WO2019233764A1 - Drehgelenk für ein drehgestell eines schienenfahrzeugs - Google Patents

Drehgelenk für ein drehgestell eines schienenfahrzeugs Download PDF

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WO2019233764A1
WO2019233764A1 PCT/EP2019/063104 EP2019063104W WO2019233764A1 WO 2019233764 A1 WO2019233764 A1 WO 2019233764A1 EP 2019063104 W EP2019063104 W EP 2019063104W WO 2019233764 A1 WO2019233764 A1 WO 2019233764A1
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WO
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support arms
car body
bogie
carrier
joint
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/063104
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christof Binder
Original Assignee
Bombardier Transportation 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 Bombardier Transportation Gmbh filed Critical Bombardier Transportation Gmbh
Priority to PL19726940.0T priority Critical patent/PL3802262T3/pl
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Priority to EP19726940.0A priority patent/EP3802262B1/de
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61G—COUPLINGS; DRAUGHT AND BUFFING APPLIANCES
    • B61G5/00—Couplings for special purposes not otherwise provided for
    • B61G5/02—Couplings for special purposes not otherwise provided for for coupling articulated trains, locomotives and tenders or the bogies of a vehicle; Coupling by means of a single coupling bar; Couplings preventing or limiting relative lateral movement of vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a hinge for a bogie for a rail vehicle or rail vehicle parts, in particular for a Jakobsfitgestell a rail vehicle. Furthermore, the invention relates to a bogie and a rail vehicle with a bogie.
  • Car bodies of rail vehicles can be connected to each other via bogies.
  • a Jacob bogie for example, two consecutive car bodies rely on a common bogie.
  • the bogie is connected to the respective car body and may rotate relative thereto, or at least relative to one of the two car bodies.
  • EP 2 433 823 A1 describes a swivel joint for an articulated vehicle in which an elastomeric element is arranged between the two joint segments and the pivot pin for receiving forces occurring during normal operation.
  • the European standard EN 15227 (2008) must be met. It is necessary to provide a rail vehicle with energy-absorbing elements.
  • the energy dissipation elements are formed, the z. B. at an impact of the rail vehicle on an obstacle resulting impact energy at least partially defined by defined deformation or destruction to absorb or reduce.
  • the introduction of excessive impact energy in the rest, less easily exchanged structure of the vehicle and thus the damage to this remaining vehicle structure and the risk of injury to passengers can be at least reduced, but preferably completely avoided.
  • Rail vehicles are in particular high-speed, long-distance, local transport, transport trains or trams.
  • Rail vehicle parts are in particular wagons, car bodies, modules or car parts of a rail vehicle or a rail vehicle network to understand.
  • the pivot comprises: a pivot bearing having a first member for attachment to a bogie and a second member rotatable with the first member; and a hinge bracket rotatably connected to the second member for connection to a car body, the hinge bracket being configured to be energized upon compression.
  • the bogie has, for example, a frame which can be mounted on one or more wheel axles and additionally has for example wheels, primary and / or secondary suspensions, or vibration absorbers.
  • the rotary joint is non-rotatably connected to the frame of the bogie.
  • the second element is indirectly or directly screwed and / or welded to the frame.
  • the first and the second element of the pivot bearing are mutually rotatable.
  • the elements interlock or one of the elements partially surrounds the other, which ensures rotation.
  • the first element of the rotary bearing may be formed, for example, annular with a central opening or recess for receiving the second element.
  • the second element may be formed for example in the form of a hollow bolt or inner ring.
  • the second element may, for example, be supported on and supported by the first element.
  • the classic connecting element between the bogie and the car body is also called pivot or turntable.
  • the first element of the pivot bearing is equal to the pivot or the rotary pan, or replaces the classic pivot or the rotating pan.
  • the counterpart to the rotary pan is the pivot pin or bolt that is inserted into the turntable.
  • the bogie moves about the vertical axis formed by the turntable and the bolt relative to the car body.
  • a rotary pan as the first element and a bolt as a second element of the hinge bearing, wherein the bolt is rotatably inserted into the rotary pan.
  • this applies analogously.
  • the consideration applies analogously to the case in which the first element encloses the second element instead of being inserted into it.
  • the second element does not have to have an elongated shape, but may, with respect to its axis of rotation, have a height which is less than its diameter.
  • bolt is used based on the typically connecting the two swivel segments of a rail vehicle bolt.
  • the hinge is designed such that the joint carrier z. B. by the action of a certain force, such as an impact force acting against the rail vehicle can be upset.
  • the joint carrier is designed to deform in compression energy-absorbing (energy dissipation element). The deformation can be made elastic at lower forces and plastic at high forces.
  • the joint carrier is compared to other components of the hinge and the bogie designed as a buffer that absorbs the energy of the impact by deformation and thus allows a controlled energy dissipation (energy dissipation). This will be the Impact energy is distributed throughout the train and kinks on the train are avoided. Other parts of the rail vehicle are spared.
  • the joint carrier is connectable to a car body of a rail vehicle.
  • the joint carrier is designed in particular to carry the tensile load of the car body essentially alone.
  • a bogie By rotatably connected to the hinge pin bolt and rotatably connected to the bolt pivot, a bogie is rotatable relative to the car body.
  • a complete rotatability around a full circle is not required as long as the required for the operation of the rail vehicle rotatability is ensured.
  • the rotation can be limited to rotations to typical angles of rotation for rail vehicles. For example, the rotation is limited to -90 ° to + 90 °.
  • the bogie be a Jakobs bogie, as described below.
  • the rotary pan has a cylindrical or conical or a shell-shaped cavity.
  • the bolt is adapted to the shape of the rotary pan and rotatably connected to it.
  • a part of the bolt may be arranged in the cavity of the rotary pan.
  • the rotary pan can also be conical or be formed as a spherical segment.
  • the joint carrier is rotatably connected to the bolt. It can be partially placed around the bolt and thereby form a positive connection with the bolt. In an impact with subsequent deformation of the joint carrier this can be exchanged and replaced by a new one. This advantageously spares parts of the bogie which are difficult or difficult to replace.
  • the rotary pan can be fixed to a bogie.
  • the turntable is rotatably connected to the bogie.
  • the bolt is connected to the articulated support in such a way that the articulated support can not move upwards in the event of an impact.
  • the bolt may for example have a groove into which a part of the joint carrier is inserted.
  • the bolt may have a lower part and a upper part and at least a part of the Joint carrier can be arranged between the lower part and the upper part of the bolt.
  • Lower part and upper part are in particular firmly connected.
  • the upper part of the bolt prevents slippage of the joint carrier up in an impact.
  • the upper part may have, in particular for the transition to the lower part, a larger outer diameter than the lower part.
  • Upper part and lower part are preferably fixed above releasably connected. This allows easy release and replacement of the joint carrier after deformation by a collision.
  • a part of the bolt is arranged in the pivot bearing.
  • the lower part or a part of the lower part is arranged in the pivot bearing.
  • the joint carrier encloses the bolt at least partially.
  • the joint carrier may enclose the bolt on the side facing away from the carriage body approximately half-way, ie more than 180 °.
  • the side facing away from the car body is the side opposite the connection of the joint carrier to the car body.
  • the lower part of the bolt is annular or disc-shaped.
  • it is adapted to the shape of the rotating pan and forms the matching counterpart to a rotatable connection.
  • the upper part may also be annular or disk-shaped.
  • the upper part of the bolt above the lower part forms a projection, under which the joint carrier is arranged.
  • the projection is arranged on the side facing away from the carriage body of the joint carrier.
  • the lower part and the upper part of the bolt are annular or disk-shaped, wherein the lower part has a larger outer diameter than the upper part.
  • the lower part and the upper part of the bolt form a groove and at least a part of the joint carrier is arranged in the groove.
  • the joint carrier connects a car body with the bogie.
  • the joint carrier has a plurality of support arms for connection a car body. Not every support arm needs to be connected to a car body. For example, two support arms are connected to a car body and two support arms remain without load-bearing connection.
  • the carrier arms are an integral part of the joint carrier, so that the joint carrier comprises the carrier arms in one piece.
  • Carrier arms may have different mechanical deformabilities.
  • the movement of one or more support arms may be limited by a stop, so that they are forced in a direction of movement, while other support arms may have a different direction of movement.
  • the deformability differs thereby.
  • the joint carrier may have a two-stage energy absorption during deformation.
  • a plurality of support arms of different deformability for example, a two-stage deformability of the joint carrier can be achieved.
  • only the first mechanical stage of the joint carrier can act.
  • energy is consumed first in the first stage and then in the second stage.
  • two support arms are connected to the car body and two other support arms initially hanging freely.
  • the connected support arms are deformed. This corresponds to the first stage of ductility.
  • the free-hanging support arms are guided against a stop and, in the case of further deformations, also act as an energy absorber. This corresponds to the second stage of ductility.
  • the joint carrier has at least two outer support arms and at least two inner support arms.
  • two outer support arms can be connected to the car body and two inner support arms initially hanging freely.
  • the support arms or outer support arms and inner support arms can be configured differently, wherein at least one of them is deformed energy absorbing during compression and thus acts as an energy dissipation element.
  • the outer support arms are load-bearing connectable to a car body and are intended for normal operation.
  • the inner support arms may be provided for impact and have a distance from the car body. The distance between Interior support arms and car body can be reduced in deformation of the outer support arms.
  • the inner support arms can bounce on a stopper provided on the car body and continue to be compressed as well and deformed to absorb energy.
  • the inner support arms can already be connected to a car body.
  • the articulated support extends substantially in one plane and the compression and associated energy consumption acts within this plane.
  • this plane is aligned horizontally, that is, a direction of travel of the rail vehicle is in this plane.
  • a deformation of the joint carrier vertically is preferably to be avoided.
  • the joint carrier has at least two support arms, wherein the support arms are arranged substantially in a horizontal plane and are configured to be energieaufmonyd deformed at a force acting in the direction of travel, wherein in the deformation of the distance of the support arms to each other increased and the support arms are still arranged in the plane. The deformation is thus within the plane.
  • the support arms lie substantially in one plane.
  • this plane is aligned horizontally. Since a compression is to be expected substantially in the direction of travel of the rail vehicle, the support arms are aligned in this plane to receive a maximum amount of energy.
  • the joint carrier is integrally formed.
  • the joint carrier may be formed by metal casting. This allows the necessary stability and also deformability for energy absorption.
  • the hinge further has a
  • Coupling device for connecting the rotary joint with a second car body.
  • the coupling device can be rotatably fixed to the pivot bearing.
  • the coupling device rotatably on the bolt in particular on the upper part of the bolt or on the lower part of the bolt, be set or a part thereof form, wherein the coupling device is rotatably connectable to the second car body.
  • the proposed bogie may be a Jakobs bogie.
  • two adjacent rail vehicle parts such as car bodies or modules, can be supported on a common, so-called Jakob bogie.
  • Jakob bogie the two consecutive rail vehicle parts are supported simultaneously on one and the same bogie, so that the bogie is located directly under the transition between two connected rail vehicle parts.
  • the Jakobs bogie between the rail vehicle parts can be arranged so that adjacent rail vehicle parts can be coupled to each other only on the Jakobs bogie. An additional load-bearing and / or energy absorbing connection between the rail vehicle parts is not necessary.
  • the rail vehicle may have several such Jakobs bogies.
  • a rail vehicle with an embodiment of the rotary joint or the bogie with swivel, wherein the rail vehicle has a first car body and optionally a second car body and wherein the first car body is connected via the joint carrier with the rotary joint and thus the bogie.
  • the second car body may be connected to the bogie via the coupling device.
  • FIG. 1 shows a rail vehicle according to one embodiment.
  • Figure 2A shows a hinge and a part of a car body according to one embodiment.
  • FIG. 2B shows a hinge and a part of two car bodies according to one embodiment.
  • FIG. 3A shows an example of a joint carrier with bolts.
  • FIG. 3B shows a sectional view through the joint carrier and the bolt of FIG. 3A.
  • Figures 4A to 4E show different embodiments of the joint carrier.
  • Figure 5 shows a shows a sectional view through the joint carrier and the
  • FIGS 6A and 6B show alternative embodiments of the bolt with coupling device.
  • FIG. 1 shows a rail vehicle 100 according to one embodiment.
  • the rail vehicle 100 has a first car body 102 and a second car body 103, which are interconnected via a Jakobswindgestell 101.
  • Figure 2 shows a hinge and a part of a car body 102 which is connected to the hinge.
  • the illustrated rotary joint of Figure 2 can be rotatably mounted on a bogie.
  • Frame, wheels and suspensions of a bogie are not shown.
  • the rotary joint has a pivot bearing 1 with a first element 2 (rotating pan) and a second element 10 (bolt), wherein the bolt 10 is rotatably connected to the rotary pan 20. Furthermore, the hinge on a joint carrier 20 which is rotatably connected to the bolt 10, for connection to a car body 102, wherein the joint carrier 20 is configured to be deformed in compression energy-absorbing.
  • the rotary pan 2 of this embodiment has an annular or cup-shaped cavity, in which the bolt 10 is inserted.
  • the bolt 10 is formed on the outside around, so that a rotational movement of the bolt 10 in the rotating pan 2 is possible.
  • the bolt 10 may be annular and also have a cavity which is arranged in particular centrally. In an annular bolt 10, the center defines the axis of rotation about which the bolt 10 in the rotary pan 2 can rotate.
  • the rotary bearing may have a further rotatably mounted third element 3 for connection to a second car body 103.
  • first vehicle body 102 is connected to the joint carrier 20 via the bolt 10 with the swivel pan 2 and the swivel joint is connected independently of the bolt 10 via the third element 3 to a second vehicle body 103, then the two vehicle bodies 102, 103 are rotatable with each other independently connected to the bogie 101.
  • Figure 2B shows an embodiment with a third element 3 of the pivot bearing 1 for connecting a second car body 102.
  • the third element 3 is annular in this embodiment.
  • First, second and third elements 2, 3, 10 form a nested ring structure that allows two independent relative rotations.
  • the turntable 2 can be rotatably mounted on the bogie 101 and the bolt 10 and the third element 3 are each independently rotatably mounted to the rotary pan 2.
  • FIG. 3A shows an embodiment of the joint carrier 20.
  • the joint carrier 20 is non-rotatably connected to the bolt 10.
  • the bolt 10 has an upper part 12 and a lower part 11.
  • the hinge carrier 20 rests on the lower part of the bolt 11 and is supported by this from below.
  • the upper part 12 has a larger outer diameter than the upper part 12. Upwards, the upper part 12 prevents the hinge carrier 20 from slipping off.
  • the articulated carrier 20 can be arranged between lower part 11 and upper part 12 of the bolt 10.
  • Upper part 12 and lower part 11 may for example form a groove and at least part of the joint war 20 may be arranged in the groove.
  • the hinge carrier 20 may have two areas, wherein the first area has a plurality of support arms for connection to a car body 102 and the second area is adapted to the shape of the bolt 10 and is fixedly connected to the bolt 10.
  • the joint carrier 20 may partially enclose the bolt 10 in the second region.
  • the first and the second region of the joint carrier 20 can be separated from one another by a first fork and a second fork in each case in two carrier arms 21, 22, 23, 24.
  • the joint carrier 20 has at least two outer carrier arms 21, 23 and at least two inner carrier arms 22, 24.
  • the joint carrier 20 has a plurality of support arms.
  • the support arms can after one or more bifurcations of the joint carrier 20th diverge.
  • the joint carrier 20 has a first outer carrier arms 21, a first inner carrier arms 22, a second outer carrier arms 23, and a second inner carrier arms 24.
  • the outer support arms 21, 23 and inner support arms 22, 24 are connected to the car body 102.
  • only the outer support arms 21, 23 or only the inner support arms 22, 24 may be connected to the car body 102.
  • the hinge support 20 is mirror-symmetrical to a vertical plane. As a result, forces that typically act in the direction of travel of the rail vehicle, symmetrically degraded, which counteracts buckling of the train.
  • the transition of the two areas may be fluid and the joint carrier 20 may be integrally formed.
  • the hinge carrier 20 is designed to deform when compressed energy. It is designed as an energy-absorbing element. In a collision, the joint carrier 20 should be held on the bolt 10 and absorb the collision energy by deformation of the carrier arms 21, 22, 23, 24.
  • the joint carrier 20 and thus also the support arms 21, 22, 23, 24 have a metal, and in particular be formed in one piece in a metal casting.
  • the second region of the joint carrier 20 is also substantially in this plane.
  • the plane can be oriented horizontally in order to achieve the greatest possible deformability and energy absorption of the support arms 21, 22, 23, 24 in the direction of travel of the rail vehicle 100.
  • FIG. 3B shows the embodiment of the joint carrier 20 and the bolt 10 of FIG. 3A through a sectional plane A-A.
  • the joint support 20 extends to the right and left of the bolt 10.
  • the inner support arms 22, 24 and outer support arms 21, 23 are not shown, since the section extends in front of the bifurcations of the joint carrier 20.
  • Figure 3B shows a section through a ring, ie a right and a left part with a cavity in between.
  • the dashed lines show horizontal gradients for illustration.
  • the bolt 10 has an upper part 12 and a lower part 11. Upper part 12 and lower part 11 are rotatably connected to each other. A part of the joint carrier 20 is arranged between the upper part 12 and the lower part 11. In this embodiment the diameter of the lower part 11 at the contact point to the upper part 12 is greater than the diameter of the upper part 12. As a result, a groove is formed between the projection of the upper part 12 and the lower part 11 of the bolt 10. A part of the hinge bracket 20 is disposed in this groove, whereby the hinge bracket 20 is supported and held both up and down by the bolt 10.
  • Figures 4A to 4E show various embodiments of the joint carrier 20.
  • the figures show different embodiments of the inner support arms 22, 24 and the joints of the joint carrier 20 with the car body 102.
  • the bolt 10 is identical in each of these figures.
  • the joint supports 20 each have four support arms 21, 22, 23, 24.
  • the joint carrier 20 has two areas, wherein the first area has a plurality of support arms 21, 22, 23, 24 for connection to a car body 102 and the second area is adapted to the shape of the bolt 10 and fixedly connected to the bolt 10 is.
  • the second region of the joint carrier 20 partially surrounds the bolt 10.
  • the first and the second region of the joint carrier 20 are separated by a first fork and a second fork in each case two support arms 21, 22, 23, 24.
  • the joint supports 20 of Figures 4A to 4E are mirror-symmetrical to a mirror plane extending from top to bottom in the figures. The mirror plane corresponds to a vertical plane of the rail vehicle.
  • the bolt 10 and / or the upper part 12 and / or the lower part 11 has a cavity.
  • the bolt 10 is rotatably supported on its outer side. In the inner region of the bolt may have a cavity.
  • the bolt 10 and / or the upper part 12 and / or the lower part 11 may be annular.
  • the support arms 21, 22, 23, 24 are arranged in a plane.
  • the plane is horizontally aligned with a bogie mounted in the rail vehicle.
  • a direction of travel would, for example, in Figures 4A to 4E show from top to bottom.
  • FIG. 4A shows a joint carrier 20 with two outer carrier arms 21, 23 and two inner carrier arms 22, 24.
  • the outer support arms 21, 23 are connected to the car body 102 load-bearing and firmly connected.
  • the inner support arms 22, 24 have a distance from the car body 102 and are therefore not firmly connected thereto.
  • the distance between the inner support arms 22, 24 and the car body 102 decreases in deformation of the outer support arms 21, 23 in a collision.
  • the outer support arms 21, 23 are compressed and bend outward.
  • the outer support arms 21, 23 are configured not to bend out of the illustrated plane.
  • the joint carrier 20 further comprises a stop device 25.
  • the stop device 25 strikes upon deformation of the outer support arms 21, 23 to the car body. Furthermore, the stop device 25, the two inner support arms 22, 24 connect to each other.
  • the joint carrier 20 may have two outer support arms 21, 23 and a central inner extending therebetween single inner arm.
  • two inner support arms 22, 24 converge to an inner support arms at a fork.
  • FIG. 4B shows a similar articulated support 20, wherein the articulated support 20 is provided for an articulated connection to the body 102.
  • the outer support arms 21, 23 have articulated connections 26, 27 to the car body 102.
  • Analogous to Figure 4A bear here the outer support arms 21, 23, the load of the car body 101 and are designed as an energy dissipation element.
  • FIG. 4C shows a further embodiment of the joint carrier 20, wherein the inner support arms 24, 22 are connected to the car body 102.
  • the support arms 21, 22, 23, 24 are connected to each other with at least one other support arm 21, 22, 23, 24 by a support arm 28, 29.
  • one outer carrier arm 21, 23 can each be connected to one inner carrier arm 22, 24 by a support arm 28, 29.
  • the support arms 28, 29 are preferably in the plane of the support arms 21, 22, 23, 24 and cause stabilization of the support arms 21, 22, 23, 24 between each other.
  • the joint carrier 20 is stabilized in a plane. A at a compression of one of the support arms 21, 22, 23, 24 is avoided by the support arm 28, 29 a deflection in one of the support arms 21, 22, 23, 24 in a direction out of the direction of travel.
  • FIG. 4E shows a further embodiment of the joint carrier 20. Similar to FIG. 4A, the joint carrier 20 has a stop device 25 for abutment against the vehicle body in the event of deformation by collision. In this case, in contrast to Figures 4A, 4B and 4D, not the stop device 25 is the smallest distance to the car body 102, but the inner support arms 22, 24 are connected to the car body 102. Only by deformation of the inner support arms 22, 24, the stop device 25 can strike the car body 102.
  • FIG. 5 shows another embodiment of the bolt 10 in comparison to FIGS. 3A and 3B.
  • the joint carrier 20 partially encloses the bolt 10.
  • the joint support also encloses a portion of the base 11 of the bolt 10, rather than just the top 12 as the embodiment of Figure 3B.
  • the bolt 10 in particular forms upper part 12 and lower part 11, a groove in which a part of the joint carrier 20 is arranged. The groove prevents slippage of the joint carrier 20 up or down in a deformation.
  • FIGS. 6A and 6B show a further embodiment of the pivot bearing, wherein the pivot bearing has a rotationally fixed third element 3/13.
  • This embodiment is an alternative to the embodiment of FIG. 2B.
  • the third element 3 is a coupling device 13, which is rotatably connectable to a second car body.
  • the coupling device 13 is rotationally fixed to the bolt 10 or forms part of it.
  • FIGS. 6A and 6B show a section corresponding to the sectional plane of FIGS. 3B and 5.
  • the embodiment of the bolt 10 can in particular be combined with the joint supports 20 of one of the embodiments of FIGS. 4A to 4E.
  • Figure 6A shows an embodiment of the bolt 10 with a coupling device 13.
  • the coupling device 13 is rotationally fixed to the bolt 10 and forms part of the upper part 12 of the bolt 10.
  • the upper part 12 has no cavity, such as in 3B, but the Coupling device 13 takes the position of the cavity and forms part of the upper part 12.
  • FIG. 6B shows a further embodiment of the bolt 10 with a coupling device 13.
  • the coupling device 13 is fixed against rotation on the bolt 10. It forms part of the lower part 11 of the bolt 10.
  • the upper part 12 has a cavity and the coupling device 13 extends in this cavity.
  • the coupling device 13 may for example in turn comprise a pivot pin or pivot pin which is connectable to a hinge of a second car body.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Platform Screen Doors And Railroad Systems (AREA)
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  • Handcart (AREA)

Abstract

Es wird ein Drehgelenk für ein Drehgestell eines Schienenfahrzeuges zum Verbinden eines Wagenkastens mit dem Drehgestell, aufweisend: ein Drehlager (1) mit einem ersten Element (2) zum Festlegen an einem Drehgestell und einem zum ersten Element (2) drehbaren zweiten Element (10); und einen Gelenkträger (20), der drehfest mit dem zweiten Element (10) verbunden ist, zum Verbinden mit einem Wagenkasten, wobei der Gelenkträger (20) ausgestaltet ist, bei Stauchung energieaufnehmend verformt zu werden, vorgeschlagen. Weiterhin werden ein Drehgestell und ein Schienenfahrzeug mit einem Drehgestell vorgeschlagen.

Description

Beschreibung
D RE H G E LE N K F Ü R E I N D R E H G ESTE LL E I N ES SC H I E N E N FAH RZ E U G S
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Drehgelenk für ein Drehgestell für ein Schienenfahrzeug oder Schienenfahrzeugteile, insbesondere für ein Jakobsdrehgestell eines Schienenfahrzeugs. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Drehgestell und ein Schienenfahrzeug mit einem Drehgestell.
Vorbekannter Stand der Technik
[0002] Wagenkästen von Schienenfahrzeugen können über Drehgestelle miteinander verbunden werden. Bei einem Jakobsdrehgestell stützen sich beispielsweise zwei aufeinanderfolgende Wagenkästen auf ein gemeinsames Drehgestell. Das Drehgestell ist mit dem jeweiligen Wagenkasten verbunden und kann sich relativ zu diesen drehen, oder zumindest relativ zu einem der beiden Wagenkästen.
[0003] Neben der Funktion Wagenkästen abzustützen und zu verbinden, übernehmen Drehgestelle häufig auch weitere Funktionen. So soll beispielsweise bei einer Kollision des Schienenfahrzeuges die Aufprallenergie über den gesamten Zug verteilt und Knicke im Zug vermieden werden. Bei Triebwagen befinden sich dazu beispielsweise an jedem Wagenkasten, insbesondere zwischen den einzelnen Wagen, Deformationszonen.
[0004] Die Internationale Patentanmeldung WO 2016/139236 zeigt beispielsweise ein Drehgelenk, das zwischen zwei Wagenkästen angebracht ist und diese verbindet. Es ist als Energieverzehrelement ausgebildet. Dabei ist das Drehgelenk separat über dem Drehgestell angeordnet.
[0005] Aus der EP 3 028 915 Al ist ebenfalls ein Drehgelenk bekannt, das im Dachbereich zwischen zwei Wagenkästen angeordnet ist und zwei elastisch gegeneinander gelagerter Gelenkelemente zur Aufnahme von Kräften aufweist. Ein dazu vergleichbares Drehgelenk beschreibt die EP 2 554 452 Al. Die Drehgelenke können aber nur bedingt Stoßenergien aufnehmen.
[0006] Die EP 2 433 823 Al beschreibt ein Drehgelenk für ein Gelenkfahrzeug, bei dem zwischen den beiden Gelenksegmenten und dem Drehbolzen ein Elastomerelement zur Aufnahme von im Normalbetrieb auftretenden Kräften angeordnet ist. Kurzbeschreibung der Erfindung
[0007] Nachteil bekannter Lösungen ist, dass zwar Energieverzehrbereiche vorgesehen sind, diese jedoch zusätzlich zu den vorhandenen Wagenteilen verbaut werden.
[0008] In Hinblick auf eine Kollisionssicherheit von Schienenfahrzeugen ist die europäische Norm EN 15227 (2008) zu erfüllen. Es ist dabei erforderlich, ein Schienenfahrzeug mit Energieverzehrelementen zu versehen. Die Energieverzehrelemente sind ausgebildet, die z. B. bei einem Aufprall des Schienenfahrzeugs auf ein Hindernis anfallende Stoßenergie zumindest teilweise durch definierte Verformung oder Zerstörung definiert zu absorbieren bzw. abzubauen. Damit kann die Einleitung übermäßiger Stoßenergie in die übrige, weniger leicht auszutauschende Struktur des Fahrzeugs und damit die Beschädigung dieser übrigen Fahrzeugstruktur sowie das Verletzungsrisiko für Passagiere zumindest reduziert, vorzugsweise aber vollständig vermieden werden.
[0009] Schienenfahrzeuge sind insbesondere Hochgeschwindigkeits-, Fernverkehrs-, Nahverkehrs-, Transportzüge oder Straßenbahnen. Unter Schienenfahrzeugteilen sind insbesondere Waggons, Wagenkästen, Module oder Wagenteile eines Schienenfahrzeugs oder eines Schienenfahrzeugverbunds zu verstehen.
[0010] Es wird ein Drehgelenk für ein Drehgestell eines Schienenfahrzeuges zum Verbinden eines Wagenkastens mit dem Drehgestell vorgeschlagen. Das Drehgelenk weist auf: ein Drehlager mit einem ersten Element zum Festlegen an einem Drehgestell und einem zum ersten Element drehbaren zweiten Element; und einen Gelenkträger, der drehfest mit dem zweiten Element verbunden ist, zum Verbinden mit einem Wagenkasten, wobei der Gelenkträger ausgestaltet ist, bei Stauchung energieaufnehmend verformt zu werden.
[0011] Es wird weiterhin ein Drehgestell für ein Schienenfahrzeug vorgeschlagen. Das Drehgestell weist beispielsweise einen Rahmen auf, der auf einer oder mehreren Radachsen gelagert sein kann und weist zusätzlich zum Beispiel Räder, Primär- und /oder Sekundärfederungen, oder Schwingungsdämpfer auf. Gemäß einer Ausführungsform ist das Drehgelenk drehfest mit dem Rahmen des Drehgestells verbunden. Beispielsweise ist das zweite Element mittelbar oder unmittelbar auf den Rahmen geschraubt und/oder geschweißt. [0012] Das erste und das zweite Element des Drehlagers sind zueinander drehbar. Beispielsweise greifen die Elemente ineinander oder eines der Elemente umschließt das andere teilweise, was eine Drehbarkeit gewährleistet. Das erste Element des Drehlagers kann beispielsweise ringförmig mit einer zentralen Öffnung oder Vertiefung zur Aufnahme des zweiten Elementes ausgebildet sein. Das zweite Element kann beispielsweise in Form eines Hohlbolzens oder Innenringes ausgebildet sein. Das zweite Element kann sich beispielsweise auf dem ersten Element abstützen und von diesem getragen werden.
[0013] Das klassische Verbindungselement zwischen Drehgestell und Wagenkasten wird auch Drehzapfen oder Drehpfanne genannt. Das erste Element des Drehlagers ist dem Drehzapfen oder der Drehpfanne gleichgestellt, beziehungsweise ersetzt den klassischen Drehzapfen oder die Drehpfanne. Das Pendant zur Drehpfanne ist der Drehbolzen oder Bolzen, der in die Drehpfanne eingelegt wird. Das Drehgestell bewegt sich um die von der Drehpfanne und dem Bolzen gebildete vertikale Achse relativ zum Wagenkasten.
[0014] Zur besseren Verständlichkeit wird im Folgenden auf die Ausführungsform einer Drehpfanne als erstes Element und eines Bolzens als zweites Element des Gelenklagers Bezug genommen, wobei der Bolzen in die Drehpfanne drehbar eingelegt wird. Für andere Ausführungsformen gilt dies analog. Insbesondere gilt die Betrachtung analog für den Fall, dass das erste Element das zweite Element umschließt, anstatt in dieses eingelegt zu werden.
[0015] Das zweite Element muss nicht eine längliche Form aufweisen, sondern kann, bezüglich seiner Drehachse, eine Höhe aufweisen, die geringer ist als sein Durchmesser. Auch in diesem Fall wird der Begriff Bolzen in Anlehnung an den typischerweise die beiden Drehgelenksegmente eines Schienenfahrzeugs verbindenden Bolzen verwendet.
[0016] Das Drehgelenk ist derart ausgebildet, dass der Gelenkträger z. B. durch Einwirken einer bestimmten Kraft, wie eine Aufprall kraft, die gegen das Schienenfahrzeug wirkt, gestaucht werden kann. Der Gelenkträger ist ausgestaltet, sich bei Stauchung energieaufnehmend zu verformen (Energieverzehrelement). Die Verformung kann bei geringeren Kräften elastisch und bei hohen Kräften plastisch ausgestaltet sein. Der Gelenkträger ist im Vergleich zu anderen Bestandteilen des Drehgelenkes und des Drehgestelles als Puffer ausgebildet, der die Energie des Aufpralls durch Verformung abfängt und so einen kontrollierten Energieabbau (Energieverzehr) ermöglicht. Dadurch wird die Aufprallenergie über den gesamten Zug verteilt und Knicke im Zug werden vermieden. Übrige Teile des Schienenfahrzeuges werden geschont.
[0017] Der Gelenkträger ist mit einem Wagenkasten eines Schienenfahrzeuges verbindbar. Der Gelenkträger ist insbesondere ausgestaltet die Zuglast des Wagenkastens im Wesentlichen alleine zu tragen. Durch den mit dem Gelenkträger drehfest verbundenen Bolzen und der mit dem Bolzen drehbar verbundenen Drehpfanne, ist ein Drehgestell relativ zum Wagenkasten drehbar. Eine vollständige Verdrehbarkeit um einen Vollkreis ist nicht erforderlich solange die für den Betrieb des Schienenfahrzeugs erforderliche Verdrehbarkeit gewährleistet ist. Die Drehbarkeit kann auf Drehungen auf typische Drehwinkel für Schienenfahrzeuge beschränkt sein. Beispielsweise ist die Drehbarkeit auf -90° bis +90° beschränkt.
[0018] Besonders vorteilhaft kann das Drehgestell ein Jakobs-Drehgestell sein, wie nachfolgend noch beschrieben.
[0019] Gemäß einer Ausführungsform weist die Drehpfanne einen zylindrischen oder konischen oder einen schalenförmigen Hohlraum auf. Der Bolzen ist auf die Form der Drehpfanne angepasst und drehbar mit ihr verbunden. Insbesondere kann ein Teil des Bolzens im Hohlraum der Drehpfanne angeordnet sein. Die Drehpfanne kann auch kegelförmig sein oder als ein Kugelsegment ausgebildet sein.
[0020] Der Gelenkträger ist drehfest mit dem Bolzen verbunden. Er kann teilweise um den Bolzen gelegt sein und dadurch einen Formschluss mit dem Bolzen bilden. Bei einem Aufprall mit anschließender Verformung des Gelenkträgers kann dieser ausgetauscht und durch einen neuen ersetzt werden. Vorteilhaft werden dadurch nicht oder schwer austauschbare Teile des Drehgestells geschont.
[0021] Die Drehpfanne ist an einem Drehgestell festlegbar. Gemäß einer Ausführungsform ist die Drehpfanne drehfest mit dem Drehgestell verbindbar. Dadurch ist eine Relativbewegung zwischen dem Bolzen und dem Drehgestell aber nicht zwischen der Drehpfanne und dem Drehgestell möglich.
[0022] Gemäß einer Ausführungsform ist der Bolzen derart mit dem Gelenkträger verbunden, dass der Gelenkträger bei einem Aufprall nicht nach oben ausweichen kann. Der Bolzen kann beispielsweise eine Nut aufweisen, in die ein Teil des Gelenkträgers eingelegt ist. Der Bolzen kann ein Unterteil und ein Oberteil aufweisen und mindestens ein Teil des Gelenkträgers kann zwischen Unterteil und Oberteil des Bolzens angeordnet sein. Unterteil und Oberteil sind insbesondere fest miteinander verbunden. Der Oberteil des Bolzens verhindert ein Abrutschen des Gelenkträgers nach oben bei einem Aufprall. Der Oberteil kann insbesondere zum Übergang zum Unterteil einen größeren Außendurchmesser als der Unterteil aufweisen.
[0023] Oberteil und Unterteil sind vorzugsweise fest ober lösbar verbunden. Das ermöglicht ein einfaches Lösen und Austauschen des Gelenkträgers nach einer Verformung durch eine Kollision.
[0024] Gemäß einer Ausführungsform ist ein Teil des Bolzens im Drehgelenklager angeordnet. Insbesondere ist der Unterteil oder ein Teil des Unterteils im Drehgelenklager angeordnet.
[0025] Gemäß einer Ausführungsform umschließt der Gelenkträger den Bolzen mindestens teilweise. Insbesondere kann der Gelenkträger den Bolzen an der wagenkastenabgewandten Seite etwa halbseitig, also mehr als 180°, umschließen. Die wagenkastenabgewandten Seite ist die Seite, die der Verbindung des Gelenkträgers mit dem Wagenkasten gegenüber liegt.
[0026] Gemäß einer Ausführungsform ist der Unterteil des Bolzens ringförmig oder scheibenförmig ausgebildet. Insbesondere ist er an die Form der Drehpfanne angepasst und bildet das passende Pendant zu einer drehbaren Verbindung. Der Oberteil kann ebenso ringförmig oder scheibenförmig ausgebildet sein.
[0027] Gemäß einer Ausführungsform bildet der Oberteil des Bolzens über dem Unterteil einen Vorsprung aus, unter dem der Gelenkträger angeordnet ist. Insbesondere ist der Vorsprung auf der Wagenkastenabgewandten Seite des Gelenkträgers angeordnet. Dazu kann er beispielswiese größer als der Unterteil sein. Beispielsweise sind der Unterteil und der Oberteil des Bolzens ringförmig oder scheibenförmig ausgebildet, wobei der Unterteil einen größeren Außendurchmesser als der Oberteil aufweist.
[0028] Gemäß einer Ausführungsform bilden der Unterteil und der Oberteil des Bolzens eine Nut aus und mindestens ein Teil des Gelenkträgers ist in der Nut angeordnet.
[0029] Der Gelenkträger verbindet einen Wagenkasten mit dem Drehgestell. Gemäß einer Ausführungsform weist der Gelenkträger mehrere Trägerarme zum Verbinden mit einem Wagenkasten auf. Dabei muss nicht jeder Trägerarm mit einem Wagenkasten verbunden werden. Beispielsweise werden zwei Trägerarme mit einem Wagenkasten verbunden und zwei Trägerarme bleiben ohne lasttragende Verbindung. Insbesondere sind die Trägerarme ein integraler Bestandteil des Gelenkträgers, sodass der Gelenkträger die Trägerarme einstückig umfasst.
[0030] Trägerarme können unterschiedliche mechanische Verformbarkeiten aufweisen. Beispielsweise kann die Bewegung eines oder mehrerer Trägerarme durch einen Anschlag begrenzt sein, sodass diese in eine Bewegungsrichtung gezwungen werden, während andere Trägerarme eine andere Bewegungsrichtung aufweisen können. Die Verformbarkeit unterscheidet sich dadurch.
[0031] Der Gelenkträger kann eine zweistufige Energieaufnahme während einer Verformung aufweisen. Durch mehrere Trägerarme unterschiedlicher Verformbarkeit kann beispielsweise eine zweistufige Verformbarkeit des Gelenkträgers erreicht werden. Im Normalbetrieb kann lediglich die erste mechanische Stufe des Gelenkträgers wirken. Im Falle eines Aufpralles wird Energie zunächst in der ersten Stufe aufgezehrt und dann in der zweiten Stufe.
[0032] Beispielsweise sind zwei Trägerarme mit dem Wagenkasten verbindbar und zwei weitere Trägerarme zunächst frei hängend. Bei einem Aufprall werden die verbundenen Trägerarme verformt. Das entspricht der ersten Stufe der Verformbarkeit. Durch die Verformung werden die freihängenden Trägerarme an einen Anschlag geführt und wirken bei weiteren Verformungen ebenso Energie aufzehrend. Dies entspricht der zweiten Stufe der Verformbarkeit.
[0033] Gemäß einer Ausführungsform weist der Gelenkträger mindestens zwei Außenträgerarme und mindestens zwei Innenträgerarme auf. Insbesondere können zwei Außenträgerarme mit dem Wagenkasten verbindbar sein und zwei Innenträgerarme zunächst frei hängend.
[0034] Die Trägerarme beziehungsweise Außenträgerarme und Innenträgerarme können unterschiedlich ausgestaltet sein, wobei mindestens einer davon bei Stauchung energieaufnehmend verformt wird und so als Energieverzehrelement wirkt. Beispielsweise sind die Außenträgerarme lastaufnehmend mit einem Wagenkasten verbindbar und sind für den Normalbetrieb vorgesehen. Die Innenträgerarme können für einen Aufprall vorgesehen sein und einen Abstand zum Wagenkasten aufweisen. Der Abstand zwischen Innenträgerarmen und Wagenkasten kann sich bei Verformung der Außenträgerarme verringert. Die Innenträgerarme können auf eine am Wagenkasten vorgesehen Stopper aufprallen und weiterhin ebenso gestaucht und energieaufnehmend verformt werden. Alternativ können die Innenträgerarme auch bereits mit einem Wagenkasten verbunden sein.
[0035] Gemäß einer Ausführungsform erstreckt sich der Gelenkträger im Wesentlichen in eine Ebene und die Stauchung und damit verbundene Energieverzehrung wirkt innerhalb dieser Ebene. Vorzugsweise ist diese Ebene horizontal ausgerichtet, das heißt, dass eine Fahrtrichtung des Schienenfahrzeuges in dieser Ebene liegt. Eine Verformung des Gelenkträgers vertikal ist vorzugsweise zu vermeiden.
[0036] Gemäß einer Ausführungsform weist der Gelenkträger mindestens zwei Trägerarme auf, wobei die Trägerarme im Wesentlichen in einer horizontalen Ebene angeordnet sind und ausgestaltet sind, bei einer in Fahrtrichtung wirkenden Kraft energieaufnehmend verformt zu werden, wobei sich bei der Verformung der Abstand der Trägerarme zueinander erhöht und die Trägerarme weiterhin in der Ebene angeordnet sind. Die Verformung ist also innerhalb der Ebene.
[0037] Vorteilhaft können gemäß einer Ausführungsform die Trägerarme, insbesondere die mindestens zwei Außenträgerarme und mindestens zwei Innenträgerarme, im Wesentlichen in einer Ebene liegen. Vorzugsweise ist diese Ebene horizontal ausgerichtet. Da eine Stauchung im Wesentlichen in Fahrtrichtung des Schienenfahrzeuges zu erwarten ist, sind die Trägerarme in dieser Ebene ausgerichtet, um einen maximalen Anteil der Energie aufzunehmen.
[0038] Gemäß einer Ausführungsform ist der Gelenkträger einstückig geformt.
Beispielsweise kann der Gelenkträger durch Metallguss geformt sein. Dies ermöglicht die nötige Stabilität und zugleich Verformbarkeit zur Energieaufnahme.
[0039] Gemäß einer Ausführungsform weist das Drehgelenk weiterhin eine
Kopplungsvorrichtung zum Verbinden des Drehgelenks mit einem zweiten Wagenkasten auf. Die Kopplungsvorrichtung kann drehbar am Drehlager festgelegt sein.
[0040] Alternativ kann die Kopplungsvorrichtung drehfest am Bolzen, insbesondere am Oberteil des Bolzens oder am Unterteil des Bolzens, festgelegt sein oder einen Teil davon bilden, wobei die Kopplungsvorrichtung drehbar mit dem zweiten Wagenkasten verbindbar ist.
[0041] Das vorgeschlagene Drehgestell kann ein Jakobs-Drehgestell sein. Bei einem Schienenfahrzeug können zwei benachbarte Schienenfahrzeugteile, wie Wagenkästen oder Module, auf einem gemeinsamen, so genannten Jakobs-Drehgestell abgestützt werden. Bei einem Jakobs-Drehgestell stützen sich die beiden aufeinander folgenden Schienenfahrzeugteile gleichzeitig auf ein und demselben Drehgestell ab, so dass sich das Drehgestell direkt unter dem Übergang zweier verbundener Schienenfahrzeugteile befindet. Insbesondere kann das Jakobs-Drehgestell zwischen den Schienenfahrzeugteilen so angeordnet werden, sodass benachbarte Schienenfahrzeugteile lediglich über das Jakobs-Drehgestell miteinander gekoppelt werden können. Eine zusätzliche lasttragende und/oder energieaufnehmende Verbindung zwischen den Schienenfahrzeugteilen ist nicht nötig. Selbstverständlich kann das Schienenfahrzeug mehrere solcher Jakobs-Drehgestelle aufweisen.
[0042] Es wird weiterhin ein Schienenfahrzeug mit einer Ausführungsform des Drehgelenks beziehungsweise des Drehgestelles mit Drehgelenk vorgeschlagen, wobei das Schienenfahrzeug einen ersten Wagenkasten und optional einen zweiten Wagenkasten aufweist und wobei der erste Wagenkasten über den Gelenkträger mit dem Drehgelenk und damit dem Drehgestell verbunden ist. Der zweite Wagenkasten kann mit dem Drehgestell über die Kopplungsvorrichtung verbunden sein.
Kurzbeschreibung der Figuren
[0043] Die beiliegenden Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen und dienen zusammen mit der Beschreibung der Erläuterung der Prinzipien der Erfindung. Die Elemente der Zeichnungen sind relativ zueinander und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen entsprechend ähnliche Teile.
[0044] Figur 1 zeigt ein Schienenfahrzeug gemäß einer Ausführungsform.
[0045] Figur 2A zeigt ein Drehgelenk und einen Teil eines Wagenkastens gemäß einer Ausführungsform.
[0046] Figur 2B zeigt ein Drehgelenk und einen Teil zweier Wagenkästen gemäß einer Ausführungsform. [0047] Figur 3A zeigt ein Beispiel eines Gelenkträgers mit Bolzen.
[0048] Figur 3B zeigt eine Schnittansicht durch den Gelenkträger und den Bolzen der Figur 3A.
[0049] Figuren 4A bis 4E zeigen unterschiedliche Ausführungsformen des Gelenkträgers.
[0050] Figur 5 zeigt eine zeigt eine Schnittansicht durch den Gelenkträger und den
Bolzen gemäß einer alternativen Ausführungsform zur Figur 3B.
[0051] Figuren 6A und 6B zeigen alternative Ausführungsformen des Bolzens mit Kopplungsvorrichtung.
Ausführungsbeispiele
[0052] Figur 1 zeigt ein Schienenfahrzeug 100 gemäß einer Ausführungsform. Das Schienenfahrzeug 100 weist einen ersten Wagenkasten 102 und einen zweiten Wagenkasten 103 auf, die über ein Jakobsdrehgestell 101 miteinander verbunden sind.
[0053] Figur 2 zeigt ein Drehgelenk und einen Teil eines Wagenkastens 102, der mit dem Drehgelenk verbunden ist. Das dargestellte Drehgelenk der Figur 2 kann drehfest auf ein Drehgestell montiert werden. Rahmen, Räder und Federungen eines Drehgestelles sind nicht dargestellt. Zum Montieren sind beispielsweise Löcher für Schrauben vorgesehen.
[0054] Das Drehgelenk weist ein Drehlager 1 mit einen ersten Element 2 (Drehpfanne) und einem zweiten Element 10 (Bolzen) auf, wobei der Bolzen 10 mit der Drehpfanne 20 drehbar verbunden ist. Weiterhin weist das Drehgelenk einen Gelenkträger 20 auf, der drehfest mit dem Bolzen 10 verbunden ist, zum Verbinden mit einem Wagenkasten 102, wobei der Gelenkträger 20 ausgestaltet ist, bei Stauchung energieaufnehmend verformt zu werden.
[0055] Die Drehpfanne 2 dieser Ausführungsform weist einen ring- oder schalenförmigen Hohlraum auf, in den der Bolzen 10 eingelegt ist. Der Bolzen 10 ist außenseitig rund ausgebildet, sodass eine Drehbewegung des Bolzens 10 in der Drehpfanne 2 möglich ist. Der Bolzen 10 kann ringförmig ausgebildet sein und ebenso einen Hohlraum aufweisen, der insbesondere zentral angeordnet ist. Bei einem ringförmigen Bolzen 10 definiert die Mitte die Drehachse, um die sich der Bolzen 10 in der Drehpfanne 2 drehen kann. [0056] Das Drehlager kann ein weiteres drehbar gelagertes drittes Element 3 zum Verbinden mit einem zweiten Wagenkasten 103 aufweisen. Ist der erste Wagenkasten 102 mit dem Gelenkträger 20 über dem Bolzen 10 mit der Drehpfanne 2 verbunden und das Drehgelenk unabhängig von dem Bolzen 10 über das drittes Element 3 mit einem zweiten Wagenkasten 103 verbunden, so sind die beiden Wagenkästen 102, 103 unabhängig voneinander drehbar mit dem Drehgestell 101 verbunden.
[0057] Die Figur 2B zeigt eine Ausführungsform mit einem dritten Element 3 des Drehlagers 1 zum Verbinden eines zweiten Wagenkastens 102. Das dritte Element 3 ist in dieser Ausführungsform ringförmig. Erstes, zweites und drittes Element 2, 3, 10 bilden eine ineinander angeordnete Ringstruktur, die zwei unabhängige Relativ-Drehungen zulässt. Dabei kann die Drehpfanne 2 drehfest auf dem Drehgestell 101 montiert sein und der Bolzen 10 und das dritte Element 3 jeweils unabhängig zur Drehpfanne 2 drehbar gelagert sein.
[0058] Die Figur 3A zeigt eine Ausführungsform des Gelenkträgers 20. Der Gelenkträger 20 ist drehfest mit dem Bolzen 10 verbunden. Der Bolzen 10 weist einen Oberteil 12 und einen Unterteil 11 auf. Der Gelenkträger 20 liegt auf dem Unterteil des Bolzens 11 auf und wird von diesem von unten gestützt. Der Unterteil 11 hat einen größeren Außendurchmesser als der Oberteil 12. Nach oben verhindert der Oberteil 12 ein Abrutschen des Gelenkträgers 20. Dazu kann der Gelenkträger 20 zwischen Unterteil 11 und Oberteil 12 des Bolzens 10 angeordnet sein. Oberteil 12 und Unterteil 11 können beispielsweise eine Nut ausbilden und mindestens ein Teil des Gelenkskrieges 20 kann in der Nut angeordnet sein.
[0059] Der Gelenkträger 20 kann zwei Bereiche aufweisen, wobei der erste Bereich mehrere Trägerarme zum Verbinden mit einem Wagenkasten 102 aufweist und der zweite Bereich auf die Form des Bolzens 10 angepasst ist und fest mit dem Bolzen 10 verbunden ist. Insbesondere kann der Gelenkträger 20 im zweiten Bereich den Bolzen 10 teilweise umschließen. Der erste und der zweite Bereich des Gelenkträgers 20 können durch eine erste Gabelung und eine zweite Gabelung in jeweils zwei Trägerarme 21, 22, 23, 24 voneinander getrennt sein.
[0060] Gemäß einer Ausführungsform weist der Gelenkträger 20 mindestens zwei Außenträgerarme 21, 23 und mindestens zwei Innenträgerarme 22, 24 auf.
[0061] In dieser Ausführungsform weist der Gelenkträger 20 mehrere Trägerarme auf. Die Trägerarme können nach einer oder mehrerer Gabelungen des Gelenkträgers 20 auseinanderlaufen. Hier weist der Gelenkträger 20 einen ersten Außenträgerarme 21, einen ersten Innenträgerarme 22, einen zweiten Außenträgerarme 23, und einen zweiten Innenträgerarme 24 auf. Die Außenträgerarme 21, 23 und Innenträgerarme 22, 24 sind mit dem Wagenkasten 102 verbunden. In anderen Ausführungsformen können auch nur die Außenträgerarme 21, 23 oder nur die Innenträgerarme 22, 24 mit dem Wagenkasten 102 verbunden sein. Vorzugsweise ist der Gelenkträger 20 zu einer vertikalen Ebene spiegelsymmetrisch. Dadurch werden Kräfte, die typischerweise in Fahrtrichtung des Schienenfahrzeuges wirken, symmetrisch abgebaut, was einem Knicken des Zugs entgegen wirkt. Der Übergang der beiden Bereiche kann fließend sein und der Gelenkträger 20 kann einstückig ausgebildet sein.
[0062] Der Gelenkträger 20 ist ausgestaltet, sich bei Stauchung energieaufnehmen zu verformen. Er ist als Energieverzehrelement ausgebildet. Bei einer Kollision soll der Gelenkträger 20 am Bolzen 10 gehalten werden und die Kollisionsenergie durch Verformung der Trägerarme 21, 22, 23, 24 aufnehmen. Beispielsweise können der Gelenkträger 20 und damit auch die Trägerarme 21, 22, 23, 24 ein Metall aufweisen, und insbesondere in einem Metallguss einstückig geformt sein.
[0063] Gemäß einer Ausführungsform liegen die Trägerarme 21, 22, 23, 24, also insbesondere die Außenträgerarme 21, 23 und Innenträgerarme 22, 24, im Wesentlichen in einer Ebene. Bevorzugt liegt der zweite Bereich des Gelenkträgers 20 ebenso im Wesentlichen in dieser Ebene. Die Ebene kann horizontal ausgerichtet sein, um eine möglichst große Verformbarkeit und Energieaufnahme der Trägerarme 21, 22, 23, 24 in Fahrtrichtung des Schienenfahrzeuges 100 zu erreichen.
[0064] Figur 3B zeigt die Ausführungsform des Gelenkträgers 20 und des Bolzens 10 der Figur 3A durch eine Schnittebene A-A. Der Gelenkträger 20 verläuft rechts und links vom Bolzen 10. Die Innenträgerarme 22, 24 und Außenträgerarme 21, 23 sind nicht gezeigt, da der Schnitt vor den Gabelungen des Gelenkträgers 20 verläuft. Da der Bolzen 10 der Figur 3A ringförmig aufgebaut ist, zeigt die Figur 3B einen Schnitt durch einen Ring, also einen Rechten und einen Linken Teil mit einem Hohlraum dazwischen. Die gestrichenen Linien zeigen horizontale Verläufe zu Veranschaulichung.
[0065] Der Bolzen 10 weist einen Oberteil 12 und einen Unterteil 11 auf. Oberteil 12 und Unterteil 11 sind drehfest miteinander verbunden. Ein Teil des Gelenkträgers 20 ist zwischen dem Oberteil 12 und dem Unterteil 11 angeordnet. In dieser Ausführungsform ist der Durchmesser des Unterteils 11 am Berührungspunk zum Oberteil 12 größer als der Durchmesser des Oberteils 12. Dadurch bildet sich zwischen dem Vorsprung des Oberteils 12 und dem Unterteil 11 des Bolzens 10 eine Nut aus. Ein Teil des Gelenkträgers 20 ist in dieser Nut angeordnet, wodurch der Gelenkträger 20 sowohl nach oben als auch nach unten vom Bolzen 10 gestützt und gehalten wird.
[0066] Die Figuren 4A bis 4E zeigen verschiedene Ausführungsformen des Gelenkträgers 20. Insbesondere zeigen die Figuren unterschiedliche Ausführungsformen der Innenträgerarme 22, 24 und der Verbindungen des Gelenkträgers 20 mit dem Wagenkasten 102. Der Bolzen 10 ist in diesen Figuren jeweils identisch. Die Gelenkträger 20 weisen jeweils vier Trägerarme 21, 22, 23, 24 auf.
[0067] Der Gelenkträger 20 weist zwei Bereiche auf, wobei der erste Bereich mehrere Trägerarme 21, 22, 23, 24 zum Verbinden mit einem Wagenkasten 102 aufweist und der zweite Bereich an die Form des Bolzens 10 angepasst ist und fest mit dem Bolzen 10 verbunden ist. Der zweite Bereich des Gelenkträgers 20 umschließt den Bolzen 10 teilweise. Der erste und der zweite Bereich des Gelenkträgers 20 sind durch eine erste Gabelung und eine zweite Gabelung in jeweils zwei Trägerarme 21, 22, 23, 24 voneinander getrennt. Die Gelenkträger 20 der Figuren 4A bis 4E sind spiegelsymmetrisch zu einer Spiegeleben, die von oben nach unten in den Figuren verläuft. Die Spiegelebene entspricht einer vertikalen Ebene des Schienenfahrzeuges.
[0068] Gemäß einer Ausführungsform weist der Bolzen 10 und/oder der Oberteil 12 und/oder der Unterteil 11 einen Hohlraum auf. Der Bolzen 10 ist an seiner Außenseite drehbar gelagert. Im inneren Bereich kann der Bolzen einen Hohlraum aufweisen. Insbesondere kann der der Bolzen 10 und/oder der Oberteil 12 und/oder der Unterteil 11 ringförmig sein.
[0069] Gemäß einer Ausführungsform sind die Trägerarme 21, 22, 23, 24 in einer Ebene angeordnet. Die Ebene ist bei einem im Schienenfahrzeug montierten Drehgestell horizontal ausgerichtet. Eine Fahrtrichtung würde beispielsweise in den Figuren 4A bis 4E von oben nach unten zeigen.
[0070] In Figur 4A ist ein Gelenkträger 20 mit zwei Außenträgerarmen 21, 23 und zwei Innenträgerarmen 22, 24 dargestellt. Die Außenträgerarme 21, 23 sind mit dem Wagenkasten 102 lastaufnehmend und fest verbunden. Die Innenträgerarme 22, 24 weisen einen Abstand zum Wagenkasten 102 auf und sind daher nicht fest mit diesem verbunden. Der Abstand zwischen den Innenträgerarmen 22, 24 und dem Wagenkasten 102 verringert sich bei Verformung der Außenträgerarme 21, 23 bei einer Kollision. Die Außenträgerarme 21, 23 werden dabei gestaucht und verbiegen sich nach außen. Vorzugsweise sind die Außenträgerarme 21, 23 ausgestaltet sich nicht aus der dargestellten Ebene zu verbiegen.
[0071] In dieser Ausführungsform weist der Gelenkträger 20 weiterhin eine Anschlagsvorrichtung 25 auf. Die Anschlagsvorrichtung 25 schlägt bei Verformung der Außenträgerarme 21, 23 an den Wagenkasten an. Weiterhin kann die Anschlagsvorrichtung 25 die beiden Innenträgerarme 22, 24 miteinander verbinden.
[0072] Alternativ kann der Gelenkträger 20 zwei Außenträgerarme 21, 23 und einen dazwischen zentral verlaufenden einzelnen Innenträgerarm aufweisen. Ebenso können zwei Innenträgerarme 22, 24 zu einem Innenträgerarme an einer Gabelung zusammenlaufen.
[0073] Figur 4B zeigt einen ähnlichen Gelenkträger 20, wobei der Gelenkträger 20 für eine gelenkige Verbindung zum Wagenkasten 102 vorgesehen ist. Die Außenträgerarme 21, 23 weisen gelenkige Verbindungen 26, 27 zum Wagenkasten 102 auf. Analog zur Figur 4A tragen hier die Außenträgerarme 21, 23 die Last des Wagenkastens 101 und sind als Energieverzehrelement ausgebildet.
[0074] Die Figur 4C zeigt eine weiter Ausführungsform des Gelenkträgers 20, wobei die Innenträgerarme 24, 22 mit dem Wagenkasten 102 verbunden sind. Die Trägerarme 21, 22, 23, 24 sind untereinander jeweils mit mindestens einem anderen Trägerarm 21, 22, 23, 24 durch einen Stützarm 28, 29 verbunden. Insbesondere kann jeweils ein Außenträgerarm 21, 23 mit jeweils einem Innenträgerarm 22, 24 durch einen Stützarm 28, 29 verbunden sein. Die Stützarme 28, 29 liegen bevorzugt in der Ebene der Trägerarme 21, 22, 23, 24 und bewirken eine Stabilisation der Trägerarme 21, 22, 23, 24 zwischen einander. Dadurch wird der Gelenkträger 20 in einer Ebene stabilisiert wird. Eine bei einer Stauchung einer der Trägerarme 21, 22, 23, 24 wird durch den Stützarm 28, 29 ein Ausweichen in einer der Trägerarme 21, 22, 23, 24 in eine Richtung außerhalb der Fahrtrichtung vermieden.
[0075] Bei der Ausführungsform der Figur 4C ist weiterhin am Wagenkasten 102 ein Anschlag 103 vorgesehen. Bei einer Verformung der Innenträgerarme 22, 24, die zum Ablösen der Verbindung zwischen Innenträgerarmen 22, 24 und Wagenkasten 102 führt, schlagen die Innenträgerarme 22, 24 an den Anschlag 103 an und werden durch diesen und die wirkende Verformunsgkraft am Wagenkasten 102 gehalten. [0076] Figur 4D zeigt eine weitere Ausführungsform des Gelenkträgers 20. Ähnlich zur Figur 4A weist der Gelenkträger 20 eine Anschlagsvorrichtung 25 zum Anschlägen an den Wagenkasten bei Verformung durch Kollision auf. Dabei sind die Innenträgerarme 22, 24 durch gelenkige Verbindungen 26, 27 mit der Anschlagsvorrichtung 25 verbunden.
[0077] Figur 4E zeigt eine weitere Ausführungsform des Gelenkträgers 20. Ähnlich zur Figur 4A weist der Gelenkträger 20 eine Anschlagsvorrichtung 25 zum Anschlägen an den Wagenkasten bei Verformung durch Kollision auf. Dabei bildet, im Gegensatz zu den Figuren 4A, 4B und 4D, nicht die Anschlagsvorrichtung 25 den kleinsten Abstand zum Wagenkasten 102 aus, sondern die Innenträgerarme 22, 24 sind mit dem Wagenkasten 102 verbunden. Nur durch Verformung der Innenträgerarme 22, 24 kann die Anschlagsvorrichtung 25 an den Wagenkasten 102 anschlagen.
[0078] Die Figur 5 zeigt eine andere Ausführungsform des Bolzens 10 im Vergleich zu den Figuren 3A und 3B. Wie in Figur 3B umschließt der Gelenkträger 20 den Bolzen 10 teilweise. In dieser Ausführungsform umschließt der Gelenkträger ebenso einen Bereich des Unterteils 11 des Bolzens 10 anstatt lediglich den Oberteil 12 wie die Ausführungsform der Figur 3B. In beiden Ausführungsformen formt der Bolzen 10, insbesondere formen Oberteil 12 und Unterteil 11, eine Nut, in der ein Teil des Gelenkträgers 20 angeordnet ist. Die Nut verhindert ein Abrutschen des Gelenkträgers 20 nach oben oder unten bei einer Verformung.
[0079] Die Figuren 6A und 6B zeigen eine weitere Ausführungsform des Drehlagers, wobei das Drehlager ein drehfestes drittes Element 3 / 13 aufweist. Diese Ausführungsform ist eine Alternative zu der Ausführungsform der Figur 2B. In den Figuren 6A/6B ist das dritte Element 3 eine Kopplungsvorrichtung 13, die drehbar mit einem zweiten Wagenkasten verbindbar ist. Die Kopplungsvorrichtung 13 ist drehfest am Bolzen 10 festgelegt oder bildet einen Teil davon. Die Figuren 6A und 6B zeigen einen Schnitt, der der Schnittebene der Figuren 3B und 5 entspricht. Die Ausführungsform des Bolzens 10 kann insbesondere mit den Gelenkträgern 20 einer der Ausführungsformen der Figuren 4A bis 4E kombiniert werden.
[0080] Figur 6A zeigt eine Ausführungsform des Bolzens 10 mit einer Kopplungsvorrichtung 13. Die Kopplungsvorrichtung 13 ist drehfest am Bolzen 10 festgelegt und bildet einen Teil des Oberteils 12 des Bolzens 10. In dieser Ausführungsform weist der Oberteil 12 keinen Hohlraum auf, wie beispielsweise in der Figur 3B, sondern die Kopplungsvorrichtung 13 nimmt die Position des Hohlraums und bildet einen Teil des Oberteils 12.
[0081] Figur 6B zeigt eine weitere Ausführungsform des Bolzens 10 mit einer Kopplungsvorrichtung 13. Die Kopplungsvorrichtung 13 ist drehfest am Bolzen 10 festgelegt. Sie bildet einen Teil des Unterteils 11 des Bolzens 10. Der Oberteil 12 weist einen Hohlraum auf und die Kopplungsvorrichtung 13 erstreckt sich in diesem Hohlraum.
[0082] Die Kopplungsvorrichtung 13 kann beispielsweise wiederum einen Drehzapfen oder Drehbolzen aufweisen, der mit einem Gelenk eines zweiten Wagenkastens verbindbar ist.
[0083] Wenngleich hierin spezifische Ausführungsformen dargestellt und beschrieben worden sind, liegt es im Rahmen der vorliegenden Erfindung, die gezeigten Ausführungsformen geeignet zu modifizieren, so ist beispielsweise ein beliebiger Gelenkträger der Figuren 4A bis 4E mit einer Ausführungsformen der Bolzen der Figuren 6A und 6B kombinierbar.
Bezugszeichenliste
Figur
1 Drehlager 2A-2B
2 erstes Element (Drehpfanne) 2A-2B
3 drittes Element 2B, 6A/B
10 zweites Element (Bolzen) 2A-6B
11 Unterteil 3A-6B
12 Oberteil 3A-6B
13 Kopplungsvorrichtung 6A,6B
20 Gelenkträger 2A-6B
21 Trägerarm/Außenträgerarm 3A, 4A-4E
22 Trägerarm/Innenträgerarm 3A, 4A-4E
23 Trägerarm/Außenträgerarm 3A, 4A-4E
24 Trägerarm/Innenträgerarm 3A, 4A-4E
25 Anschlagsvorrichtung 4A-4E
26 gelenkige Verbindung 4B, 4D
27 gelenkige Verbindung 4B, 4D
28 Stützarm 4C
29 Stützarm 4C
100 Schienenfahrzeug 1
101 Drehgestell 1
102 erster Wagenkasten 1,2A,2B
103 zweiter Wagenkasten 1,2B

Claims

Patentansprüche
1. Drehgelenk für ein Drehgestell eines Schienenfahrzeuges zum Verbinden eines
Wagenkastens mit dem Drehgestell, aufweisend: ein Drehlager (1) mit einem ersten Element (2) zum Festlegen an einem Drehgestell und einem zum ersten Element (2) drehbaren zweiten Element (10); und einen Gelenkträger (20), der drehfest mit dem zweiten Element (10) verbunden ist, zum Verbinden mit einem Wagenkasten, wobei der Gelenkträger (20) ausgestaltet ist, bei Stauchung energieaufnehmend verformt zu werden.
2. Drehgelenk nach Anspruch 1, wobei das zweite Element (10) ein Unterteil (11) und ein Oberteil (12) aufweist und mindestens ein Teil des Gelenkträgers (20) zwischen Unterteil (11) und Oberteil (12) des zweiten Elements (10) angeordnet ist.
3. Drehgelenk nach Anspruch 2, wobei der Unterteil (11) und der Oberteil (12) rund oder oval ausgebildet sind und der Unterteil (11) mindestens teilweise einen größeren Außendurchmesser als der Oberteil (12) aufweist.
4. Drehgelenk nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei der Unterteil (11) und der Oberteil (12) eine Nut ausbilden und mindestens ein Teil des Gelenkträgers (20) in der Nut angeordnet ist.
5. Drehgelenk nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Gelenkträger (20) einen Teil des zweiten Elementes (10) mindestens teilweise umschließt.
6. Drehgelenk nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Gelenkträger (20) ausgestaltet ist, bei Stauchung energieaufnehmend entlang einer Längsrichtung des Schienenfahrzeuges verformt zu werden und die Energieaufnahme mindestens zwei unterschiedliche Steifigkeiten in Abhängigkeit von der Verformungslänge in der Längsrichtung aufweist.
7. Drehgelenk nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Gelenkträger (20) mehrere, Trägerarme (21, 22, 23, 24) aufweist.
8. Drehgelenk nach Anspruch 6, wobei der Gelenkträger (20) mindestens zwei
Außenträgerarme (21, 23) und mindestens einen oder mindestens zwei
Innenträgerarme (22, 24) aufweist.
9. Drehgelenk nach Anspruch 7, wobei die mindestens zwei Außenträgerarme (21, 23) lastaufnehmend mit einem Wagenkasten verbindbar sind und der Abstand zwischen Innenträgerarmen (22, 24) und Wagenkasten (101) sich bei energieaufnehmender Verformung der Außenträgerarme (21, 23) verringert.
10. Drehgelenk nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die mindestens zwei Innenträgerarme (22, 24) mit einer Anschlagsvorrichtung (25) verbunden sind und die Anschlagsvorrichtung (25) bei energieaufnehmender Verformung der
Außenträgerarme (21, 23) an den Wagenkasten anschlägt.
11. Drehgelenk nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die Trägerarme (21, 22, 23, 24) untereinander jeweils mit mindestens einem anderen Trägerarm (21, 22, 23, 24) durch einen Stützarm (28, 29) verbunden sind und/oder wobei jeder
Außenträgerarme (21, 23) mit jeweils einem Innenträgerarme (22, 24) durch einen Stützarm (28, 29) verbunden ist.
12. Drehgelenk nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei die Trägerarme, insbesondere die mindestens zwei Außenträgerarme (21, 23) und mindestens zwei
Innenträgerarme (22, 24), im Wesentlichen in einer Ebene liegen.
13. Drehgelenk nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Gelenkträger (20) einstückig geformt ist.
14. Drehgelenk nach einem der vorherigen Ansprüche, weiterhin aufweisend, eine Kopplungsvorrichtung (13) zum Verbinden des Drehgestelles mit einem zweiten Wagenkasten (102), wobei die Kopplungsvorrichtung (13) drehfest am zweiten Element (10), insbesondere am Oberteil (12) oder am Unterteil (11), festgelegt ist oder ein Teil davon bildet, wobei die Kopplungsvorrichtung (13) drehbar mit dem zweiten Wagenkasten verbindbar ist.
15. Drehgestell (101) mit einem Rahmen und einem mit dem Rahmen verbundenen Drehgelenk nach einem Ansprüche 1 bis 14.
16. Schienenfahrzeug (100) mit einem Drehgestell (101) nach Anspruch 15, wobei das Schienenfahrzeug (100) einen ersten Wagenkasten (102) aufweist und wobei der erste Wagenkasten (102) über den Gelenkträger (20) mit dem Drehgestell (101) verbunden ist.
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