EP4530149A1 - Fahrwerk, wagenkasten mit fahrwerk sowie schienenfahrzeug mit wagenkasten - Google Patents

Fahrwerk, wagenkasten mit fahrwerk sowie schienenfahrzeug mit wagenkasten Download PDF

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Publication number
EP4530149A1
EP4530149A1 EP24188013.7A EP24188013A EP4530149A1 EP 4530149 A1 EP4530149 A1 EP 4530149A1 EP 24188013 A EP24188013 A EP 24188013A EP 4530149 A1 EP4530149 A1 EP 4530149A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
car body
rail vehicle
chassis
running gear
wheel disc
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP24188013.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Georg Rieder
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.)
Siemens Mobility GmbH
Original Assignee
Siemens Mobility GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Mobility GmbH filed Critical Siemens Mobility GmbH
Publication of EP4530149A1 publication Critical patent/EP4530149A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F3/00—Types of bogies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D17/00—Construction details of vehicle bodies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
    • B61F5/38—Arrangements or devices for adjusting or allowing self- adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves, e.g. sliding axles, swinging axles

Definitions

  • the invention relates to a running gear for a car body of a rail vehicle, a car body with at least one such running gear, and a rail vehicle with at least one such car body.
  • the space available for passengers in the interior of a rail vehicle's car body is essentially determined by its width.
  • the available passage width in the area of the car body floor, i.e. in the passengers' footwell, is particularly important in this regard.
  • the width available inside the car body of a rail vehicle is influenced not only by external but also by technical constraints, in particular by the running gear used on the rail vehicle.
  • the running gear used requires a corresponding amount of space, for example by means of cladding wheel arches that protrude into the interior of the car body and accordingly restrict or narrow it.
  • the interior cladding of the side walls of the car body in question is therefore usually pulled far inwards in the area of the running gear, in contrast to the other areas of the car body, and thus particularly narrows the area. In this area, the footwell and thus the passage width between the standing and/or seating areas for passengers are significantly reduced.
  • the passage width of a car body therefore generally has the narrowest passage cross-section for passengers in these areas, i.e., in the area of the respective bogies, transverse to the vehicle's longitudinal direction between the left and right parts of the respective bogie.
  • the bogies used or deployed can be differentiated, for example, by the type of mounting, such as external or internal.
  • Externally mounted bogies especially in low-floor vehicles, generally offer a wide passage, particularly in the bogie area inside the corresponding car bodies, thus providing plenty of space and ample movement and comfort for passengers.
  • externally mounted bogies may not be suitable for narrow vehicles and/or tight clearances around the vehicle and/or tight curves in the track.
  • the invention is based on the object of providing an improved chassis.
  • a chassis with at least one wheel disc for a rail vehicle wherein the at least one Wheel disc is inclined with respect to the perpendicular to the direction of travel of the rail vehicle and has a camber angle.
  • the wheel disc(s) in addition to the passage width, i.e. in particular the width of the passage area in the running gear area of the car body of a rail vehicle, the driving or running characteristics and/or the wear behavior of the wheel discs and thus of the rail vehicle are controlled.
  • the wheel disc(s) in particular the opposite wheel discs of an axle, are inclined inwards with respect to the perpendicular to the direction of travel of the rail vehicle, i.e. the respective wheel disc has a negative camber angle or camber, a higher maximum cornering force is achieved, which is particularly advantageous in curves, especially tight curves.
  • the at least one wheel disc is inclined outwards with respect to the perpendicular to the direction of travel of the rail vehicle and has a positive camber angle.
  • the at least one wheel disc has a positive camber angle which is greater than zero degrees and less than or equal to ten degrees with respect to the perpendicular to the direction of travel of the rail vehicle.
  • the at least one wheel disc has a camber angle of 5 degrees with a deviation therefrom of a maximum of 10% with respect to the perpendicular to the direction of travel of the rail vehicle.
  • the wheel disc(s), in particular the opposite wheel discs of an axle are inclined outwards with respect to the perpendicular to the direction of travel of the rail vehicle, i.e. the respective wheel disc has a positive camber angle or camber
  • the opposite axle bearings of the respective bogie(s) of a car body move geometrically apart, so that the corresponding cladding wheel housings protrude less extensively into the interior of the car body, and thus the respective inner cladding of the corresponding opposite side walls of the respective car body can be moved further outwards, whereby the passage width in the area of the running gear(s) of the car body increases accordingly depending on the positive camber angle.
  • the passage area in the running gear area and in particular the width of the aisle in the footwell between the standing and/or seating areas in the interior, can be increased accordingly, thus providing more space for passengers.
  • the larger the camber angle can be selected the larger or wider the passage width in the running gear area of the car body can be.
  • the camber angle is too large, the technical disadvantages outweigh the advantages, in particular poorer running characteristics and/or greater wear on the wheel discs. If the positive camber angle is set between zero and ten degrees, including ten degrees, these disadvantages essentially do not occur or are at least negligible.
  • a positive camber angle setting of 5 degrees with a maximum deviation of 10% from the perpendicular to the direction of travel of the rail vehicle is particularly advantageous, as this setting already significantly increases the passage width in the bogie area without causing the technical disadvantages described.
  • the ratio of the space gained in terms of the passage width of the car body compared to the disadvantages that become increasingly apparent with larger camber angles is therefore essentially ideal for this camber angle.
  • the profile of the running surface of at least one wheel disc is adapted to the rail depending on the camber angle.
  • the two axle bearings are designed as internal axle bearings.
  • the use of bogies with internal axle bearings can particularly effectively achieve a significant widening of the passage width in the bogie area of the car body, thus significantly improving passenger comfort.
  • At least one axle of the running gear is designed as a portal axle to lower the ground level of the rail vehicle.
  • rail vehicles such as trams
  • the inclination of the wheel discs or the positive camber angle(s) reduce the otherwise high bending moments in the offset area of the portal axle.
  • This requires a smaller overall width of the portal axle, particularly in the offset area, due to the reduced moment load, thus further contributing to an increase in the passage width in the running gear area of the car body.
  • a car body for a rail vehicle has at least one chassis according to one of claims 1 to 7. Particularly preferably, the car body has a larger passage width in the region of the at least one chassis depending on the positive camber angle of the at least one wheel disc of the at least one chassis.
  • the passage width in the chassis area for example an aisle between the standing and/or seating areas, in the interior of the car body can be adjusted accordingly within certain limits depending on the positive camber angle, in particular increased, thus providing more space for the passengers.
  • a rail vehicle has at least one car body according to one of claims 8 or 9.
  • the rail vehicle is designed as a low-floor vehicle.
  • the rail vehicle is designed as a tram.
  • the invention relates to a running gear with inclined wheel discs, a car body with at least one such running gear and a rail vehicle with at least one car body designed in this way, wherein the rail vehicle is particularly preferably designed in a low-floor design, and in such a design by inclining the wheel discs of the associated running gear(s) outwards and thus a positive camber angle of the wheel discs, in particular the passage width, for example of an aisle between the standing and/or seating areas, in the interior of the car body in question in the running gear area can be increased comparatively particularly significantly.
  • Figure 1 shows a cross section of part of a chassis 5 of a rail vehicle 1 from the prior art.
  • Figure 1 shows a wheel disc 11 which is mounted internally by means of the axle bearing 9 and is connected above it to the axle 7, here designed as a portal axle.
  • the axle 7 here designed as a portal axle.
  • another corresponding wheel disc, opposite the wheel disc 11 shown, is connected via the portal axle 7.
  • This wheel disc is not shown here, but is mounted in a similar way to the wheel disc 11 shown, and together they form the running gear 5.
  • the running gear 5 carries the car body 3, which is only partially shown here with the lower corner formed by the side part 17 with the floor 19 of the car body 3.
  • the wheel disc 11 rests with a part of the running surface 13 on a rail 15.
  • the wheel disc 11 is not inclined, so that the center plane of the wheel disc 11 perpendicular to the rail 15 in this embodiment according to the prior art coincides with the perpendicular 21 to the direction of travel of the rail vehicle 1.
  • the direction of travel points in Figure 1 into the drawing plane.
  • the rail vehicle 1 shown is of low-floor design.
  • a portal axle 7, which is designed with a crank is used and employed as shown. This creates high bending moments M on the cranked portal axle 7 with corresponding forces F on or in the running gear 5.
  • the portal axle 7 must therefore be constructed with a correspondingly robust design and has a correspondingly required width in the crank area.
  • the car body 3 cannot be built with unlimited width, which also limits the passage width, for example of an aisle between the standing and/or seating areas, in the interior of the car body 3 in the running gear area and thus also the corresponding space or movement space for the passengers to get inside the car when boarding or alighting, for example to the seats or standing places, or to the doors, is restricted accordingly.
  • Figure 2 shows the cross section of the Figure 1 shown part of a chassis 5 of a rail vehicle 1 of the prior art, here in an embodiment according to the invention with inclined wheel discs 11.
  • a further corresponding wheel disc is connected (also not shown here for reasons of clarity), which is opposite to the wheel disc 11 shown, is inclined and mounted in accordance with the wheel disc 11 shown and which together form the chassis 5.
  • the wheel disc 11 rests with a part of the running surface 13 on the rail 15 in this embodiment as well.
  • the profile of the running surface 13 of the wheel disc 11 is advantageously adapted accordingly depending on the camber angle 23, so that the required and optimal contact surface between the running surface 23 of the wheel disc 11 and the rail 15 is ensured and thus the running properties and the wear behavior of the inclined wheel disc 11 are adapted accordingly.
  • the opposing axle bearings 9 belonging to the portal axle 7 move geometrically apart, so that the corresponding cladding wheel housings (not shown here for reasons of clarity) protrude less extensively into the interior of the car body 3, and thus the inner cladding of the side wall 17 can move further outward.
  • the passage width in the area of the running gear 5 of the car body 3 increases accordingly depending on the positive camber angle 23.
  • the passage area in the chassis area i.e. in particular the width of an aisle in the footwell between the standing and/or seating areas in the interior of the car body 3, not shown here for reasons of clarity, can be enlarged accordingly 25 and thus more space can be made available for the passengers.
  • camber angle 23 The larger the camber angle 23 can be selected, the larger or wider the passage width in the running gear area of the car body 3 of the rail vehicle 1 can be realized.
  • camber angles 23, starting at greater than ten degrees the technical disadvantages, in particular poorer running characteristics and/or greater wear of the wheel discs 11, outweigh the increase 25 in the width of the car body 3.
  • the enlargement 25 shown corresponds to only half of the total enlargement of the passage width of the car body 3, since the corresponding opposite and not shown interior paneling of the Side wall moves geometrically outwards by the same magnification 25.
  • the camber angle 23 of the embodiment of the invention according to Figure 2 corresponds to a particularly advantageous camber angle 23 of approximately 5 degrees.
  • the passage width in the area of the running gear 5 of the car body 3 is already significantly increased, without any technical disadvantages occurring.
  • the ratio of the space gain with regard to the passage width of the car body 3 compared to the disadvantages that become increasingly apparent with larger camber angles, is therefore for the camber angle 23 according to the present embodiment according to Figure 2 essentially ideal.
  • the corresponding floor of the car body 3, on which the passengers move, is located above the floor or the lower edge 19 of the car body 3 and is not shown for reasons of clarity.
  • the floor is arranged approximately at or above the height of the bend in the side wall 17, from which the side wall 17 of the car body 3 runs parallel to the floor or the lower edge 19 of the car body 3, following the inclination of the wheel disc 11 according to the camber angle 23.
  • the inclination of the wheel disc 11 and the positive camber angle 23 also reduce the otherwise high bending moments that the offset of the portal axle 7 would normally have to bear without a camber 23, so that the reduced moment load requires a smaller overall width, particularly in the area of the offset of the portal axle 7, whereby the inner paneling of the side wall 17 can be moved geometrically even further outwards and this thus contributes to an additional increase in the passage width of the car body 3 in the running gear area.
  • the portal axle 7 can be designed as a single piece or in multiple pieces, depending on the requirements, particularly with regard to the cranked part and the corresponding connection with the axle bearing 9.
  • the design of the portal axle 7 is in no way limited to or by the Figures 1 or 2 shown embodiment.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Body Structure For Vehicles (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrwerk (5) mit geneigten Radscheiben (11) und einen Wagenkasten (3) mit wenigstens einem solchen Fahrwerk (5) sowie ein Schienenfahrzeug (1) mit wenigstens einem derart ausgeführten Wagenkasten (3), wobei das Schienenfahrzeug (1) besonders bevorzugt in Niederflurbauweise ausgeführt ist, und durch das Neigen der Radscheiben (11) des bzw. der zugehörigen Fahrwerke (5) nach außen und somit einem positivem Sturzwinkel (23) der Radscheiben (11), insbesondere die Durchgangsbreite, beispielsweise eines Gangs zwischen den Steh- und/oder Sitzplätzen, im Innenraum des betreffenden Wagenkastens (3) im Fahrwerksbereich vergleichsweise besonders stark vergrößert (25) werden kann.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Fahrwerk für einen Wagenkasten eines Schienenfahrzeugs, einen Wagenkasten mit wenigstens einem solchen Fahrwerk, sowie ein Schienenfahrzeug mit wenigstens einem solchen Wagenkasten.
  • Der Raum im Innenraum des Wagenkastens eines Schienenfahrzeugs der für Fahrgäste zur Verfügung steht, wird im Wesentlichen von der Wagenbreite des Wagenkastens festgelegt. Je breiter der Wagenkasten, desto größer bzw. breiter kann auch der Bewegungsraum bzw. die Durchgangsbreite, d.h. insbesondere die Breite des Gangs zwischen den Steh-und/oder Sitzplätzen, für die Fahrgäste gestaltet werden, damit diese sich im Wageninneren beim Ein- bzw. Aussteigen, entsprechend, beispielsweise zu den Sitz- bzw. Stehplätzen, oder zu den Türen, fortbewegen können. Je größer bzw. breiter die Durchgangsbreite realisiert werden kann, desto größer ist auch der Bewegungskomfort für die Fahrgäste. Dafür ist insbesondere die zur Verfügung stehende Durchgangsbreite im Bereich des Fußbodens des Wagenkastens, also im Fußraum der Fahrgäste maßgeblich.
  • Die im Wageninneren des Wagenkastens eines Schienenfahrzeugs zur Verfügung stehende Breite, insbesondere Durchgangsbreite, wird neben äußeren auch von technischen Randbedingungen insbesondere von den verwendeten Fahrwerken des Schienenfahrzeugs beeinflusst. Die verwendeten Fahrwerke benötigen jeweils entsprechend Platz, beispielsweise mittels verkleidender Radkästen, die in den Innenraum des Wagenkastens ragen und diesen entsprechend einschränken bzw. verengen. Die Innenverkleidung der Seitenwände des betreffenden Wagenkastens ist deshalb im Bereich der Fahrwerke, im Gegensatz zu den weiteren Bereichen des Wagenkastens, üblicherweise entsprechend weit nach innen gezogen und verengt somit insbesondere in diesem Bereich den Fußraum und somit die Durchgangsbreite zwischen den Steh- und/oder Sitzplätzen für die Fahrgäste erheblich. Die Durchgangsbreite eines Wagenkastens weist demzufolge in der Regel in diesen Bereichen, also im Bereich der jeweiligen Fahrwerke, quer zur Fahrzeuglängsrichtung zwischen dem linken und rechten Teil des jeweiligen Fahrwerks den engsten Durchgangsquerschnitt zum Durchgehen für Passgiere auf.
  • Die verwendeten bzw. eingesetzten Fahrwerke können beispielsweise durch die Art der Lagerung, beispielsweise außen- oder innengelagert, unterschieden werden. So bieten außengelagerte Fahrwerke, insbesondere bei Niederflurfahrzeugen, in der Regel eine große Durchgangsbreite insbesondere im Bereich der Fahrwerke in den Innenräumen der entsprechenden Wagenkästen und somit viel Platz und einen großen Bewegungsraum bzw. - komfort für Fahrgäste. Bei schmalen Fahrzeugen und/oder engen Lichträumen um das jeweilige Fahrzeug und/oder engen Bögen im Schienenverlauf können außengelagerte Fahrwerke jedoch ggf. nicht eingesetzt werden.
  • In diesen Fällen werden deshalb üblicherweise innengelagerte Fahrwerke eingesetzt, wodurch jedoch konstruktionsbedingt, aufgrund der erforderlichen Breite der Innenlagerung, insbesondere die Breite des Durchgangsbereichs im Fahrwerksbereich des Wagenkastens und somit die Durchgangsbreite in erheblichem Maße eingeschränkt wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Fahrwerk anzugeben.
  • Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1. Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den Merkmalen der abhängigen Patentansprüche wieder.
  • Dazu wird ein Fahrwerk mit wenigstens einer Radscheibe für ein Schienenfahrzeug angegeben, wobei die wenigstens eine Radscheibe bezüglich der Senkrechten zur Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs geneigt ist und einen Sturzwinkel aufweist. Durch eine Neigung der Radscheibe(n) werden neben der Durchgangsbreite, also insbesondere der Breite des Durchgangsbereichs im Fahrwerksbereich des Wagenkastens eines Schienenfahrzeugs, auch die Fahr- bzw. Laufeigenschaften und/oder das Verschleißverhalten der Radscheiben und somit des Schienenfahrzeugs gesteuert. So wird bei einer Neigung der Radscheibe(n), insbesondere der gegenüberliegenden Radscheiben einer Achse, bezüglich der Senkrechten zur Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs nach innen, d.h. die jeweilige Radscheibe weist einen negativen Sturzwinkel bzw. Sturz auf, beispielsweise eine höhere maximale Seitenführungskraft bewirkt, was in Kurven, insbesondere engen Kurven, besonders vorteilhaft ist.
  • Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die wenigstens eine Radscheibe bezüglich der Senkrechten zur Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs nach außen geneigt und weist einen positiven Sturzwinkel auf.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die wenigstens eine Radscheibe einen positiven Sturzwinkel auf, der größer als Null Grad und kleiner oder gleich Zehn Grad bezüglich der Senkrechten zur Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs ist.
  • Besonders bevorzugt weist die wenigstens eine Radscheibe einen Sturzwinkel von 5 Grad mit einer Abweichung davon von maximal 10% bezüglich der Senkrechten zur Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs auf.
  • Bei einer Neigung der Radscheibe(n), insbesondere der gegenüberliegenden Radscheiben einer Achse, bezüglich der Senkrechten zur Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs nach außen, d.h. die jeweilige Radscheibe weist einen positiven Sturzwinkel bzw. Sturz auf, rücken die gegenüberliegenden Achslager des bzw. der betreffenden Fahrwerke eines Wagenkastens geometrisch auseinander, sodass die entsprechenden, verkleidenden Radkästen weniger umfangreich ins Innere des Wagenkastens ragen, und somit die jeweilige Innenverkleidung der korrespondierenden gegenüberliegenden Seitenwände des betreffenden Wagenkastens weiter nach außen rücken kann, wodurch sich die Durchgangsbreite im Bereich des Fahrwerks bzw. der Fahrwerke des Wagenkastens in Abhängigkeit des positiven Sturzwinkels entsprechend vergrößert. Dadurch kann der Durchgangsbereich im Fahrwerksbereich, also insbesondere die Breite des Gangs im Fußraum zwischen den Steh- und/oder Sitzplätzen im Innenraum entsprechend vergrößert und somit mehr Platz für die Fahrgäste zur Verfügung gestellt werden. Je größer der Sturzwinkel gewählt werden kann, desto größer bzw. breiter kann daraus auch die Durchgangsbreite im Fahrwerksbereich des Wagenkastens realisiert werden. Jedoch überwiegen bei zu großen Sturzwinkeln die technischen Nachteile, insbesondere schlechtere Laufeigenschaften und/oder größerer Verschleiß der Radscheiben. Bei einer Einstellung des positiven Sturzwinkels zwischen Null und Zehn Grad, Zehn Grad eingeschlossen, treten diese Nachteile im Wesentlichen nicht auf bzw. sind zumindest vernachlässigbar. Besonders vorteilhaft ist eine Einstellung des positiven Sturzwinkels von 5 Grad mit einer Abweichung davon von maximal 10% bezüglich der Senkrechten zur Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs, da bei einer solchen Einstellung die Durchgangsbreite im Bereich der Fahrwerke bereits signifikant vergrößert ist, ohne dass Auswirkungen der beschriebenen technischen Nachteile auftreten. Das Verhältnis des Raumgewinns bezüglich der Durchgangsbreite des Wagenkastens im Vergleich zu den, bei größeren Sturzwinkeln immer stärker auftretenden Nachteilen, ist demzufolge für diesen Sturzwinkel im Wesentlichen ideal.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Profil der Lauffläche der wenigstens einen Radscheibe zur Schiene in Abhängigkeit des Sturzwinkels angepasst. Durch die Anpassung des Profils der Lauffläche der jeweiligen Radscheibe zur Schiene in Abhängigkeit des Sturzwinkels wird die benötigte und optimale Kontaktfläche zwischen Lauffläche der Radscheibe und Schiene gewährleistet, sodass auch die Laufeigenschaften sowie das Verschleißverhalten entsprechend geneigter Radscheiben im Wesentlichen unverändert bleibt.
  • Nach einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die beiden Achslager als innenliegende Achslager ausgeführt. Beim Einsatz von Fahrwerken mit innenliegender Achslagerung kann besonders effektiv eine große Verbreiterung der Durchgangsbreite im Fahrwerksbereich des Wagenkastens und somit eine entsprechend große Verbesserung des Bewegungskomforts für die Fahrgäste realisiert werden.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die wenigstens eine Achse des Fahrwerks zur Absenkung des Bodenniveaus des Schienenfahrzeugs als Portalachse ausgeführt ist. Dadurch können Schienenfahrzeuge, beispielsweise Straßenbahnen, insbesondere bei innenliegender Achslagerung in Niederflurbauweise ausgeführt werden, wobei sich durch die Neigung der Radscheiben bzw. durch den, bzw. die positiven Sturzwinkel die ansonsten hohen Biegemomente im Kröpfungsbereich der Portalachse reduzieren, wodurch wiederum, durch die reduzierte Momentenbelastung, eine geringere Baubreite der Portalachse, insbesondere im Kröpfungsbereich erforderlich ist und somit zusätzlich zu einer Vergrößerung der Durchgangsbreite im Fahrwerksbereich des Wagenkastens beiträgt.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist ein Wagenkasten für ein Schienenfahrzeug wenigstens ein Fahrwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auf. Besonders bevorzugt weist der Wagenkasten in Abhängigkeit des positiven Sturzwinkels der wenigstens einen Radscheibe des wenigstens einen Fahrwerks eine größere Durchgangsbreite im Bereich des wenigstens einen Fahrwerks auf.
  • Dadurch kann insbesondere die Durchgangsbreite im Fahrwerksbereich, beispielsweise eines Gangs zwischen den Steh- und/oder Sitzplätzen, im Innenraum des Wagenkastens in Abhängigkeit des positiven Sturzwinkels in gewissen Grenzen entsprechend angepasst, insbesondere vergrößert werden und somit mehr Platz für die Fahrgäste zur Verfügung gestellt werden.
  • Besonders bevorzugt weist ein Schienenfahrzeug wenigstens einen Wagenkasten nach einem der Ansprüche 8 oder 9 auf.
  • Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Schienenfahrzeug in Niederflurbauweise ausgeführt.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Schienenfahrzeug als Straßenbahn ausgeführt.
  • Zusammengefasst betrifft die Erfindung ein Fahrwerk mit geneigten Radscheiben, einen Wagenkasten mit wenigstens einem solchen Fahrwerk sowie ein Schienenfahrzeug mit wenigstens einem derart ausgeführten Wagenkasten, wobei das Schienenfahrzeug besonders bevorzugt in Niederflurbauweise ausgeführt ist, und bei einer solchen Bauweise durch das Neigen der Radscheiben des bzw. der zugehörigen Fahrwerke nach außen und somit einem positivem Sturzwinkel der Radscheiben, insbesondere die Durchgangsbreite, beispielsweise eines Gangs zwischen den Steh- und/oder Sitzplätzen, im Innenraum des betreffenden Wagenkastens im Fahrwerksbereich vergleichsweise besonders stark vergrößert werden kann.
  • Im Weiteren werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    einen Querschnitt eines Teils eines Fahrwerks eines Schienenfahrzeugs aus dem Stand der Technik und
    Fig. 2
    den Querschnitt des in Figur 1 gezeigten Teils eines Fahrwerks eines Schienenfahrzeugs in erfindungsgemäßer Ausführungsform mit geneigten Radscheiben.
  • Um den Unterschied zum Stand der Technik zu verdeutlichen, werden in den Figuren 1 und 2 jeweils gleiche Bestandteile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet, auch wenn die Bestandteile in Figur 2 erfindungsgemäß ggf. unterschiedlich zum Stand der Technik gemäß Figur 1 ausgeführt sind. Die Darstellung in den Figuren 1 und 2 ist nicht maßstabsgetreu.
  • Figur 1 zeigt einen Querschnitt eines Teils eines Fahrwerks 5 eines Schienenfahrzeugs 1 aus dem Stand der Technik.
  • Figur 1 zeigt eine Radscheibe 11 die mittels des Achslagers 9 innenliegend gelagert ist und darüber mit der Achse 7, hier als Portalachse ausgeführt, verbunden ist. Über die Portalachse 7 ist, aus Gründen der Übersichtlichkeit hier nicht dargestellt, eine weitere, zu der gezeigten Radscheibe 11 gegenüberliegende, korrespondierende Radscheibe verbunden, die entsprechend der gezeigten Radscheibe 11 gelagert ist und welche zusammen das Fahrwerk 5 bilden. Das Fahrwerk 5 trägt dabei den Wagenkasten 3, der hier nur teilweise mit der unteren Ecke dargestellt ist, die durch das Seitenteil 17 mit dem Boden 19 des Wagenkastens 3 gebildet wird.
  • Die Radscheibe 11 liegt, wie dargestellt, mit einem Teil der Lauffläche 13 auf einer Schiene 15 auf. Die Radscheibe 11 ist nicht geneigt, sodass die Mittelebene der Radscheibe 11 senkrecht zur Schiene 15 in dieser Ausführung gemäß dem Stand der Technik mit der Senkrechten 21 zur Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs 1 zusammenfällt. Die Fahrtrichtung zeigt dabei in Figur 1 in die Zeichenebene hinein.
  • Das gezeigte Schienenfahrzeug 1 ist in Niederflurbauweise ausgeführt. Um ein Schienenfahrzeug niederflurig auszuführen, ist es in der Regel notwendig, das Bodenniveau 19 des Wagenkastens 3 entsprechend abzusenken. Dazu wird eine Portalachse 7, die gekröpft ausgeführt ist, wie dargestellt verwendet und eingesetzt. Dadurch entstehen hohe Biegemomente M auf die gekröpfte Portalachse 7 mit entsprechenden Kräften F auf das bzw. im Fahrwerk 5. Die Portalachse 7 muss deshalb entsprechend robust konstruiert sein und weist eine dementsprechend erforderliche Breite im Kröpfungsbereich auf. Dadurch kann der Wagenkasten 3 aber nicht uneingeschränkt breit gebaut werden, wodurch auch die Durchgangsbreite, beispielsweise eines Gangs zwischen den Steh- und/oder Sitzplätzen, im Innenraum des Wagenkastens 3 im Fahrwerksbereich und somit auch der entsprechende Platz bzw. Bewegungsraum für die Fahrgäste, um sich im Wageninneren beim Ein- bzw. Aussteigen, entsprechend, beispielsweise zu den Sitz- bzw. Stehplätzen, oder zu den Türen, fortbewegen können, entsprechend eingeschränkt ist.
  • Die Ausführungen zu dem in Figur 1 gezeigten Teil des Fahrwerks 5 gelten analog auch für den nicht in Figur 1 dargestellten Teil des Fahrwerks 5 auf der gegenüberliegenden Seite.
  • Figur 2 zeigt den Querschnitt des in Figur 1 gezeigten Teils eines Fahrwerks 5 eines Schienenfahrzeugs 1 des Standes der Technik hier in erfindungsgemäßer Ausführungsform mit geneigten Radscheiben 11.
  • Über die dargestellte Portalachse 7 ist, aus Gründen der Übersichtlichkeit auch hier nicht dargestellt, eine weitere, zu der gezeigten Radscheibe 11 gegenüberliegende, korrespondierende Radscheibe verbunden, die entsprechend der gezeigten Radscheibe 11 geneigt und gelagert ist und welche zusammen das Fahrwerk 5 bilden.
  • Die Fahrtrichtung zeigt auch in Figur 2 in die Zeichenebene hinein.
  • Zu dem in Figur 2 gezeigten Teil des Fahrwerks 5 gelten die folgenden Ausführungen analog auch für den nicht in Figur 2 dargestellten Teil des Fahrwerks 5 auf der gegenüberliegenden Seite.
  • Im Unterschied zur Ausführung aus dem Stand der Technik gemäß Figur 1 ist die in Figur 2 dargestellte Radscheibe 11 bezüglich der Senkrechten zur Fahrtrichtung 21 des Schienenfahrzeugs 1 nach außen geneigt und weist einen positiven Sturzwinkel 23 bzw. Sturz auf. Dementsprechend sind auch das Achslager 9 sowie der Teil der Portalachse 7, der mit dem Achslager 9 verbunden ist, insbesondere der gekröpfte Teil der Portalachse 7 in analoger Weise nach außen geneigt.
  • Die Radscheibe 11 liegt, wie dargestellt, mit einem Teil der Lauffläche 13 auch in dieser Ausführungsform auf der Schiene 15 auf. Dazu ist das Profil der Lauffläche 13 der Radscheibe 11 vorteilhaft in Abhängigkeit des Sturzwinkels 23 entsprechend angepasst, sodass die benötigte und optimale Kontaktfläche zwischen Lauffläche 23 der Radscheibe 11 und Schiene 15 gewährleistet ist und somit auch die Laufeigenschaften sowie das Verschleißverhalten der geneigten Radscheibe 11 entsprechend angepasst ist.
  • Durch die Neigung der Radscheibe 11 bezüglich der Senkrechten zur Fahrtrichtung 21 des Schienenfahrzeugs 1 nach außen, d.h. durch den positiven Sturzwinkel 23, rücken die zur Portalachse 7 gehörenden, gegenüberliegenden Achslager 9 geometrisch auseinander, sodass die entsprechenden, verkleidenden Radkästen (aus Gründen der Übersichtlichkeit hier nicht dargestellt) weniger umfangreich ins Innere des Wagenkastens 3 ragen, und somit die Innenverkleidung der Seitenwand 17 weiter nach außen rücken kann. Dadurch vergrößert 25 sich die Durchgangsbreite im Bereich des Fahrwerks 5 des Wagenkastens 3 entsprechend in Abhängigkeit des positiven Sturzwinkels 23. Für die, hier nicht sichtbare, Innenverkleidung der korrespondierenden gegenüberliegenden Seitenwand des Wagenkastens 3 gilt dies analog. Dadurch kann der Durchgangsbereich im Fahrwerksbereich, also insbesondere die Breite eines Gangs im Fußraum zwischen den Steh- und/oder Sitzplätzen im Innenraum des Wagenkastens 3, hier aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt, entsprechend vergrößert 25 und somit mehr Platz für die Fahrgäste zur Verfügung gestellt werden.
  • Je größer der Sturzwinkel 23 gewählt werden kann, desto grö-ßer bzw. breiter kann daraus auch die Durchgangsbreite im Fahrwerksbereich des Wagenkastens 3 des Schienenfahrzeugs 1 realisiert werden. Jedoch überwiegen bei zu großen Sturzwinkeln 23, beginnend bei größer als zehn Grad, die technischen Nachteile, insbesondere schlechtere Laufeigenschaften und/oder größerer Verschleiß der Radscheiben 11 gegenüber der Vergrößerung 25 der Breite des Wagenkastens 3.
  • Die dargestellte Vergrößerung 25 entspricht dabei aufgrund der Symmetrie nur der Hälfte der gesamten Vergrößerung der Durchgangsbreite des Wagenkastens 3, da die korrespondierende gegenüberliegende und nicht dargestellte Innenverkleidung der Seitenwand um die gleiche Vergrößerung 25 geometrisch nach außen rückt.
  • Der hier nicht maßstabsgetreu dargestellte Sturzwinkel 23 der Ausführungsform der Erfindung gemäß Figur 2 entspricht einem besonders vorteilhaften Sturzwinkel 23 von etwa 5 Grad. Bei diesem Wert des Sturzwinkels 23 mit einer Abweichung davon von maximal 10% ist die Durchgangsbreite im Bereich des Fahrwerks 5 des Wagenkastens 3 bereits signifikant vergrößert, ohne dass Auswirkungen von technischen Nachteilen auftreten. Das Verhältnis des Raumgewinns bezüglich der Durchgangsbreite des Wagenkastens 3 im Vergleich zu den, bei größeren Sturzwinkeln immer stärker auftretenden Nachteilen, ist demzufolge für den Sturzwinkel 23 gemäß der vorliegenden Ausführungsform gemäß Figur 2 im Wesentlichen ideal.
  • Die in Figur 2 gezeigte, bei bzw. für den Sturzwinkel 23 maximale, wie oben erläutert hälftige, Vergrößerung 25 der Durchgangsbreite des Wagenkastens 3 im Bereich des Fahrwerks 5 liegt bezüglich des Fußbodens im Wageninneren des Wagenkastens 3 vollständig vor.
  • Der entsprechende Fußboden des Wagenkastens 3, auf dem sich die Fahrgäste bewegen, befindet sich oberhalb des Bodens bzw. der Unterkante 19 des Wagenkastens 3 und ist aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt. Der Fußboden ist dabei etwa auf bzw. oberhalb der Höhe des Knicks der Seitenwand 17 angeordnet, von welchem aus die Seitenwand 17 des Wagenkastens 3 der Neigung der Radscheibe 11 gemäß des Sturzwinkels 23 bis zum Boden bzw. zur Unterkante 19 des Wagenkastens 3 folgend, parallel dazu verläuft. Der nicht dargestellte Fußboden im Innenbereich des Wagenkastens 3 verläuft dabei parallel zum Boden bzw. zur Unterkante 19 des Wagenkastens 3 und ist insbesondere auch bei Niederflurschienenfahrzeugen in der Regel über der Radhöhe zumindest aber, wie dargestellt, bei etwa 2/3 der Radhöhe bzw. darüber angeordnet.
  • Durch die Neigung der Radscheibe 11 bzw. durch den positiven Sturzwinkel 23 reduzieren sich darüber hinaus auch die ansonsten hohen Biegemomente, die die Kröpfung der Portalachse 7 üblicherweise ohne Sturz 23 abtragen müsste, sodass durch die reduzierte Momentenbelastung eine geringere Baubreite insbesondere im Bereich der Kröpfung der Portalachse 7 erforderlich ist, wodurch die Innenverkleidung der Seitenwand 17 geometrisch noch weiter nach außen rücken kann und dies somit zu einer zusätzlichen Vergrößerung der Durchgangsbreite des Wagenkastens 3 im Fahrwerksbereich beiträgt. Für die, hier nicht sichtbare, Innenverkleidung der korrespondierenden gegenüberliegenden Seitenwand des Wagenkastens 3 gilt dies analog.
  • Die Portalachse 7 kann insbesondere bezüglich des gekröpften Teils und der korrespondierenden Verbindung mit dem Achslager 9, je nach Anforderung, einteilig oder mehrteilig ausgeführt sein. Insbesondere ist die Ausführung der Portalachse 7 in keiner Weise auf oder durch die, in den Figuren 1 bzw. 2 gezeigte Ausführungsform beschränkt.
  • Die Erfindung ist in keiner Weise auf die, hierin bisher beschriebenen und gezeigten Ausführungsformen beschränkt, vielmehr sind auch alle möglichen weiteren, sinnvollen Ausführungsformen oder Variationen der Erfindung, beispielsweise Ausführungsformen mit negativem Sturz umfasst, bzw. können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims (12)

  1. Fahrwerk (5) für ein Schienenfahrzeug (1) mit wenigstens einer Achse (7) mit zwei gegenüberliegenden Achslagern (9), wobei jedes der Achslager (9) mit wenigstens einer Radscheibe (11) mit Lauffläche (13) zum Laufen auf einer Schiene (15) verbunden ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die wenigstens eine Radscheibe (11) bezüglich der Senkrechten zur Fahrtrichtung (21) des Schienenfahrzeugs (1) geneigt ist und einen Sturzwinkel (23) aufweist.
  2. Fahrwerk (5) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die wenigstens eine Radscheibe (11) bezüglich der Senkrechten zur Fahrtrichtung (21) des Schienenfahrzeugs (1) nach außen geneigt ist und einen positiven Sturzwinkel (23) aufweist.
  3. Fahrwerk (5) nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die wenigstens eine Radscheibe (11) einen Sturzwinkel (23) aufweist, der größer als 0 Grad und kleiner oder gleich 10 Grad bezüglich der Senkrechten zur Fahrtrichtung (21) des Schienenfahrzeugs (1) ist.
  4. Fahrwerk (5) nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die wenigstens eine Radscheibe (11) einen Sturzwinkel (23) von 5 Grad mit einer Abweichung davon von maximal 10% bezüglich der Senkrechten zur Fahrtrichtung (21) des Schienenfahrzeugs (1) aufweist.
  5. Fahrwerk (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Profil der Lauffläche (13) der wenigstens einen Radscheibe (11) zur Schiene (15) in Abhängigkeit des Sturzwinkels (23) angepasst ist.
  6. Fahrwerk (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die beiden Achslager (9) als innenliegende Achslager (9) ausgeführt sind.
  7. Fahrwerk (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die wenigstens eine Achse (7) des Fahrwerks (5) zur Absenkung des Bodenniveaus (19) des Schienenfahrzeugs (1) als Portalachse (7) ausgeführt ist.
  8. Wagenkasten (3) für ein Schienenfahrzeug (1) mit wenigstens einem Fahrwerk (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
  9. Wagenkasten (3) nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Wagenkasten (3) in Abhängigkeit des positiven Sturzwinkels (23) der wenigstens einen Radscheibe (11) des wenigstens einen Fahrwerks (5) eine größere Durchgangsbreite (25) im Bereich des wenigstens einen Fahrwerks (5) aufweist.
  10. Schienenfahrzeug (1) mit wenigstens einem Wagenkasten (3) nach einem der Ansprüche 8 oder 9.
  11. Schienenfahrzeug (1) nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Schienenfahrzeug (1) in Niederflurbauweise ausgeführt ist.
  12. Schienenfahrzeug (1) nach Anspruch 10 oder 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Schienenfahrzeug (1) als Straßenbahn ausgeführt ist.
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