AT509524B1 - Fahrwerksaufnahmerahmen - Google Patents

Description

österreichisches Patentamt AT509 524B1 2012-02-15

Beschreibung

FAHRWERKSAUFNAHMERAHMEN TECHNISCHES GEBIET

[0001] Die Erfindung betrifft einen Fahrwerksaufnahmerahmen für Schienenfahrzeuge, insbesondere für Nahverkehrsschienenfahrzeuge.

STAND DER TECHNIK

[0002] Schienenfahrzeuge benötigen eine Anbindung des Wagenkastens an die Drehgestelle bzw. Einzelachsen. Dazu werden meist sogenannte Hauptquerträger eingesetzt, welche die Wagenstruktur an diesen Stellen verstärken und an welche die entsprechenden Aufnahmemittel für die Drehgestelle oder Einzelachsen angebracht werden. Moderne Drehgestelle übertragen die Längskräfte mittels sogenannter Längsmitnahmen (auf Zug und Druck belastete Stangen) welche die Längskräfte an geeignet verstärkte Stellen des Fahrzeugrahmens einleiten. Die Eigengewichtskräfte und Beladungskräfte werden über die am Hauptquerträger angeordneten Federungen auf das Drehgestell übertragen, ebenso die Querkräfte bei Kurvenfahrt. Dieser Hauptquerträger stellt eine sehr massive Konstruktionseinheit dar, welche entsprechend großen Bauraum beansprucht. Bei Reisezugwagen, welche im Allgemeinen einen sehr hohen Abstand des Innenraumfußbodens zu dem Schienenniveau aufweisen, stellt dieser Platzbedarf meist kein Problem dar. Für Nahverkehrsschienenfahrzeuge, insbesondere Untergrundbahnen, die ein wesentlich niedrigeres Fußbodenniveau aufweisen sind besondere konstruktive Lösungen erforderlich. Jedenfalls ist es nicht möglich, die aus Reisezugwagen oder Triebwagen von Vollbahnen bekannten Drehgestelle auch bei Nahverkehrsschienenfahrzeuge oder U-Bahnen einzusetzen. Eine Modernisierung bestehender U-Bahnen und die Ausstattung dieser U-Bahnen mit neuem Wagenmaterial gestaltet sich somit sehr aufwendig und teuer, da praktisch alle Fahrwerkskomponenten speziell für eine bestimmte U-Bahn entwickelt werden müssen und für weitere U-Bahnen meist nicht ohne Modifikationen eingesetzt werden können. Insbesondere sehr alte U-Bahnen sind schwierig aufzurüsten, da diese oftmals sehr enge Tunnelprofile aufweisen und demnach die technischen Ausrüstungen der Wagen entsprechend enge Platzverhältnisse vorfinden. Ganz besonders wesentlich ist es auch, dass der Passagierraumfußboden keinerlei Stufen oder Rampen aufweisen darf und nur ein sehr kleiner (oder auch gar kein) Niveauunterschied zwischen dem Passagierraumfußboden und dem Bahnsteig zulässig ist.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

[0003] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Konstruktion für Schienenfahrzeuge, insbesondere für U-Bahnen anzugeben, welche auch bei beengten Einbauräumen den Einsatz von gebräuchlichen Fahrwerken erlauben, sowie eine leichtere Konstruktion des Schienenfahrzeugs ermöglichen.

[0004] Die Aufgabe wird durch einen Fahrwerkaufnahmerahmen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand untergeordneter Ansprüche.

[0005] Dem Grundgedanken der Erfindung nach wird ein Fahrwerkaufnahmerahmen aus zwei in Längsrichtung des Schienenfahrzeugs im Bereich des Fahrwerks angeordneten Trägern gebildet, welche jeweils an mindestens einer Stelle mit dem Wagenkasten fest verbunden sind und welche alle Last- und Betriebskräfte auf das Fahrwerk übertragen. Dazu umfassen die beiden Träger geeignete Aufnahmemittel um die gebräuchlichen Anbindungen (beispielsweise für die Sekundärfedern, Queranschläge, Dämpferaufnahmen oder auch Längsmitnahmen) vorzusehen.

[0006] Die beiden Träger verlaufen in Längsrichtung des Schienenfahrzeugs vorzugsweise einem äußeren Bereich des Schienenfahrzeugs, sodass im Mittelbereich (Gangbereich) keinerlei Erhebung des Passagierraumbodens auftritt. Die beiden Träger sind erfindungsgemäß je an 1 /9 österreichisches Patentamt AT509 524B1 2012-02-15 einer Stelle fest mit dem Wagenkasten verbunden und übertragen über diese Verbindungsstelle die Betriebskräfte an den Wagenkasten. An mindestens einer weiteren Stelle können die Träger jeweils gefedert an den Wagenkasten angebunden sein und über diese gefederte Verbindungsstelle Kräfte in vertikaler Richtung übertragen. Weiters ist es möglich, die beiden Träger an jeweils mehr als einer Stelle fest mit dem Wagenkasten zu Verbinden.

[0007] Diese Verbindungsstellen können je nach Materialpaarung Wagenkasten - Träger ausgeführt werden und in Abhängigkeit ob diese Verbindungsstellen lösbar sein sollen. Sowohl Schraub- als auch Schweiß- oder Nietverbindungen sind anwendbar.

[0008] Die beiden Träger des Fahrwerkaufnahmerahmens können vorteilhafterweise auf mehrere Arten aufgebaut werden. Neben Trägern aus in Längsrichtung des Schienenfahrzeugs angeordneten Metallprofilen (z.B. I-Träger) sind auch fachwerksartige gebaute Träger und aus Blechbiegeteilen gebaute Träger vorteilhaft. Ebenso können die Träger als Leichtbaugußteile ausgeführt werden.

[0009] Weiters eignet sich der erfindungsgemäße Fahrwerksaufnahmerahmen, bzw. die beiden Träger dafür, alternativ aus Stahl oder aus Leichtmetall ausgeführt zu werden.

[0010] Eine wesentliche vorteilhafte Eigenschaft der Erfindung ist es, dass ein (quer zur Fahrzeuglängsachse liegender) Hauptquerträger nicht erforderlich ist und somit der freiwerdende Bauraum anderwärtig, insbesondere für den Passagierraum verwendet werden kann.

[0011] Ein weiterer wesentlicher Vorteil dieser Erfindung ist es, dass eine gewichtssparende Konstruktion des Wagenkastens erfolgen kann, da die üblicherweise sehr stabil auszuführenden Wagenkastenenden durch den Einsatz gegenständlicher Erfindung leichter gebaut werden können.

[0012] Weiters ist es vorteilhaft, die beiden Träger an geeigneter Stelle mit mindestens einem, quer zur Fahrzeuglängsachse angeordneten, Querträger zu verbinden. Dadurch kann die Steifigkeit des Fahrwerksaufnahmerahmens erhöht werden. Dabei ist es besonders vorteilhaft, den Querträger als sogenannten Kupplungs- oder Gelenkträger auszubilden und an dem den Wagenende näher liegenden Ende der Träger anzuordnen. Dadurch ist der (üblicherweise immer erforderliche) Kupplungsträger bzw. Gelenkträger bereits in den Fahrwerksaufnahmerahmen integriert und auch die Kupplungskräfte (Gelenkkräfte) werden von dem Fahrwerksaufnahmerahmen übertragen. Dabei ergibt sich ein weiterer Vorteil, dass der Wagenkasten an seinen Enden nicht mehr besonders verstärkt ausgeführt werden muss, wie es bei konventionellen Konstruktionen erforderlich wäre. Die Anbindung des Kupplungsträgers bzw. Gelenkträger ist fest mit den Längsträgern verbunden.

[0013] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung empfiehlt es sich, den Fahrwerksaufnahmerahmen mit weiteren Querträgern zu Versteifung seiner Konstruktion auszustatten. Diese weiteren Querträger werden bevorzugt an Stellen vorgesehen, an welchen sie den Passagierraum nicht beeinträchtigen. Besonders vorteilhaft ist es, einen Querträger an der Stelle der Befestigung der beiden Längsträger mit dem Wagenkasten vorzusehen, da solcherart eine besonders günstige (stabile) Befestigungsstelle erzielt werden kann und die Belastungen dieser Verbindungsstelle auf eine größere Fläche verteilt werden kann.

[0014] Der Wagenkasten ist bei Einsatz der gegenständlichen Erfindung wesentlich leichter Ausführbar, da der besonders zu verstärkende Teil sich auf die Verbindungsstelle Wagenkasten - Fahrwerksaufnahmerahmen beschränken kann.

[0015] In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, den Fahrwerksaufnahmerahmen mit Mitteln zur Aufnahme einer sogenannten Längsmitnahme auszustatten, welche es erlauben auch die auf das Fahrwerk zu übertragenden Längskräfte in den Fahrwerksaufnahmerahmen einzuleiten und somit über die Verbindungsstelle Wagenkasten - Fahrwerksaufnahmerahmen in das Schienenfahrzeug zu führen. 2/9 österreichisches Patentamt AT509 524B1 2012-02-15

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

[0016] Es zeigen beispielhaft: [0017] Fig. 1 Prinzipaufbau Seitenansicht.

[0018] Fig.2 Prinzipaufbau Ansicht von oben.

[0019] Fig.3 Schienenfahrzeug mit Fahrwerksaufnahmerahmen.

[0020] Fig.4 Schnitt durch ein Schienenfahrzeug mit Fahrwerksaufnahmerahmen.

[0021] Fig.5 Fahrwerksaufnahmerahmen mit Drehgestell.

[0022] Fig.6 Fahrwerksaufnahmerahmen mit Drehgestell Seitenansicht.

[0023] Fig.7 Fahrwerksaufnahmerahmen.

AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

[0024] Fig. 1 zeigt beispielhaft und schematisch den Prinzipaufbau eines Schienenfahrzeugs mit Fahrwerksaufnahmerahmen in einer Seitenansicht. Ein Schienenfahrzeug 1 umfasst einen Wagenkasten 5 sowie ein Fahrwerk 3, welches in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als zweiachsiges Drehgestell ausgeführt ist. Dieses Fahrwerk 3 ist über Mittel zur Fahrwerksaufnahme 4 (beispielsweise eine Sekundärfederung und eine Dämpferaufnahme) mit einem Träger 2 verbunden. Der Träger 2 bildet zusammen mit einem weiteren, in Fig. 1 nicht sichtbaren Träger 2a einen Fahrwerksaufnahmerahmen 8. Der Träger 2 ist mit dem Wagenkasten 5 an zwei Stellen befestigt, einerseits mittels einer festen Verbindung 6, welche Kräfte in allen Richtungen zwischen dem Wagenkasten 5 und dem Träger 2 (bzw. dem Fahrwerkaufnahmerahmen 8) übertragen kann und einer gefederten Verbindung 7, welche Vertikalkräfte vom Wagenkasten 5 auf den Träger 2 (bzw. dem Fahrwerkaufnahmerahmen 8) überträgt. Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, beide genannten Verbindungsstellen als feste Verbindungen auszuführen, wobei in diesem Fall der Wagenkasten 5 auch an dieser weiteren festen Verbindungsstelle verstärkt ausgeführt werden muss. In dem gezeigten Prinzipaufbau ist eine Verstärkung des Wagenkastens nur im Bereich des festen Verbindung 6 erforderlich, die Bereiche des Wagenkastens 5, welche zwischen dieser festen Verbindung 6 und dem jeweiligen Ende des Wagenkastens 5 liegen können gewichtssparend ausgeführt werden.

[0025] Fig.2 zeigt beispielhaft und schematisch den Prinzipaufbau eines Schienenfahrzeugs mit Fahrwerksaufnahmerahmen in einer Ansicht von oben. Es ist das Schienenfahrzeug 1 aus Fig. 1 dargestellt. In dieser Darstellung ist der Aufbau eines Fahrwerksaufnahmerahmens 8 aus zwei Trägern 2, 2a ersichtlich. Beide Träger 2, 2a sind an jeweils einer Stelle mit einer festen Verbindung 6 mit dem Wagenkasten 5 verbunden und mit jeweils einer gefederten Verbindung 7 mit dem Wagenkasten 5 verbunden. Die beiden Träger 2, 2a sind so in Längsrichtung des Schienenfahrzeugs 1 angeordnet, dass zwischen den Trägern 2 und 2a ein möglichst breiter Zwischenraum verbleibt. Die beiden Träger 2 und 2a ragen im Allgemeinen in den Passagierraum und werden geeignet verkleidet, beispielsweise durch über diesen Trägern 2, 2a angeordnete Passagiersitze in Längsrichtung. Der Zwischenraum zwischen den Trägern 2 und 2a verbleibt frei und kann als Passagierraum mit tief liegendem Passagierraumfußboden genutzt werden, was bei Einsatz eines konventionellen Hauptquerträgers nicht möglich wäre.

[0026] Fig.3 zeigt beispielhaft und schematisch ein Schienenfahrzeug mit Fahrwerksaufnahmerahmen. Es ist ein Schienenfahrzeug 1 in der Ansicht von schräg unten dargestellt, es umfasst einen Wagenkasten 5, ein Fahrwerk 3, Fahrwerksaufnahmen 4 und einen Fahrwerksaufnahmerahmen 8. Der Fahrwerkaufnahmerahmen 8 umfasst zwei Träger 2, 2a (in Fig.3 verdeckt) sowie einen Kupplungsträger 9. Der Kupplungs- bzw Gelenkträger 9 verbindet die beiden Träger 2, 2a des Fahrwerkaufnahmerahmens 8 und bietet eine Möglichkeit zur Montage einer Kupplung oder bildet ein Gelenk zu einem weiteren Fahrzeug. Somit werden alle Kupplungskräfte zwischen den Fahrzeugen direkt in die jeweiligen Fahrwerksaufnahmerahmen geleitet, wodurch der außenliegende Bereich des Wagenkastens 5 (zwischen dem Wagenende und der festen Verbindung 6 von der Aufnahme von Kupplungskräften befreit ist. 3/9 österreichisches Patentamt AT509 524B1 2012-02-15 [0027] Fig.4 zeigt beispielhaft und schematisch einen Schnitt durch ein Schienenfahrzeug mit Fahrwerksaufnahmerahmen. Es ist das Schienenfahrzeug 1 aus Fig.3 dargestellt, wobei die Lage des Trägers 2 besonders gut ersichtlich ist. In gezeigtem Ausführungsbeispiel ist der von den in Längsrichtung liegenden Trägern 2, 2a benötigte Bauraum mittels längsliegender Passagiersitze abgedeckt, sodass eine optimale Raumausnutzung gewährleistet ist und gleichzeitig der Passagierraumfußboden eben gestaltet werden kann.

[0028] Fig.5 zeigt beispielhaft und schematisch einen Fahrwerksaufnahmerahmen mit Drehgestell. Es ist ein Fahrwerkaufnahmerahmen 8 mit einem Fahrwerk 3 und Fahrwerkaufnahmen 4 dargestellt. Der Fahrwerkaufnahmerahmen 8 weist in gezeigtem Ausführungsbeispiel zwei längsliegende Träger 2, 2a, einen Kupplungsträger 9 sowie drei Querträger 10, 11, 12 auf. Ein äußerer Querträger 10 verbindet die Träger 2, 2a miteinander und erhöht dadurch die Steifigkeit des Fahrwerksaufnahmerahmens 8, ein innerer Querträger 12 verbindet die Träger 2, 2a miteinander und bildet eine optimierte Befestigungsstelle zu dem Wagenkasten 5 (nicht dargestellt). Der innere Querträger 12 verteilt die zwischen dem Fahrwerkaufnahmerahmen 8 und dem Wagenkasten 5 übertragenen Kräfte auf eine größere Fläche und reduziert somit die Belastungsspitzen an dieser Verbindungsstelle. Der Kupplungsträger 9 ist in gezeigtem Ausführungsbeispiel mit zwei Anhebepunkten 13 ausgestattet, über welche die vertikale Gewichtskraft des Schienenfahrzeugs 1 übertragen werden kann. Ein mittlerer Querträger 11 verbindet ebenso die beiden Träger 2, 2a miteinander und ist im wesentlichen im Bereich der vertikalen Drehachse des Fahrwerks 3 angeordnet und weist einen Quer- und Längsanschlag 14 auf, welcher die Quer- und Längsbewegungen des Fahrwerks 3 begrenzt. Der mittlere Querträger 11 kann sehr flach ausgeführt werden kann, da er keine Biegekräfte aufnehmen muss.

[0029] Fig.6 zeigt beispielhaft und schematisch einen Fahrwerksaufnahmerahmen mit Drehgestell in einer Seitenansicht.

[0030] Fig.7 zeigt beispielhaft und schematisch einen Fahrwerksaufnahmerahmen. Es ist ein Fahrwerksaufnahmerahmen 8 ohne weitere Bauteile eines Schienenfahrzeugs 1 dargestellt, insbesondere ohne einen Wagenkasten 5 und ohne ein Fahrwerk 3. Der Fahrwerksaufnahmerahmen 8 umfasst in dem dargestellten Ausführungsbeispiel neben den beiden längsliegenden Trägern 2, 2a einen Kupplungsträger 9, einen äußeren Querträger 10, einen mittleren Querträger 11 und einen inneren Querträger 12. Der Kupplungsträger ist mit zwei Aufnahmepunkten 13 ausgestattet, der mittlere Querträger 11 ist mit einem Quer-und Längsanschlag 14 ausgestattet.

LISTE DER BEZEICHNUNGEN I Schienenfahrzeug 2, 2a Träger 3 Fahrwerk 4 Fahrwerksaufnahme 5 Wagenkasten 6 Feste Verbindung 7 Gefederte Verbindung 8 Fahrwerksaufnahmerahmen 9 Kupplungs- oder Gelenkträger 10 Äußerer Querträger II Mittlerer Querträger 12 Innerer Querträger 13 Anhebepunkt 14 Quer- und Längsanschlag 4/9

Claims (9)

1. österreichisches Patentamt AT509 524B1 2012-02-15 Patentansprüche 1. Fahrwerksaufnahmerahmen (8) für ein Schienenfahrzeug (1) mit einem Wagenkasten (5), umfassend zwei in Längsrichtung des Schienenfahrzeugs (1) angeordnete Träger (2, 2a), welche jeweils an mindestens einer Stelle fest mit dem Wagenkasten (5) verbunden sind und Aufnahmen zur Befestigung eines Fahrwerks aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Träger (2, 2a) jeweils an einem ihrer Enden über eine feste Verbindung (6) mit dem Wagenkasten (5) des Schienenfahrzeugs (1) verbunden sind und ihrem jeweils gegenüberliegenden Ende über eine gefederte Verbindung (7) mit dem Wagenkasten (5) des Schienenfahrzeugs (1) verbunden sind.
2. 2. Fahrwerksaufnahmerahmen (8) für ein Schienenfahrzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Träger (2, 2a) als Leichtbaugußteile ausgeführt sind.
3. 3. Fahrwerksaufnahmerahmen (8) für ein Schienenfahrzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Träger (2, 2a) als in Längsrichtung des Schienenfahrzeugs (1) angeordnete Metallprofile ausgeführt sind.
4. 4. Fahrwerksaufnahmerahmen (8) für ein Schienenfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Querträger (10, 11, 12) vorgesehen ist, welcher die beiden Träger (2, 2a) verbindet.
5. 5. Fahrwerksaufnahmerahmen (8) für ein Schienenfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kupplungs- oder Gelenkträger (9) vorgesehen ist, welche die beiden Träger (2, 2a) verbindet.
6. 6. Fahrwerksaufnahmerahmen (8) für ein Schienenfahrzeug (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungsaufnahmeträger (9) fest mit den beiden Trägern (2, 2a)verbunden ist.
7. 7. Fahrwerksaufnahmerahmen (8) für ein Schienenfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrwerkaufnahmerahmen (8) an der festen Verbindung (6) über eine Schraubverbindung mit dem Wagenkasten (5) verbunden ist.
8. 8. Fahrwerksaufnahmerahmen (8) für ein Schienenfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrwerkaufnahmerahmen (8) an der festen Verbindung (6) über eine Schweißverbindung mit dem Wagenkasten (5) verbunden ist.
9. 9. Fahrwerksaufnahmerahmen (8) für ein Schienenfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrwerksaufnahmerahmen (8) an der gefederten Verbindung (7) über eine elastische Verbindung, vorzugsweise eine Feder oder einen Dämpfer, mit dem Wagenkasten (5) verbunden ist. Hierzu 4 Blatt Zeichnungen 5/9