EP4588750A1

EP4588750A1 - Querführungsanordnung

Info

Publication number: EP4588750A1
Application number: EP24214733.8A
Authority: EP
Inventors: Markus Schatten
Original assignee: Siemens Mobility GmbH
Current assignee: Siemens Mobility GmbH
Priority date: 2024-01-18
Filing date: 2024-11-22
Publication date: 2025-07-23
Also published as: DE102024200454A1

Abstract

Querführungsanordnung 100, insbesondere für einen Wagenkastenanordnung 20 eines spurgeführten Fahrzeugs 1 zur Querführung eines Wagenkastens 2 gegenüber einem Fahrwerk 4, mit einer ersten Führungsanordnung 10.1, 10.2, die erste Führungsanordnung 10.1, 10.2 umfassend: ein erstes wagenkastenfestes Element 110.1, 110.2 mit einer ersten Kontaktfläche 112.1, 112.2, ein erstes fahrwerksfestes Element 120.1, 120.2 mit einer zweiten Kontaktfläche 122.1, 122.2, wobei die erste Kontaktfläche 112.1, 112.2 und die zweite Kontaktfläche 122 ein erstes Kontaktflächenpaar 112.1, 112.2, 122 ausbilden. Das erstes wagenkastenfeste Element 110.1, 110.2 und/oder das erste fahrwerksfeste Element 120.1, 120.2 weist/weisen eine elastische Lageranordnung 130 auf.

Description

Die Erfindung betrifft Querführungsanordnung, insbesondere für eine Wagenkastenanordnung eines spurgeführten Fahrzeugs zur Querführung eines Wagenkastens gegenüber einem Fahrwerk, mit einer ersten Führungsanordnung. Die erste Führungsanordnung umfasst ein erstes wagenkastenfestes Element mit einer ersten Kontaktfläche, ein erstes fahrwerksfestes Element mit einer zweiten Kontaktfläche, wobei die erste Kontaktfläche und die zweite Kontaktfläche ein erstes Kontaktflächenpaar ausbilden.
Ferner betrifft die Erfindung eine Wagenkastenanordnung, insbesondere für ein spurgeführtes Fahrzeug umfassend einen Wagenkasten und zumindest ein, vorzugsweise zwei, Fahrwerk/e und je Fahrwerk eine solche oder wie nachfolgend beschrieben, weitergebildete Querführungsanordnung.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein spurgeführtes Fahrzeug, umfassend zumindest eine solche oder wie nachfolgend beschrieben, weitergebildete Wagenkastenanordnung.
Die Abmessungen eines spurgeführten Fahrzeugs, wie insbesondere eines Schienenfahrzeugs, sind durch das Lichtraumprofil beschränkt. Eine nennenswerte Verlängerung eines Wagenkastens (zur Erhöhung der Sitzplatzanzahl) geht daher immer auch mit einer Reduktion der Fahrzeugbreite einher. In der Regel wird die Sitzplatzkapazität ein entscheidender Faktor für einen Betreiber sein und zugleich wird eine Mindestinnenbreite definiert. Um den Verlust an Wagenbreite bei langen Fahrzeugen zu reduzieren, gibt es bogenabhängige Querspielbegrenzungen, wie bspw. aus der CH 670227 A5 bekannt. Diese Querspielbegrenzungen ermöglichen ein hohes Querspiel und einen guten Fahrkomfort in der Geraden und eine Querspielreduktion im Bogen.
In der Vergangenheit gab es ferner Ansätze, die Kontaktpaare der Querführung aus weich-elastischem Material wie Kunststoff herzustellen. Dies hat sich allerdings aufgrund der hohen Kontaktkräfte als unpraktikabel herausgestellt, da der Verschleiß zu hoch und damit die Lebensdauer dieser Bauteile zu kurz ist. Beispiele hierfür sind aus der CH670227A5 und DE19838321A1 bekannt.
Bestand in der Vergangenheit die Notwendigkeit den Wagen zu verlängern, um mehr Sitzplätze anzubieten, war dies stets mit einem Verlust an Innenbreite verbunden.
Zum Beispiel ist das Problem bei der Weiterentwicklung des ICE3 zum ICE4 gut zu erkennen. Ein 200 m langer ICE 3 Zug besteht aus 8 Wagen mit 2950 mm Breite, der ICE-4 besteht in der 200 m Ausführung aus 7 Wagen bei einer Breite von 2852 mm. Der Reduktion der Wagenzahl ist aus wirtschaftlichen Gründen (weniger Großkomponenten, z.B. Fahrwerke, Klimaanlagen) hoch attraktiv, aber aus Kunden- und Betreibersicht, in der Regel nicht erwünscht. Das Dokument EP 2 223 841 B1 betrifft diese im ICE-4 verwendeten überlangen Wagenkästen.
Auch bei Doppelstockwagen ist eine Erhöhung des Drehzapfenabstands wichtig, da dies eine Erhöhung des Doppelstockanteils und somit eine Erhöhung der Sitzplatzanzahl ermöglicht. Der Doppelstockwagen mit dem höchsten bekannten Drehzapfenabstand ist der Bombardier Doppelstockwagen mit 20m Drehzapfenabstand und 2784 mm Außenbreite.
Eine entscheidende Fragestellung zur Lösung dieser Probleme ist es, wie die Querdynamik des Fahrzeugs trotz der erforderlichen starren Querführung dauerhaft beherrscht werden kann.
Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde einen verbesserte Querführungsanordnung und einen verbesserte Wagenkastenanordnung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch die Querführungsanordnung des Anspruchs 1, die Wagenkastenanordnung des Anspruchs 11 und das spurgeführte Fahrzeug des Anspruchs 14 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird eine Querführungsanordnung, insbesondere für eine Wagenkastenanordnung eines spurgeführten Fahrzeugs zur Querführung eines Wagenkastens gegenüber einem Fahrwerk, mit einer ersten Führungsanordnung, bereitgestellt. Die erste Führungsanordnung umfasst ein erstes wagenkastenfestes Element mit einer ersten Kontaktfläche, ein erstes fahrwerksfestes Element mit einer zweiten Kontaktfläche, wobei die erste Kontaktfläche und die zweite Kontaktfläche ein erstes Kontaktflächenpaar ausbilden. Das erste wagenkastenfeste Element und/oder das erste fahrwerksfeste Element weist/weisen eine elastische Lageranordnung auf.
Ferner wird erfindungsgemäß eine Wagenkastenanordnung, insbesondere für ein spurgeführtes Fahrzeug, bereitgestellt, umfassend einen Wagenkasten und zumindest ein, vorzugsweise zwei, Fahrwerk/e und je Fahrwerk eine solche oder wie nachfolgend beschrieben, weitergebildete Querführungsanordnung. Weiterhin betrifft die Erfindung ein spurgeführtes Fahrzeug, umfassend zumindest eine solche oder wie nachfolgend beschrieben, weitergebildete Wagenkastenanordnung.
Erfindungsgemäß sind elastische Lageranordnungen vorgesehen, um eine Parallelstellung von dem ersten wagenkastenfesten Element und/oder dem ersten fahrwerksfeste Element zu ermöglichen. Durch die erfindungsgemäßen Lageranordnungen ist eine Elastizität zum Ausgleich der Winkelfehler in der Querführungsanordnung vorgesehen.
Eine Positionierung des Wagenkastens mittig über dem Fahrwerk (Drehgestell) ist aufgrund der erfindungsgemäßen Querführungsvorrichtung in engen Bögen der Spur bzw. der Schienen nicht möglich. Vielmehr werden diese in engen Bögen außermittig geführt. Dies ermöglicht z.B. Doppelstockwagen mit Drehzapfenabständen von über 21m, währenddessen, nach dem Stand der Technik, kein Doppelstockfahrzeug mit mehr als 20m Drehzapfenabstand bekannt ist.
Durch die erfindungsgemäße Lösung ist die Erhöhung des Drehzapfenabstands auf über 22m (Erhöhung der Sitzplatzanzahl) und/oder eine Erhöhung der Fahrzeugbreite im Vergleich zu bestehenden Fahrzeugen möglich.
Das eigentliche Problem wurde mit Hilfe eines neuen Berechnungsansatz erkannt. Bisher wurden die Kräfte im Kulissenkontakt bestimmt. Bei dem neuen Berechnungsansatz wird ein FE-Modell in einer Mehrkörpersimulation verwendet. Mit Hilfe dieses simulativen Ansatzes konnte eine Ursache für den Verschleiß an der Querführung erkannt werden. Bisher ist davon ausgegangen worden, dass es bei Bogen und S-Bogenfahrten zu einer mehr oder weniger reinen Querverschiebung zwischen Wagenkasten und Drehgestell kommt. Die Rolle soll auf der Querspielkulisse einen großflächigen Kontakt herstellen und ggf. auftretende Längsbewegungen durch ein Abrollen ausgleichen.
Tatsächlich zeigen die Simulationen klar, dass auch die Wankbewegungen des Fahrzeugs einen erheblichen Einfluss auf die Spannungen in der Kulisse haben. Auch wenn die auftretenden Wankwinkel nur gering sind (ca. 0,5°; Fahrzeugabhängig) führen diese Wankwinkel zu einem Kantenkontakt. In den oben genannten Simulationen ist dies durch sehr kleine Kontaktflächen zu erkennen. Außerdem springt der Kontaktpunkt teilweise von der Oberkante direkt an die Unterkante der Konturplatte. Die kleinen Kontaktflächen im Kantenkontakt führen zu hohen Spannungen, welche sogar die Materialfestigkeit überschreiten würden und gleichzeitig zu Verschleiß an der Kulisse führen.
Das Bereitstellen einer elastischen Lageranordnung löst diese vorhandenen Probleme.
In Weiterbildung der Querführungsanordnung kann vorgesehen sein, dass die elastische Lageranordnung, derart ausgebildet ist, dass die erste Kontaktfläche und die zweite Kontaktfläche durch eine auf das erste Kontaktflächenpaar wirkende Kontaktkraft zueinander ausrichtbar sind.
Hierdurch wird ein flächiger Kontakt geschaffen, sodass die Kräfte gleichmäßig auf das Kontaktflächenpaar wirken und es nicht zu einem erhöhten Verschleiß aufgrund von einem Punktkontakt kommt.
In Ausgestaltung der Querführungsanordnung kann vorgesehen sein, dass zwischen der ersten Kontaktfläche und der zweiten Kontaktfläche ein erstes Querspiel ausgebildet ist.
Das erste Querspiel ist dabei in der Regel ein bogenabhängiges w_i-Querspiel. Es ist auch möglich, dass das erste Querspiel ein w_a-Querspiel ist.
In Ausgestaltung der Querführungsanordnung kann vorgesehen sein, dass das erste Querspiel, insbesondere in Abhängigkeit von einer Ausdrehung des Fahrwerks, veränderlich ist und positive und negative Werte annehmen kann.
Insbesondere das erste Querspiel nach bogeninnen ist entscheidend für den möglichen Drehzapfenabstand.
Das genannte Ziel ist aufgrund von Berechnungen zur Fahrzeugbreite gemäß EN 15273-2 mit einer Reduktion des ersten Querspiels (bogenabhängiges w_i-Querspiels) hin zu negativen Werten möglich. Eine derart hohe Reduktion des w_i-Querspiels ist bisher nicht gelungen, da es gemäß Stand der Technik zu hohen Kräften und noch höheren Spannungen an der Kulisse kommen würde. Dadurch kommt es bereits bei aktuellen Kulissen zu Verschleiß, welcher je nach Fahrzeugtyp kritisch sein kann. Dieser Nachteil wird hier jedoch überwunden.
In Weiterbildung der Querführungsanordnung kann vorgesehen sein, dass das die Querführungsanordnung eine zweite Führungsanordnung aufweist. Die zweite Führungsanordnung umfasst zwei zweite fahrwerksfeste Elemente mit jeweils einer dritten Kontaktfläche, ein zweites wagenkastenfestes Element mit zwei vierten Kontaktflächen, wobei die dritten Kontaktflächen und die vierten Kontaktflächen zwei zweite Kontaktflächenpaare ausbilden.
Die zweite Führungsanordnung ist dabei zentral im Bereich der Fahrwerksmitte (bzw. Drehgestellmitte) angeordnet.
In Ausgestaltung der Querführungsanordnung kann vorgesehen sein, dass zwischen der dritten Kontaktfläche und der vierten Kontaktfläche des jeweiligen zweiten Kontaktflächenpaar ein zweites Querspiel ausgebildet ist.
Insgesamt zeigen die Simulationen wesentlich niedrigere Kontaktpressungen (Reduktion um Faktor 3,5) durch die Verwendung von elastischen Lageranordnungen
Besonders gering sind die Kontaktpressungen, wenn eine Parallelstellung des ersten Kontaktflächenpaars erfolgt.
Hierdurch ist eine Querführung mit einem zweiten Querspiel durch die zweite Führungsanordnung gewährleistet.
In Weiterbildung der Querführungsanordnung kann vorgesehen sein, dass das zweite Querspiel insbesondere in Abhängigkeit von einer Ausdrehung des Fahrwerks, veränderlich ist und positive Werte annehmen kann.
Das zweite Querspiel kann vorzugsweise keine negativen Werte annehmen.
In Ausgestaltung der Querführungsanordnung kann vorgesehen sein, dass das erste wagenkastenfeste Element eine Konturplatte ist und die erste Kontaktfläche als Konturplattenoberfläche ausgebildet ist, und dass das erste fahrwerksfeste Element als Rollenanordnung ausgebildet ist und die zweite Kontaktfläche als Rollenoberfläche ausgebildet ist.
Alternativ oder ergänzen dazu (im Sinne einer logischen "und/oder" - Kombination) kann vorgesehen sein, dass das erste fahrwerksfeste Element eine Konturplatte ist und die zweite Kontaktfläche als Konturplattenoberfläche ausgebildet ist, und dass das erste wagenkastenfestes Element als Rollenanordnung ausgebildet ist und die erste Kontaktfläche als Rollenoberfläche ausgebildet ist.
Die Konturplattenoberfläche weist dabei insbesondere eine veränderliche Kontur auf, die es erlaubt, dass eine veränderliche Ausdrehung und folglich ein veränderliches erstes Querspiel zwischen dem ersten fahrwerksfesten Element und dem ersten wagenkastenfesten Element auf.
In Weiterbildung der Querführungsanordnung kann vorgesehen sein, dass die Rollenoberfläche abgerundete Kanten aufweist.
Hierdurch wird erreicht, dass es zu geringeren Kontaktpressungen kommt, wenn die Ecken abgerundet werden.
In Ausgestaltung der Querführungsanordnung kann vorgesehen sein, dass die Konturplattenoberfläche eine veränderliche Breite aufweist, die derart ausgebildet ist, dass abhängig von einer Ausdrehung des Fahrwerks das Querspiel durch die Position der Rollenanordnung in Bezug auf die Konturplattenoberfläche veränderbar ist, wobei vorzugsweise die Konturplattenoberfläche derart ausgebildet ist, dass das Querspiel mit zunehmender Ausdrehung des Fahrwerks geringere, vorzugsweise negative, Werte annimmt.
Bei der Ausdrehung handelt es sich dabei um eine Winkelauslenkung des Fahrwerks in einer Kurve, welche durch die Spur (bzw. die Schienen vorgegeben wird).
Um den Verschleiß und Kräfte zu begrenzen, mussten bisher große Querspiele zugelassen werden. Zum Beispiel ist bei bekannten Doppelstockwagen im 250 m Bogen ein erstes Querspiel (w_i(R) Querspiel) von 20 mm vorhanden. Für Berechnung zur Fahrzeugbegrenzung sind nach EN 15273-2 ausschließlich Bogenradien größer als 150 m zu berücksichtigen. Für die Auslegung sind der 250 m Bogenradius und u.U. auch der 150 m Bogenradius relevant. In der Vergangenheit ist es nicht gelungen ein negatives w i-Querspiel in den relevanten Bogenradien zu realisieren. Es wurde somit der Wagenkasten mittig über dem Drehgestell geführt und lediglich die Federwege im Bogen reduziert.
Durch die vorgestellte Ausführung wird gewährleistet, dass Verschleiß und Kräfte begrenzt werden und gleichzeitig aufgrund des geringeren bzw. negativen Querspiels ein größerer Drehzapfenabstand realisiert werden bzw. engere Bögen bei einem gegebenen Drehzapfenabstand durchfahren werden.
In Ausgestaltung der Wagenkastenanordnung kann vorgesehen sein, dass der Wagenkasten durch die Querführungsanordnung relativ zu dem Fahrwerk bei Ausdrehung des Fahrwerks entgegen einer Bogeninnenrichtung auslenkbar ist. Der Wagenkasten ist durch die Querführungsanordnung relativ zu dem Fahrwerk bei Ausdrehung des Fahrwerks somit nach bogenaußen auslenkbar.
Die Bogeninnenrichtung ist dabei die radial nach Innen gerichtete Richtung des vom Fahrwerk zum Mittelpunkt des Kurvenbogens der Schienen (bzw. der Spur). Nach bogenaußen ist der Bogeninnenrichtung entgegengesetzt.
In Weiterbildung der Wagenkastenanordnung kann vorgesehen sein, dass der Wagenkasten durch die Querführungsanordnung gegenüber dem Fahrwerk außermittig querführbar ist.
In Weiterbildung der Wagenkastenanordnung kann vorgesehen sein, dass der Wagenkasten zumindest einen Einzug aufweist.
Um das negative erste Querspiel (w i Querspiel) zu realisieren ist eine Erhöhung des zweiten Querspiels) w_a-Querspiels hilfreich (Verlagerung nach bogenaußen). Daher ist ein Einzug am Wagenende förderlich.
In Weiterbildung der Wagenkastenanordnung kann vorgesehen sein, dass die Querführungsanordnung zumindest ein außermittiges quer zur Fahrtrichtung wirkendes Feder- und/oder Dämpfer-Element aufweist, das mit dem Fahrwerk und mit dem Wagenkasten verbunden ist und von der Fahrwerkmitte zur Wagenkastenmitte hin außermittig angeordnet ist.
Bei Fahrzeugen nach dem Stand der Technik wird der Wagenkasten mittig über dem Fahrwerk geführt. Die nunmehr durch die Querführungsanordnung bereitgestellte bogenabhängige Querspielkulisse reduziert das zur Verfügung stehende Querspiel in engen Bögen. Nun wird erstmals der Wagenkasten im engen Bogen außermittig über der Fahrwerksmitte geführt. Hierdurch wird ermöglicht, den Wagenkasten passiv nach außen zu drücken.
Übliche Fahrzeuge werden mittig über dem Drehgestell geführt und im Bogen wird das erste Querspiel (wi(R)-Querspiel) auf ca. 10-30 mm reduziert. Nach dieser Erfindung wird das Fahrzeug in engen Bögen nach bogenaußen gezwungen. Eine Positionierung des Wagenkastens mittig über dem Fahrwerk (Drehgestell) ist aufgrund von Anschlägen in engen Bögen nicht möglich. Dies ermöglicht z.B. Doppelstockwagen mit Drehzapfenabständen von über 21m, währenddessen nach dem Stand der Technik kein Fahrzeug mit mehr als 20m Drehzapfenabstand bekannt ist.
In Ausgestaltung des spurgeführten Fahrzeugs kann vorgesehen sein, dass das spurgeführte Fahrzeug ein Schienenfahrzeug ist.
Es sind auch mechanisch ähnliche oder äquivalente Lösungen denkbar. Einerseits ist es möglich, dass die Rollenanordnung am Wagenkasten und die Konturplatte am Fahrwerk montiert ist. Es ist aber auch möglich, dass Rollenanordnung am Drehgestell und die Konturplatte am Wagenkasten montiert ist.
Das erste Kontaktfläche und das zweite Kontaktfläche sind aus einem harten und belastbaren Feststoff (z.B. Stahl und/oder Metall) gefertigt. Insbesondere Stahl überzeugt hier durch seine hohen Festigkeitskennwerte.
Das erste Querspiel kann für einen Doppelstockwagen mit 22,5 m Fahrwerksmittenabstand folgende Werte aufweisen. Auf der Geraden beträgt in diesem Fall das erste Querspiel (w_i(R)-Querspiel) 0,1m. Im Bogen mit R = 250m beträgt in diesem Fall das erste Querspiel (w_i(R)-Querspiel) -0,034m. Im Bogen mit R = 100m beträgt in diesem Fall das erste Querspiel (w_i(R)-Querspiel) -0,073m.
Es besteht die Möglichkeit die Anbindung von Rolle und Konturplatte am Wagenkasten bzw. Fahrwerk zu tauschen.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert werden.
Es zeigt:

Fig. 1: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Wagenkastenanordnung mit zumindest einer erfindungsgemäßen Querführungsanordnung;
Fig. 2: eine modifizierte schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Wagenkastenanordnung mit zumindest einer erfindungsgemäßen Querführungsanordnung;
Fig. 3: eine schematische detaillierte Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Querführungsanordnung gemäß einer ersten Ausführungsform;
Fig. 4: eine schematische detaillierte Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Querführungsanordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
Fig. 5: eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wagenkastenanordnung mit zumindest einer erfindungsgemäßen Querführungsanordnung; und
Fig. 6: eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wagenkastenanordnung mit zumindest einer erfindungsgemäßen Querführungsanordnung.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Wagenkastenanordnung 20 eines spurgeführten Fahrzeugs 1 mit zumindest einer erfindungsgemäßen Querführungsanordnung 100.
Das spurgeführte Fahrzeug 1, umfasst zumindest eine Wagenkastenanordnung 20.
Die Wagenkastenanordnung 20, ist insbesondere für ein spurgeführtes Fahrzeug 1 bestimmt.
Bei dem spurgeführten Fahrzeug 1 handelt es sich gemäß der Ausführungsform um ein Schienenfahrzeug.
Die Wagenkastenanordnung 20 umfasst einen Wagenkasten 2 und zumindest ein, gemäß den Ausführungsbeispielen vorzugsweise zwei, Fahrwerk/e 4 und je Fahrwerk 4 eine Querführungsanordnung 100.
Die Querführungsanordnung 100, ist gemäß den Ausführungsbeispielen insbesondere für eine Wagenkastenanordnung 20 eines spurgeführten Fahrzeugs 1 zur Querführung eines Wagenkastens 2 gegenüber einem Fahrwerk 4 ausgebildet. Die Querführungsanordnung 100 umfasst zumindest eine erste Führungsanordnung 10.1, 10.2. Die erste Führungsanordnung 10.1, 10.2 umfasst ein erstes wagenkastenfestes Element 110.1, 110.2 mit einer ersten Kontaktfläche 112.1, 112.2 und ein erstes fahrwerksfestes Element 120.1, 120.2 mit einer zweiten Kontaktfläche 122.1, 122.2.
In Ausgestaltung sind je Fahrwerk 4 zwei erste Führungsanordnungen 10.1, 10.2 ausgebildet.
Die zwei ersten Führungsanordnungen 10.1, 10.2 sind dabei an eine sich von dem Fahrwerksmitte zur Mitte des Wagenkastens gerichteten Fahrwerksbereich angeordnet.
Es kann aber auch vorgesehen sein, dass je Fahrwerk 4 vier erste Führungsanordnungen 10.1, 10.2 ausgebildet sind.
Die erste Kontaktfläche 112.1, 112.2 und die zweite Kontaktfläche 122.1, 122.2 bilden ein erstes Kontaktflächenpaar K_l.l, K_1.2 aus.
Das erste wagenkastenfeste Element 110.1, 110.2 und/oder das erste fahrwerksfeste Element 120.1, 120.2 weist/weisen eine elastische Lageranordnung 130 auf.
Durch die Ausbildung der elastischen Lageranordnung 130 wird dem Problem des Kantenkontakts begegnet. Die elastische Lageranordnung 130 kann z.B. als Gummibuchsen oder als Sphärolager ausgebildet sein.
Die elastische Lageranordnung 130, ist derart ausgebildet, dass die erste Kontaktfläche 112.1, 112.2 und die zweite Kontaktfläche 122.1, 122.2 durch eine auf das erste Kontaktflächenpaar K_l.l, K_1.2 wirkende Kontaktkraft F_Kontakt (vgl. Fig. 3 und 4) zueinander ausrichtbar sind.
Der Wagenkasten 2 ist durch die Querführungsanordnung 100 gegenüber dem Fahrwerk 4 außermittig querführbar.
Zwischen der ersten Kontaktfläche 112.1, 112.2 und der zweiten Kontaktfläche 122.1, 122.2 ist ein erstes Querspiel w_i(R) ausgebildet.
Das erste Querspiel w_i(R) ist, insbesondere in Abhängigkeit von einer Winkelauslenkung α des Fahrwerks 4, veränderlich und kann positive und negative Werte annehmen.
Insbesondere das erste Querspiel nach bogeninnen w_i(R) ist entscheidend für den möglichen Drehzapfenabstand.
Die Querführungsanordnung 100 weist eine zweite Führungsanordnung 20 auf.
Die zweite Führungsanordnung 20 umfasst zwei zweite fahrwerksfeste Elemente 210.1, 210.2 mit jeweils einer dritten Kontaktfläche 212.1, 212.2 und ein zweites wagenkastenfestes Element 220 mit zwei vierten Kontaktflächen 222.1, 222.2.
Die dritten Kontaktflächen 212.1, 212.2 und die vierten Kontaktflächen 222.1, 222.2 bilden zwei zweite Kontaktflächenpaare K_2.1, K_2.2 aus.
Zwischen der dritten Kontaktfläche 212.1, 212.2 und der vierten Kontaktfläche 222.1, 222.2 des jeweiligen zweiten Kontaktflächenpaars K_2.1, K_2.2 ist ein zweites Querspiel w_a(R) ausgebildet.
Das zweite Querspiel w_a(R) kann in Abhängigkeit von einer Ausdrehung des Fahrwerks 4, veränderlich sein und kann positive Werte annehmen.
Gemäß der Ausführungsbeispiele ist das erste fahrwerksfeste Element 120.1, 120.2 eine Konturplatte und die zweite Kontaktfläche 122 ist als Konturplattenoberfläche 126 ausgebildet. Das erste wagenkastenfeste Element 110.1, 110.2 ist als Rollenanordnung ausgebildet. Die erste Kontaktfläche 112.1, 112.2 ist als Rollenoberfläche 136 ausgebildet.
Alternativ kann vorgesehen sein (nicht in den Figuren gezeigt), dass das erste wagenkastenfeste Element 110.1, 110.2 eine Konturplatte ist und die erste Kontaktfläche 112.1, 112.2 als Konturplattenoberfläche 126 ausgebildet ist. Das erste fahrwerksfeste Element 120.1, 120.2 ist als Rollenanordnung 131 ausgebildet und die zweite Kontaktfläche 122.1, 122.2 ist als Rollenoberfläche 136 ausgebildet.
Der Wagenkasten 2 ist durch die Querführungsanordnung 100 relativ zu dem Fahrwerk 4 bei Ausdrehung des Fahrwerks 4 entgegen einer Bogeninnenrichtung B_I auslenkbar.
Der Wagenkasten 2 ist durch die Querführungsanordnung 100 relativ zu dem Fahrwerk 4 bei Ausdrehung des Fahrwerks 4 somit nach bogenaußen auslenkbar.
Fig. 2 zeigt eine modifizierte schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Wagenkastenanordnung 20 mit zumindest einer erfindungsgemäßen Querführungsanordnung 100.
Gemäß Fig. 2 wird durch eine wesentlich steilere Konturplatte das Fahrzeug im engen Bogen geführt.
Aus der Fig. 2 ist ersichtlich, dass es bei der dargestellten außermittigen Führung das erste Querspiel w_i(R) derart stark reduziert, dass in engen Bögen der Wagenkasten 2 nach außen gedrückt wird und das erste Querspiel w_i(R) negativ ist. Durch diese außermittige Führung des Wagenkastens 2 wird auch bei besonders langen Wagen das infrastrukturseitig freigehaltene Lichtraumprofil LP eingehalten, weil der Wagenkasten 2 relativ zu den Fahrwerken 4 verlagert wird.
Wie aus den Fig. 1 und Fig. 2 ersichtlich ist, weist die Konturplattenoberfläche eine veränderliche Breite auf, die derart ausgebildet ist, dass abhängig von einer Ausdrehung α (Auslenkungswinkel)des Fahrwerks das Querspiel (w_i(R)) durch die Position der Rollenanordnung in Bezug auf die Konturplattenoberfläche veränderbar ist, wobei vorzugsweise die Konturplattenoberfläche 126 derart ausgebildet ist, dass das Querspiel w_i(R) mit zunehmender Ausdrehung des Fahrwerks 4 geringere, vorzugsweise negative, Werte annimmt.
Der Wagenkasten 2 weist zumindest einen Einzug 50 auf. Vorzugsweise weist jedes Ende des Wagenkastens 2 zwei Einzüge 50 auf.
Fig. 3 zeigt eine schematische detaillierte Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Querführungsanordnung 100 gemäß einer ersten Ausführungsform.
Gemäß Fig. 3 ist die erste Führungsanordnung 10.1, 10.2 detailliert dargestellt.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist die elastische Lageranordnung 130, derart ausgebildet, dass die erste Kontaktfläche 112.1, 112.2 und die zweite Kontaktfläche 122.1, 122.2 durch eine auf das erste Kontaktflächenpaar K_l.l, K_1.2 wirkende Kontaktkraft F_Kontakt zueinander ausrichtbar sind.
Gemäß der ersten Ausführungsform ist das wagenkastenfeste Element 110.1, 110.2 durch die elastische Lageranordnung 130 gelagert. Es handelt sich, wie in der Fig. 3 dargestellt, um eine Rollenanordnung 131, welche durch die elastische Lageranordnung 130 elastisch gelagert ist.
Zur elastischen Lagerung sind Lagerbuchsen 132 ausgebildet, welche eine Achse 134 tragen. Auf der Achse ist die Rolle angeordnet, welche die Rollenoberfläche 136 aufweist, welche als erste Kontaktfläche 112.1, 112.2 dient.
Die Rollenoberfläche 136 weist abgerundete Kanten K_R auf.
Das erste fahrwerksfeste Element 120.1, 120.2 ist als Konturplatte ausgebildet, welche die Konturplattenoberfläche 126 aufweist, welche als zweite Kontaktfläche 122.1, 122.2 dient.
Die Kontaktkraft K_Kontakt greift bei Kantenkontakt zunächst außermittig an der Rollenoberfläche 136 an. In diesem Fall wird die in Fig. 3 dargestellte obere elastische Lageranordnung 130 gegenüber der Lagerbüchse 132 stärker belastet als die untere elastische Lagerung 130 gegenüber der unteren Lagerbuchse 132. Somit wird die obere elastische Lageranordnung 130 stärker verschoben und es kommt zu einer Ausrichtung, insbesondere einer Parallelstellung, des ersten Kontaktflächenpaars K_1.1, K_1.2, also der ersten Kontaktfläche 112.1, 112.2 gegenüber der zweite Kontaktfläche 122.1, 122.2.
Fig. 4 zeigt eine schematische detaillierte Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Querführungsanordnung 100 gemäß einer zweiten Ausführungsform.
Die zweite Ausführungsform ist mit der ersten Ausführungsform kombinierbar oder kann auch alternativ zu der ersten Ausführungsform vorgesehen sein. Nachfolgend werden lediglich die Unterschiede bzw. ergänzenden Merkmale der zweiten Ausführungsform gegenüber der ersten Ausführungsform erläutert.
Gemäß der zweiten Ausführungsform ist das fahrwerksfeste Element 120.1, 120.2 durch die elastische Lageranordnung 130 gelagert. Es handelt sich dabei, wie in der Fig. 4 dargestellt, um eine Konturplatte, welche durch die elastische Lageranordnung 130 elastisch gelagert ist.
Zur elastischen Lagerung ist die Konturplatte mittels der elastischen Lageranordnung 130 derart angebunden, dass Wankwinkel der Konturplatte ausgleichbar und/oder geringfügige Querbewegungen möglich sind.
Die Kontaktkraft K_Kontakt greift bei Kantenkontakt zunächst außermittig an der Rollenoberfläche 136 an. In diesem Fall wird der in Fig. 4 dargestellte obere Bereich der Konturplattenoberfläche 126, gegenüber dem unteren Bereich der Konturplattenoberfläche, stärker belastet. Somit wird die Konturplatte und die Kulturplattenoberfläche 126 um die elastische Lageranordnung 130, um einen Winkel ausgelenkt und es kommt zu einer Ausrichtung, insbesondere einer Parallelstellung, des ersten Kontaktflächenpaars K_1.1, K_1.2, also der zweite Kontaktfläche 122.1, 122.2 gegenüber der ersten Kontaktfläche 112.1, 112.2.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wagenkastenanordnung 20 mit zumindest einer erfindungsgemäßen Querführungsanordnung 100.
Gemäß Fig. 5 weist die Querführungsanordnung 100 zusätzlich zumindest ein außermittiges quer zur Fahrtrichtung wirkendes Feder- und/oder Dämpfer-Element 40 auf, das mit dem Fahrwerk 4 und mit dem Wagenkasten 2 verbunden ist und von der Fahrwerksmitte M zur Wagenkastenmitte hin außermittig angeordnet ist.
Dieses Feder- und/oder Dämpfer-Element 40 ist zwischen Fahrwerk 4 und Wagenkasten 2 angeordnet. Bei einer Bogeneinfahrt sorgt das Feder- und/oder Dämpfer-Element 40 durch die Ausdrehung des Fahrwerks 4 für eine Unterstützung bei der Verlagerung des Wagenkastens 2 nach außen. Somit kann dieses Element die Querspielkulisse unterstützen und somit die Kräfte an der Kulisse und die Rad/Schiene-Kräfte reduzieren.
Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wagenkastenanordnung 20 mit zumindest einer erfindungsgemäßen Querführungsanordnung 100.
Gemäß Fig. 6 ist weist die Wagenkastenanordnung 20 eine Gliederzuganordnung auf, wobei einem Fahrwerk zwei Wagenkästen zugeordnet sind. Hier ist eine Querführungsanordnung mit vier Führungsanordnungen 10.1, 10.2 dargestellt, um jeden Wagen einzeln außermittig zu Führen. Üblicherweise sind die Wagenkästen von Gliederzügen mit einem Gelenk verbunden. Für die außermittige Querführung ist eine gewisse Querbeweglichkeit zwischen den Wagenkästen vorteilhaft, um auch bei Bogeneinfahrten und S-Bögen jeden Wagen einzeln im Bogen querzuführen. Die in der Abbildung dargestellte Querführungsanordnung 100 sind dabei eine bevorzugte Möglichkeit, um die Wagenkästen 2 jeweils einzeln in Querrichtung an das Fahrwerk 4 anzubinden.
Es besteht die Möglichkeit die Anbindung von Rolle und Konturplatte am Wagenkasten bzw. Fahrwerk zu tauschen.
Die vorstehende Offenbarung gilt gleichermaßen für ein Fahrzeug des Personentransports, vorzugsweise ein spurgeführtes Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, umfassend zumindest eine wie vorstehend beschrieben ausgeführte Wagenkastenanordnung/Querführungsanordnung. Ferner gilt die vorstehende Offenbarung gleichermaßen für eine Wagenkastenanordnung.
Abschließend sei erwähnt, dass die Merkmale aller oben beschriebenen Ausführungsvarianten untereinander in beliebiger Weise kombiniert werden können, um weitere andere Ausführungsbeispiele der Erfindung zu bilden. Auch können alle Merkmale von Unteransprüchen jeweils für sich mit jedem Merkmal jedes anderen der Ansprüche kombiniert werden, und zwar jeweils für sich allein oder in beliebiger Kombination, um weitere andere Ausführungsbeispiele zu erhalten.
Obwohl die Erfindung im Detail durch ein Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so 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. Unabhängig vom grammatikalischen Geschlecht eines bestimmten Begriffes sind Personen mit männlicher, weiblicher oder anderer Geschlechteridentität mit umfasst.

Claims

Querführungsanordnung (100), insbesondere für eine Wagenkastenanordnung (20) eines spurgeführten Fahrzeugs (1) zur Querführung eines Wagenkastens (2) gegenüber einem Fahrwerk (4), mit zumindest einer ersten Führungsanordnung (10.1, 10.2), die erste Führungsanordnung (10.1, 10.2) umfassend:
ein erstes wagenkastenfestes Element (110.1, 110.2) mit einer ersten Kontaktfläche (112.1, 112.2),

ein erstes fahrwerksfestes Element (120.1, 120.2) mit einer zweiten Kontaktfläche (122.1, 122.2),

wobei die erste Kontaktfläche (112.1, 112.2) und die zweite Kontaktfläche (122.1, 122.2) ein erstes Kontaktflächenpaar (K_1.1, K_1.2) ausbilden,

dadurch gekennzeichnet, dass

das erstes wagenkastenfeste Element (110.1, 110.2)

und/oder das erste fahrwerksfeste Element (120.1, 120.2) eine elastische Lageranordnung (130) aufweist/aufweisen.
Querführungsanordnung (100) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die elastische Lageranordnung (130), derart ausgebildet ist, dass die erste Kontaktfläche (112.1, 112.2) und die zweite Kontaktfläche (122.1, 122.2) durch eine auf das erste Kontaktflächenpaar (K_1.1, K_1.2) wirkende Kontaktkraft (F_Kontakt) zueinander ausrichtbar sind.
Querführungsanordnung (100) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen der ersten Kontaktfläche (112.1, 112.2) und der zweiten Kontaktfläche (122.1, 122.2) ein erstes Querspiel (w_i(R)) ausgebildet ist.
Querführungsanordnung (100) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Querspiel (w_i(R)), insbesondere in Abhängigkeit von einer Ausdrehung (a) des Fahrwerks (4), veränderlich ist und positive und negative Werte annehmen kann.
Querführungsanordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das die Querführungsanordnung (100) eine zweite Führungsanordnung (20) aufweist, die zweite Führungsanordnung (20) umfassend:
zwei zweite fahrwerksfeste Element (210.1, 210.2) mit jeweils einer dritten Kontaktfläche (212.1, 212.2),

ein zweites wagenkastenfestes Element (220) mit zwei vierten Kontaktflächen (222.1, 222.2),

wobei die dritten Kontaktflächen (212.1, 212.2) und die vierten Kontaktflächen (222.1, 222.2) zwei zweite Kontaktflächenpaare (K_2.1, K_2.2) ausbilden.
Querführungsanordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen der dritten Kontaktfläche (212.1, 212.2) und der vierten Kontaktfläche (222.1, 222.2) des jeweiligen zweiten Kontaktflächenpaar (K_2.1, K_2.2) ein zweites Querspiel (w_a(R)) ausgebildet ist.
Querführungsanordnung (100) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
das zweite Querspiel (w_a(R)) insbesondere in Abhängigkeit von einer Ausdrehung des Fahrwerks (4), veränderlich ist und positive Werte annehmen kann.
Querführungsanordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das erste wagenkastenfeste Element (110.1, 110.2) eine Konturplatte ist und die erste Kontaktfläche (112.1, 112.2) als Konturplattenoberfläche (126) ausgebildet ist, und dass das erste fahrwerksfeste Element (120.1, 120.2) als Rollenanordnung (131) ausgebildet ist und die zweite Kontaktfläche (122.1, 122.2) als Rollenoberfläche (136) ausgebildet ist, oder das erste fahrwerksfeste Element (120.1, 120.2) eine Konturplatte ist und die zweite Kontaktfläche (122) als Konturplattenoberfläche (126) ausgebildet ist, und dass das erste wagenkastenfestes Element (110.1, 110.2) als Rollenanordnung ausgebildet ist und die erste Kontaktfläche (112.1, 112.2) als Rollenoberfläche (136) ausgebildet ist.
Querführungsanordnung (100) nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Rollenoberfläche (136) abgerundete Kanten (K_R) aufweist.
Querführungsanordnung (100) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass
die Konturplattenoberfläche eine veränderliche Breite aufweist, die derart ausgebildet ist, dass abhängig von einer Ausdrehung des Fahrwerks (4) das Querspiel (w_i(R)) durch die Position der Rollenanordnung in Bezug auf die Konturplattenoberfläche veränderbar ist, wobei vorzugsweise die Konturplattenoberfläche derart ausgebildet ist, dass das Querspiel (w_i(R)) mit zunehmender Ausdrehung des Fahrwerks (4) geringere, vorzugsweise negative, Werte annimmt.
Wagenkastenanordnung (20), insbesondere für ein spurgeführtes Fahrzeug (1) umfassend einen Wagenkasten (2) und zumindest ein, vorzugsweise zwei, Fahrwerk/e (4) und je Fahrwerk eine Querführungsanordnung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
Wagenkastenanordnung (20) nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Wagenkasten (2) durch die Querführungsanordnung relativ zu dem Fahrwerk (4) bei Ausdrehung des Fahrwerks (4) entgegen einer Bogeninnenrichtung (B_I) auslenkbar ist.
Wagenkastenanordnung (20) nach Anspruch 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Wagenkasten (2) durch die Querführungsanordnung (100) gegenüber dem Fahrwerk (4) außermittig querführbar ist.
Wagenkastenanordnung (20) nach einem der Ansprüche 11 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Wagenkasten (2) zumindest einen Einzug (50) aufweist.
Wagenkastenanordnung (20) nach einem der Ansprüche 11 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Querführungsanordnung (100) zumindest ein quer zur Fahrtrichtung wirkendes Feder- und/oder Dämpfer-Element (40) aufweist, das mit dem Fahrwerk (4) und mit dem Wagenkasten (2) verbunden ist und von der Fahrwerkmitte (M) zur Wagenkastenmitte hin außermittig angeordnet ist.
Spurgeführtes Fahrzeug (1), umfassend zumindest eine Wagenkastenanordnung (20) nach einem der Ansprüche 11 bis 15.
Spurgeführtes Fahrzeug (1) nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, dass das spurgeführte Fahrzeug (1) ein Schienenfahrzeug ist.