung parallel zu einer Fahrwerkshochachse (21) federnd mit zumindest einem Fahrwerksstrukturbauteil verbunden ist.
Fahrwerk nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der zumindest einen Sensoranordnung und zumindest einem Fahrwerksstrukturbauteil zumindest eine Distanzausgleichsbeilage (18) angeordnet ist.