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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrwerkseinrichtung zum Abstützen eines Wagenkastens eines Schienenfahrzeugs, mit wenigstens zwei Fahrwerkseinheiten, die in einer Längsrichtung der Fahrwerkseinrichtung über eine Verbindungseinrichtung miteinander verbunden sind, wobei jede Fahrwerkseinheit eine Radeinheit und einen Hilfsrahmen umfasst, jede Radeinheit zwei Räder umfasst, die in einer Querrichtung der Fahrwerkseinrichtung beabstandet sind, der Hilfsrahmen in einer Höhenrichtung der Fahrwerkseinrichtung auf der Radeinheit abgestützt ist, und der Hilfsrahmen eine Schnittstelleneinrichtung zum lösbaren Anbinden der Verbindungseinrichtung aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Schienenfahrzeug mit wenigstens einer derartigen Fahrwerkseinrichtung und wenigstens einem Wagenkasten, einen Komponentensatz für Fahrwerkseinrichtungen von Schienenfahrzeugen, sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Fahrwerksei nrichtu ng.
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Herkömmliche Schienenfahrzeuge weisen typischerweise unter anderem das Problem auf, dass entweder der Wagenkasten auf eine konkret vorgegebene Fahrwerkseinrichtung abgestimmt wird oder die Fahrwerkseinrichtung an eine konkret vorgegebene Gestaltung des Wagenkastens angepasst ist. Dies erfordert typischerweise erheblichen Aufwand für die Entwicklung und die nachfolgende Zulassung für jedes neue Fahrzeugdesign.
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Dabei geht die Anpassung häufig sogar über die rein geometrische Anpassung der Komponenten hinaus hin zu einer Optimierung für bestimmte Betriebszustände eines konkreten Fahrzeugs. So ist beispielsweise aus der
EP 0 410 407 A2 ein Fahrzeug mit einer beweglichen Kopplung zweier Radeinheiten bekannt, die dazu dient, das Verhalten dieses Fahrzeugs bei Kurvenfahrt zu optimieren. Hierdurch wird der Entwicklungsaufwand noch weiter erhöht bzw. die Flexibiltät bei der Gestaltung des Fahrzeugs reduziert.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Fahrwerkseinrichtung der eingangs genannten Art zum Abstützen eines Wagenkastens eines Schienenfahrzeugs, ein Schienenfahrzeug mit wenigstens einer derartigen Fahrwerkseinrichtung und wenigstens einem Wagenkasten, einen Komponentensatz für derartige Fahrwerkseinrichtungen von Schienenfahrzeugen, sowie ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Fahrwerkseinrichtung zur Verfügung zu stellen, welche die oben genannten Nachteile nicht oder zumindest in geringerem Maße mit sich bringen und insbesondere eine Reduktion des Aufwands bei Entwicklung und Zulassung neuer Fahrzeuge mit sich bringen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe ausgehend von einer Fahrwerkseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Sie löst diese Ausgabe weiterhin durch einen Komponentensatz gemäß Anspruch 8, ein Schienenfahrzeug gemäß Anspruch 9 sowie durch ein Verfahren zum Herstellen einer Fahrwerkseinrichtung gemäß Anspruch 13.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die technische Lehre zu Grunde, dass man auf einfache Weise eine Reduktion des Aufwands bei Entwicklung und Zulassung neuer Fahrzeuge erzielen kann, wenn die Fahrwerkseinrichtung modular aufgebaut ist, indem sie (bevorzugt bereits vorhandene und zugelassene) Fahrwerkseinheiten und eine Verbindungseinrichtung umfasst, welche die Fahrwerkseinheiten so verbindet, dass im montierten Zustand eine zumindest um die Höhenrichtung im Wesentlichen starre Verbindung zwischen den Fahrwerkseinheiten (insbesondere zwischen den Hilfsrahmen der Fahrwerkseinheiten) besteht. Diese modulare Gestaltung hat den Vorteil, dass beispielsweise vorhandene bzw. erprobte und zugelassene Fahrwerkseinheiten verwendet werden können und für ein neues Fahrzeugdesign lediglich die Verbindungseinrichtung angepasst werden muss.
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Dies kann insbesondere die Zulassung des Fahrzeugs erheblich erleichtern, da sich die Zulassung nicht mehr auf die grundlegenden Eigenschaften der (bereits zugelassenen) Fahrwerkseinheiten konzentrieren muss, sondern neben bestimmten Untersuchungen am Gesamtsystem nur noch die Verbindungseinrichtung und deren Anbindung an die Fahrwerkseinheiten im Detail untersucht werden müssen.
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Die starre Verbindung um die Hochachse hat weiterhin den Vorteil, dass hiermit eine große Bandbreite von Fahrwerken mit unterschiedlichen Achsabständen zwischen den Fahrwerkseinheiten realisiert werden kann, welche sich fahrdynamisch wie herkömmliche Fahrwerke mit einem konventionellen Fahrwerksrahmen verhalten. Hierbei ist anzumerken, dass hinsichtlich der Rotationsfreiheitsgrade im Raum sowohl eine vollständig (d. h. in allen drei Rotationsfreiheitsgraden im Raum) starre Verbindung zwischen den Fahrwerkseinheiten realisiert werden kann als auch unter anderem eine Verbindung, die nur eine relative Verdrehung der beiden Fahrwerkseinheiten um die Hochachse verhindert (insoweit also starr ist). Ein Beispiel für eine solche Verbindung ist beispielsweise eine Parallelführung zwischen den beiden Fahrwerkseinheiten (in der Querrichtung). Mit solchen Gestaltungen lassen sich dann auch große Achsabstände realisieren, bei denen sich die beiden Fahrwerkseinheiten (dank ihrer Querverschieblichkeit zueinander) fahrdynamisch wie herkömmliche Einzelachsfahrwerke verhalten.
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Durch die unterschiedlichen Achsabstände, die dank unterschiedlich langer Verbindungseinrichtungen realisiert werden können, kann eine vergleichsweise einfache Anpassung an die Anforderungen bzw. Gegebenheiten der abzustützenden Wagenkästen erzielt werden. Insbesondere ist es möglich, ein Baukastensystem zu realisieren, bei dem (gegebenenfalls zusammen mit weiteren Komponenten) vorgefertigte und gegebenenfalls bereits zugelassene Komponentensätze für eine Vielzahl unterschiedlicher Fahrwerkseinrichtungen vorhanden sind.
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Gemäß einem Aspekt betrifft die Erfindung daher eine Fahrwerkseinrichtung zum Abstützen eines Wagenkastens eines Schienenfahrzeugs, mit wenigstens zwei Fahrwerkseinheiten, die in einer Längsrichtung der Fahrwerkseinrichtung über eine Verbindungseinrichtung miteinander verbunden sind. Jede Fahrwerkseinheit umfasst eine Radeinheit und einen Hilfsrahmen und jede Radeinheit umfasst zwei Räder, die in einer Querrichtung der Fahrwerkseinrichtung beabstandet sind. Der Hilfsrahmen ist in einer Höhenrichtung der Fahrwerkseinrichtung auf der Radeinheit abgestützt und der Hilfsrahmen weist eine Schnittstelleneinrichtung zum lösbaren Anbinden der Verbindungseinrichtung auf. Die Schnittstelleneinrichtungen und die Verbindungseinrichtung sind derart ausgebildet, dass zwischen den Hilfsrahmen der Fahrwerkseinheiten in einem montierten Zustand über die Verbindungseinrichtung eine zumindest um die Höhenrichtung im Wesentlichen starre Verbindung besteht.
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Die Schnittstelleneinrichtungen können grundsätzlich auf beliebige geeignete Weise gestaltet sein, solange im montierten Zustand der Fahrwerkseinrichtung zwischen den Hilfsrahmen eine lösbare und wenigstens um die Höhenrichtung im Wesentlichen starre Verbindung gewährleistet ist. Hierzu eignen sich dank der einfachen Lösbarkeit natürlich beispielsweise Schraubenverbindungen. Es kommen jedoch auch andere entsprechende formschlüssige und/oder reibschlüssige Verbindungen in Frage. Auch eine gegebenenfalls vorhandene Beweglichkeit zwischen den Hilfsrahmen kann ganz oder teilweise bereits unmittelbar durch die Schnittstelleneinrichtung zur Verfügung gestellt werden. So kann die Schnittstelleneinrichtung selbst beispielsweise bereits ein entsprechendes Gelenk oder dergleichen umfassen. Ein solches Gelenk kann dann gegebenenfalls auch für sich eine Rotation um die Hochachse zulassen (wie beispielsweise bei der oben genannten Parallelführung in der Querrichtung), solange über die Kinematik der Verbindungseinrichtung ein Verdrehen der beiden Fahrwerkseinheiten um die Höhenrichtung verhindert ist.
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Die Verbindungseinrichtung und die Hilfsrahmen können grundsätzlich auf beliebige geeignete Weise gestaltet sein bzw. beliebig viele Komponenten umfassen. Vorzugsweise umgibt je ein Hilfsrahmen die zugehörige Radeinheit in einer Ebene parallel zu der Ebene, welche durch die Längsachse (bzw. Längsrichtung) und die Querachse (bzw. Querrichtung) definiert ist. Dabei kann der entsprechende Hilfsrahmen einseitig offen bzw. U-förmig gestaltet sein. Ebenso kann der Hilfsrahmen ringförmig geschlossen sein, mithin also in der Draufsicht entlang der Höhenrichtung zu allen Seiten geschlossen sein. Diese geschlossenen Hilfsrahmen bieten unter anderem den Vorteil, dass sich aufgrund der geschlossenen ringförmigen Struktur eine vergleichsweise steife Rahmenstruktur ergibt. Im Falle eines einseitig offenen bzw. U-förmigen Hilfsrahmens, kann die offene Seite des Rahmenprofils in Querrichtung der Fahrwerkseinrichtung verlaufen und diejenige Seite sein, die der Verbindungseinrichtung abgewandt ist bzw. die dem freien Ende in Längsrichtung der Fahrwerkseinrichtung zugewandt ist. Diese einseitig offenen Hilfsrahmen wiederum bieten den Vorteil der Materialersparnis und Bauraumersparnis im Vergleich zu der geschlossenen Konfiguration.
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Der jeweilige Hilfsrahmen kann ganz oder teilweise in Differentialbauweise ausgeführt sein, also beispielsweise aus Profilträgern (aus Stahl oder anderen geeigneten Metallen) zusammengesetzt sein. Ebenso können sie zusätzlich oder alternativ ganz oder teilweise als Gusselemente aus Grauguss und/oder als Gusselemente oder Schmiedeelemente aus Stahl, Aluminium oder anderen Metallen ausgebildet sein. Besonders vorteilhaft erweisen sich Hohlkastenprofilquerschnitte, da damit eine verhältnismäßig hohe Torsionssteifigkeit des Hilfsrahmens erzielt wird. Sollte hingegen bei bestimmten Varianten eine dazu im Vergleich geringere Torsionssteifigkeit verlangt werden, kommen vorzugsweise U-Profilquerschnitte und/oder I-Profilquerschnitte und/oder beliebige andere Profile mit offenem Profilquerschnitt zum Einsatz.
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Bei bestimmten Varianten umfasst die Verbindungseinrichtung wenigstens einen ersten Längsträger. Dabei kann der erste Längsträger mit den Schnittstelleneinrichtungen (des jeweiligen Hilfsrahmens) verbunden sein, um die starre Verbindung zwischen den Hilfsrahmen herzustellen. Der erste Längsträger kann insbesondere im Wesentlichen parallel zu der Längsrichtung verlaufen.
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Grundsätzlich kann bei entsprechender Gestaltung ein einziger Längsträger ausreichen. Bevorzugt umfasst die Verbindungseinrichtung jedoch zusätzlich einen zweiten Längsträger, der mit den Schnittstelleneinrichtungen verbunden ist, um die starre Verbindung zwischen den Hilfsrahmen der beiden Fahrwerkseinheiten herzustellen. Hiermit werden besonders einfache Gestaltungen erzielt.
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Dabei kann der zweite Längsträger im Wesentlichen parallel zu dem ersten Längsträger und/oder der Längsrichtung verlaufen. Zusätzlich oder alternativ kann der zweite Längsträger in der Querrichtung von dem ersten Längsträger beabstandet sein. Zusätzlich oder alternativ können der erste Längsträger und der zweite Längsträger unterschiedlichen Längsseiten der Fahrwerkseinrichtungen zugeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ können der erste Längsträger und der zweite Längsträger im Wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sein. Diese Alternativen haben, insbesondere in Kombination miteinander, den Vorteil, dass der erste Längsträger und der zweite Längsträger derart angeordnet sein können und derart starr über die Schnittstelleneinrichtungen mit den Hilfsrahmen verbunden sein können, dass der erste Längsträger und der zweiten Längsträger mit den in Querrichtung verlaufenden, der Verbindungseinrichtung zugewandten, Teilen der Hilfsrahmen mechanisch nach Art eines geschlossenen starren Rahmens zusammenwirken, womit eine besonders vorteilhafte, um die Höhenrichtung im wesentlichen starre Verbindung zwischen der Verbindungseinrichtung (erster und zweiter Längsträger) und den Hilfsrahmen der Fahrwerkseinheiten erreicht wird.
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Vorzugsweise ist der erste und/oder der zweite Längsträger ein Profilträger (aus Stahl oder anderen geeigneten Metallen). Ebenso kann der erste und/oder der zweite Längsträger zusätzlich oder alternativ ganz oder teilweise als Gusselement aus Grauguss und/oder als Gusselement oder Schmiedeelement aus Stahl, Aluminium oder anderen Metallen ausgebildet sein. Besonders vorteilhaft erweisen sich dabei Hohlkastenprofilquerschnitte, da mit diesen eine verhältnismäßig hohe Torsionssteifigkeit des wenigstens einen ersten und/oder des wenigstens einen zweiten Längsträgers erreicht wird. Sollte hingegen bei bestimmten Varianten eine dazu im Vergleich geringere Torsionssteifigkeit des ersten und/oder des zweiten Längsträgers verlangt werden, kommen vorzugsweise U-Profilquerschnitte und/oder I-Profilquerschnitte zum Einsatz.
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Bei bestimmten Varianten kann zumindest ein Längsträger in Querrichtung um einen Endabstand von der nächstgelegenen, in Längsrichtung verlaufenden Außenkante eines Hilfsrahmens beabstandet sein, wobei dieser Endabstand vorzugsweise im Bereich von 5% bis 20% der maximalen Querabmessung des Hilfsrahmens liegt. Selbstverständlich kann auch ein größerer oder kleinerer Endabstand vorgesehen sein kann. Insbesondere kann der Endabstand 0% der maximalen Querabmessung des Hilfsrahmens betragen.
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Bei bestimmten Varianten können der erste Längsträger und der zweite Längsträger die beiden Fahrwerkseinheiten nach Art einer Parallelführung koppeln, wie dies oben bereits angedeutet wurde. Diese Verbindung verhindert nur eine relative Verdrehung der beiden Fahrwerkseinheiten um die Hochachse, stellt also ebenfalls eine im Wesentlichen um die Höhenachse starre Verbindung zwischen den Fahrwerkseinheiten her. Dabei sind die Schnittstelleneinrichtungen vorzugsweise als Gelenke ausgebildet. Mittels dieser Kopplung nach Art einer Parallelführung lassen sich insbesondere auch große Achsabstände realisieren, bei denen sich die beiden Fahrwerkseinheiten (dank ihrer Querverschieblichkeit zueinander) fahrdynamisch wie herkömmliche Einzelachsfahrwerke verhalten. Die Schnittstelleneinrichtungen der Fahrwerkseinheiten können grundsätzlich auf beliebige geeignete Weise gestaltet sein, um über sie die Verbindung zwischen den beiden Fahrwerkseinheiten herzustellen. Vorzugsweise umfasst jede Schnittstelleneinrichtung wenigstens eine Schnittstelleneinheit. Dabei kann der wenigstens eine erste Längsträger an wenigstens einem seiner Enden mit wenigstens einer Schnittstelleneinheit verbunden sein, um die genannte starre Verbindung zwischen den Hilfsrahmen herzustellen. Zusätzlich oder alternativ kann der zweite Längsträger an wenigstens einem seiner Enden mit wenigstens einer Schnittstelleneinheit verbunden sein, um die genannte starre Verbindung zwischen den Hilfsrahmen herzustellen. Als Schnittstelleneinheit kommen, unter anderem je nach Gestaltung und/oder Länge der Verbindungseinrichtung, geeignet gestaltete Einheiten zur Anwendung, über die formschlüssige und/oder reibschlüssige Verbindungen realisiert werden können.
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Die Verbindungseinrichtung kann bevorzugt eine oder mehrere Komponenten umfassen, die sich in Querrichtung erstrecken. Bei bestimmten Varianten umfasst die Verbindungseinrichtung daher zusätzlich wenigstens einen Querträger, der sich in der Querrichtung der Fahrwerkseinrichtung erstreckt und mit dem ersten Längsträger und/oder dem zweiten Längsträger verbunden ist. Hierbei ist es insbesondere vorstellbar, dass der wenigstens eine Querträger im Wesentlichen parallel zu der Querrichtung der Fahrwerkseinrichtung verläuft.
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Zusätzlich oder alternativ kann der wenigstens eine Querträger im Wesentlichen starr mit dem ersten Längsträger und/oder dem zweiten Längsträger verbunden sein. Bei bestimmten Varianten kann auch vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Querträger an einem seiner Enden starr mit einem der Längsträger und mit dem anderen Ende mit einem Hilfsrahmen (möglicherweise auch starr) verbunden ist. Dabei kann sich eine besonders vorteilhafte Versteifung in den Eckbereichen zwischen einem Längsträger und einem Hilfsrahmen ergeben.
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Zusätzlich oder alternativ kann der wenigstens eine Querträger insbesondere mittels wenigstens einer Querträgerschnittstelleneinrichtung lösbar mit dem ersten Längsträger und/oder dem zweiten Längsträger verbunden sein, wobei die wenigstens eine Querträgerschnittstelleneinrichtung in der Querrichtung insbesondere im Wesentlichen an einem Ende des Querträgers angeordnet sein kann. Zusätzlich oder alternativ kann die Querträgerschnittstelleneinrichtung des wenigstens einen Querträgers wenigstens eine Querträgerschnittstelleneinheit umfassen, welche in der Querrichtung an einem Ende des wenigstens einen Querträgers angebracht ist. Hiermit lassen sich besonders einfach zu montierende Konfigurationen erzielen.
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Der wenigstens eine Querträger kann mittels wenigstens einer Querträgerschnittstelleneinrichtung, die insbesondere wenigstens eine Querträgerschnittstelleneinheit umfasst, auch lösbar und starr mit wenigstens einem der Hilfsrahmen verbunden sein. Diese Querträgerschnittstelleneinrichtung ist dann in der Querrichtung bevorzugt zwischen dem ersten Längsträger und dem zweiten Längsträger angeordnet. Hiermit lässt sich eine Gestaltungen realisieren, bei der die Verbindung zwischen der Verbindungseinrichtung und der jeweiligen Fahrwerkseinheit (alleine oder auch ergänzend) über diese Querträgerschnittstelleneinrichtung erfolgt. Mithin kann also der wenigstens eine Querträger mit der Schnittstelleneinrichtung (einer der Fahrwerkseinheiten) verbunden sein, um zumindest teilweise zu der starren Verbindung zwischen den Hilfsrahmen beizutragen.
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Vorzugsweise kommen für die Verbindung an der wenigstens einen Querträgerschnittstelleneinrichtung Schraubenverbindungen zum Einsatz. Es können jedoch auch andere entsprechende formschlüssige und/oder reibschlüssige Verbindungen, die eine um die Höhenrichtung im Wesentlichen starre und eine lösbare Verbindung ermöglichen, zum Einsatz kommen. Für die Verbindung des wenigstens einen Querträgers mit einem oder beiden Längsträgern kann bei bestimmten Varianten im Übrigen auch eine nicht lösbare Verbindung, beispielsweise eine Schweißverbindung, vorgesehen sein.
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Bei bestimmten Varianten kann der wenigstens eine Querträger im Wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene mit dem ersten Längsträger und/oder dem zweiten Längsträger angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ kann der wenigstens eine Querträger mit dem ersten Längsträger und dem zweiten Längsträger eine im Wesentlichen H-förmige oder (bei mehreren Querträgern) leiterförmige Verbindungseinrichtung bilden. Dabei kann insbesondere eine symmetrische Ausgestaltung der Verbindungseinrichtung bezogen auf die Längsrichtung und/oder die Querrichtung gewählt sein. Dies kann insbesondere vorteilhaft für die Anordnung einer Wiege zur Ausbildung der Fahrwerkseinrichtung nach Art eines Drehgestells sein.
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Bei bestimmten Varianten kann ein weiterer Querträger vorgesehen sein. Dieser weitere Querträger kann im Wesentlichen parallel zu dem wenigstens einen Querträger verlaufen und/oder im Wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene mit dem wenigstens einen Querträger angeordnet sein und/oder im Wesentlichen starr mit dem ersten Längsträger und/oder dem zweiten Längsträger verbunden sein.
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Besonders vorteilhafte Varianten, insbesondere im Hinblick auf die Versteifung der Fahrwerkseinrichtung, ergeben sich, wenn sich der wenigstens eine Querträger in Querrichtung und in Längsrichtung erstreckt und so eine Schubverstrebung in der Horizontalebene bildet. Dabei kann der wenigstens eine Querträger beispielsweise an einem Ende mit einem Hilfsrahmen und an dem anderen Ende mit dem ersten oder dem zweiten Längsträger starr verbunden sein. Insbesondere kann der wenigstens eine Querträger beispielsweise mittels an den Enden vorgesehenen Querträgerschnittstelleneinrichtungen lösbar und/oder starr mit einem Hilfsrahmen und mit dem ersten oder dem zweiten Längsträger verbunden sein. Bei allen genannten Varianten kommen für die Verbindung im Bereich der Querträgerschnittstelleneinrichtungen vorzugsweise Schraubenverbindungen zum Einsatz.
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Vorzugsweise ist der wenigstens eine Querträger ein Profilträger (aus Stahl oder anderen geeigneten Metallen). Ebenso kann der wenigstens eine Querträger zusätzlich oder alternativ ganz oder teilweise als Gusselement aus Grauguss und/oder als Gusselement oder Schmiedeelement aus Stahl, Aluminium oder anderen Metallen ausgebildet sein. Besonders vorteilhaft erweisen sich auch bei dem Querträger Hohlkastenprofilquerschnitte, da mit diesen eine verhältnismäßig hohe Torsionssteifigkeit des wenigstens einen Querträgers erreicht wird. Sollte hingegen bei bestimmten Varianten eine dazu im Vergleich geringere Torsionssteifigkeit des Querträgers verlangt werden, kommen vorzugsweise U-Profilquerschnitte und/oder I-Profilquerschnitte und/oder beliebige andere Profile mit offenem Profilquerschnitt zum Einsatz.
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Bei bestimmten Varianten kann die Verbindungseinrichtung zwei Längsträger und > wenigstens einen Querträger umfassen, wobei die gesamte Verbindungseinrichtung aus einem einzigen Gussbauteil, beispielsweise aus Grauguss oder Stahlguss, ausgebildet ist. Dabei kann die Verbindungseinrichtung an ihren Enden in Längsrichtung derart gestaltet sein, dass eine lösbare um die Höhenrichtung im Wesentlichen starre Verbindung mit den Hilfsrahmen der Fahrwerkseinheiten im montierten Zustand besteht. Vorzugsweise kommen auch hier Schraubverbindungen im Bereich der Schnittstelleneinrichtungen zum Einsatz.
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Die Verbindungseinrichtung kann wenigstens ein Distanzstück umfassen, das derart angeordnet ist, dass die Verbindungseinrichtung in ihrer Länge in Längsrichtung an einen vorgegebenen Radachsabstand anpassbar ist. Das wenigstens eine Distanzstück kann beispielsweise als Profilträger (aus Stahl oder anderen geeigneten Metallen) ausgebildet sein. Ebenso kann es ganz oder teilweise als Gusselement aus Grauguss und/oder als Gusselement oder Schmiedeelement aus Stahl, Aluminium oder anderen Metallen ausgebildet sein. Zusätzlich oder alternativ kann das wenigstens eine Distanzstück aber auch aus anderen Materialien bestehen und/oder einen anderen als zuvor in Verbindung mit den Querträgern, Längsträgern und Hilfsrahmen genannten Profilquerschnitt aufweisen.
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Der Einsatz von wenigstens einem Distanzstück hat den Vorteil, dass trotz unveränderter Anzahl und/oder Gestaltung der Längsträger und/oder der Querträger die Herstellung einer Vielzahl von, insbesondere in Ihrer Länge, verschiedenen Verbindungseinrichtungen möglich ist. Dadurch kann eine hohe Flexibilität in der Herstellung der Fahrwerkseinrichtung für den jeweiligen Anwendungsfall erreicht werden. Ebenso zeigt sich bei der Herstellung von unterschiedlichen, insbesondere in Länge und/oder Gestalt unterschiedlichen, Verbindungseinrichtungen der wirtschaftliche Vorteil, dass die Anzahl an verschieden langen Längsträgern und/oder verschieden langen Querträgern sinkt, da sich die unterschiedlichen Verbindungseinrichtung nur in der Anzahl und/oder der Länge der eingesetzten Distanzstücke unterscheiden.
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Vorzugsweise weist das wenigstens eine Distanzstück an seinen Enden (vorzugsweise Schraubenverbindungen umfassende) Schnittstelleneinrichtungen auf, welche derart ausgebildet sind, dass zwischen dem wenigstens einen Distanzstück und dem wenigstens einen Längsträger und/oder dem wenigstens einen Querträger eine lösbare und (zumindest um die Höhenrichtung) im Wesentlichen starre Verbindung ausgebildet ist, die zur gewünschten Verbindung zwischen den Hilfsrahmen der Fahrwerkseinheiten beiträgt.
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Bei bestimmten Varianten kann das wenigstens eine Distanzstück im Zuge der Montage der Fahrwerkseinrichtung in seiner Länge verstellbar sein, sodass die Verbindungseinrichtung in ihrer Länge in Längsrichtung an den vorgegebenen Radachsabstand anpassbar ist. Dabei können beispielsweise teleskopartige Komponenten zum Einsatz kommen. Vorzugsweise weist das wenigstens eine Distanzstück an seinen Enden (bevorzugt Schraubenverbindungen umfassende) Schnittstelleneinrichtungen auf, welche derart ausgebildet sind, dass zwischen dem wenigstens einen Distanzstück und dem wenigstens einen Längsträger und/oder dem wenigstens einen Querträger eine lösbare und zumindest um die Höhenrichtung im Wesentlichen starre Verbindungen realisiert ist.
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Bei bestimmten Varianten der Fahrwerkseinrichtung ist wenigstens einer der Hilfsrahmen über eine Federeinrichtung, insbesondere eine Primärfedereinrichtung, in der Höhenrichtung auf Radlagereinheiten der Radeinheit abgestützt. Zusätzlich oder alternativ kann die Fahrwerkseinrichtung derart ausgebildet sein, dass der Wagenkasten im Betrieb über eine Federeinrichtung, insbesondere eine Sekundärfedereinrichtung, in der Höhenrichtung auf wenigstens einem der Hilfsrahmen und/oder der Verbindungseinrichtung abgestützt ist. Bei besonders einfachen, kompakten Gestaltungsvarianten entfällt die Federeinrichtung zwischen dem Hilfsrahmen und den Radlagereinheiten. Mithin integriert die Federeinrichtung zwischen Wagenkasten und Hilfsrahmen dann die Funktion der Primär- und Sekundärfederung bzw. es liegt eine sogenannte einstufige Federung vor.
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Mit der vorliegenden Fahrwerkseinrichtung können grundsätzlich beliebige Typen von zwei- oder mehrachsigen Fahrwerken für Schienenfahrzeuge realisiert werden. Bei bestimmten Varianten kann die Fahrwerkseinrichtung beispielsweise nach Art eines Drehgestells ausgebildet sein. Hierbei kann insbesondere wenigstens eine Wiege zum Abstützen des Wagenkastens vorgesehen sein, die über eine Sekundärfedereinrichtung in der Höhenrichtung auf wenigstens einem der Hilfsrahmen und/oder der Verbindungseinrichtung abgestützt ist. Die Wiege kann dabei in der Längsrichtung im Wesentlichen zentral an der Fahrwerkseinrichtung angeordnet sein. Insbesondere bei der Gestaltung als Drehgestell kann die zuvor beschriebene, hinsichtlich der Längsrichtung und/oder der Querrichtung symmetrischen Gestaltung einer H-förmigen oder leiterförmigen Verbindungseinrichtung von besonderem Vorteil sein. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten auch eine von einer solchen Symmetrie mehr oder weniger stark abweichende Konfiguration der Fahrwerkseinrichtung von Vorteil sein kann.
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Die Gestaltung der Fahrwerkseinheiten, insbesondere ihrer Radeinheiten, kann grundsätzlich beliebig sein. Bei bestimmten Varianten kann wenigstens eine Radeinheit mit Einzelrädern ausgebildet sein. Solche Einzelräder können bevorzugt über eine Portalachse verbunden sein. Zusätzlich oder alternativ können die Räder wenigstens einer Radeinheit zu einem Radsatz gekoppelt sein, wobei die Räder der Radeinheit insbesondere über eine Radsatzwelle verbunden sein können. Zusätzlich oder alternativ können die Räder wenigstens einer Radeinheit mit einer Lenkeinrichtung verbunden sein, die derart ausgebildet sein kann, dass ein Lenkwinkel der Räder, insbesondere aktiv, verstellbar ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung einen Komponentensatz für Fahrwerkseinrichtungen von Schienenfahrzeugen, der wenigstens zwei Fahrwerkseinheiten einer erfindungsgemäßen Fahrwerkseinrichtung, eine erste Verbindungseinrichtung einer erfindungsgemäßen Fahrwerkseinrichtung und weiterhin eine zweite Verbindungseinrichtung einer erfindungsgemäßen Fahrwerkseinrichtung umfasst. Die Radeinheit der jeweiligen Fahrwerkseinheit definiert eine Radachse, wobei die beiden Fahrwerkseinheiten über die erste Verbindungseinrichtung zu einer (erfindungsgemäßen) ersten Fahrwerkseinrichtung verbindbar sind, die im geraden ebenen Gleis einen ersten Radachsabstand (zwischen den beiden Radachsen) in der Längsrichtung definiert. Die beiden Fahrwerkseinheiten sind über die zweite Verbindungseinrichtung zu einer zweiten (erfindungsgemäßen) Fahrwerkseinrichtung verbindbar, die im geraden ebenen Gleis einen zweiten Radachsabstand in der Längsrichtung definiert. Die erste Verbindungseinrichtung und die zweite Verbindungseinrichtung sind derart gestaltet, dass der erste Radachsabstand von dem zweiten Radachsabstand verschieden ist.
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Die erste Verbindungseinrichtung und die zweite Verbindungseinrichtung können dabei in der Längsrichtung eine voneinander abweichende Längenabmessung aufweisen. Bedingt durch die vorteilhafte Gestaltung der Schnittstelleneinrichtungen an den Hilfsrahmen können auf relativ einfache Weise eine Vielzahl von Fahrwerkseinrichtungen hergestellt werden, die sich in ihrem Radachsabstand und der Gestaltung der Verbindungseinrichtung unterscheiden können. Mit einem solchen Baukastensystem, d. h. modular aufgebauten Fahrwerkseinrichtungen, können die eingangs erwähnten Vorteile und Varianten gleichermaßen realisiert werden, insbesondere im Hinblick auf die Reduktion des Aufwands bei Entwicklung und der Zulassung neuer Fahrzeuge. Insofern wird auf die vorstehend erwähnten Vorteile verwiesen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Schienenfahrzeug, welches wenigstens eine erfindungsgemäße Fahrwerkseinrichtung und wenigstens einen Wagenkasten umfasst. Der Wagenkasten ist auf der Fahrwerkseinrichtung abgestützt und definiert eine erste Wagenkastenlänge in der Längsrichtung sowie in der Längsrichtung ein erstes Wagenkastenende und ein zweites Wagenkastenende. Die Radeinheiten der Fahrwerkseinrichtung definieren jeweils eine Radachse und im geraden ebenen Gleis einen Radachsabstand der Fahrwerkseinrichtung in der Längsrichtung.
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Grundsätzlich können die Fahrwerkseinheiten der Fahrwerkseinrichtung an beliebiger geeigneter Stelle unterhalb des zugehörigen Wagenkastens angeordnet sein. Bei bestimmten Varianten des Schienenfahrzeuges ist die Verbindungseinrichtung derart ausgebildet, dass eine erste Fahrwerkseinheit der Fahrwerkseinrichtung im Bereich des ersten Wagenkastenendes und/oder eine zweite Fahrwerkseinheit der Fahrwerkseinrichtung im Bereich des zweiten Wagenkastenendes angeordnet ist.
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Bei vorteilhaften Varianten beträgt der Radachsabstand der Fahrwerkseinrichtung 5% bis 100%, vorzugsweise 10% bis 80%, weiter vorzugsweise 12% bis 67%, der Wagenkastenlänge des zugehörigen Wagenkastens. Zusätzlich oder alternativ ist in der Längsrichtung ein erster Abstand der ersten Fahrwerkseinheit (typischerweise gemessen von der Radachse der ersten Fahrwerkseinheit) z dem ersten Wagenkastenende definiert, wobei der erste Abstand 2% bis 70%, vorzugsweise 15% bis 60%, weiter vorzugsweise 25% bis 50%, des Radachsabstandes betragen kann.
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Zusätzlich oder alternativ ist in der Längsrichtung ein zweiter Abstand der zweiten Fahrwerkseinheit (typischerweise gemessen von der Radachse der zweiten Fahrwerkseinheit) zu dem zweiten Wagenkastenende definiert, wobei der zweite Abstand 2% bis 70%, vorzugsweise 15% bis 60%, weiter vorzugsweise 25% bis 50%, des Radachsabstandes betragen kann.
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Zusätzlich oder alternativ ist in der Längsrichtung ein erster Abstand der ersten Fahrwerkseinheit (typischerweise gemessen von der Radachse der ersten Fahrwerkseinheit) zu dem ersten Wagenkastenende definiert, wobei der erste Abstand 1% bis 50%, vorzugsweise 3% bis 35%, weiter vorzugsweise 5% bis 20%, der Wagenkastenlänge betragen kann.
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Zusätzlich oder alternativ ist in der Längsrichtung ein zweiter Abstand der zweiten Fahrwerkseinheit (typischerweise der Radachse der zweiten Fahrwerkseinheit) zu dem zweiten Wagenkastenende definiert, wobei der zweite Abstand 1% bis 50%, vorzugsweise 3% bis 35%, weiter vorzugsweise 5% bis 20%, der Wagenkastenlänge betragen kann.
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Besonders einfache Gestaltungen ergeben sich, wenn der erste Abstand dem zweiten Abstand entspricht.
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Es versteht sich, dass die vorgenannten Radachsabstände, Abstände vom zugeordneten Wagenkastenende und die Wagenkastenlänge grundsätzlich beliebige geeignete Absolutwerte aufweisen können. Bei bevorzugten Varianten liegt der Radachsabstand im Bereich von 1 m bis 10 m, während der Abstand vom zugeordneten Wagenkastenende im Bereich von 0,2 m bis 5 m liegen kann und die Wagenkastenlänge im Bereich von 1 m bis 20 m liegen kann.
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Wie bereits erwähnt, können die Fahrwerkseinheiten der Fahrwerkseinrichtung grundsätzlich an beliebiger geeigneter Stelle unterhalb des zugehörigen Wagenkastens angeordnet sein. Bei bestimmten Varianten des Schienenfahrzeuges weist der Wagenkasten eine Bestuhlung mit einer Mehrzahl von Sitzen auf. Vorteilhafterweise kann die Anordnung der Fahrwerkseinheiten in Längsrichtung unterhalb des Wagenkastens mit der Anordnung der Sitze im Wagenkasten und/oder mit der Anordnung anderer Gegenständen der Innenausrüstung des Wagenkastens abgestimmt werden. Alternativ kann die Anordnung der Sitze im Wagenkasten und/oder die Anordnung anderer Gegenstände der Innenausrüstung des Wagenkastens mit der Anordnung in Längsrichtung der Fahrwerkseinheiten unterhalb des Wagenkastens abgestimmt werden.
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Der Wagenkasten kann einen ersten Aufnahmebereich, insbesondere einen ersten Radkasten, zur Aufnahme eines Rades einer ersten Radeinheit der Fahrwerkseinrichtung und/oder einen zweiten Aufnahmebereich, insbesondere einen zweiten Radkasten, zur Aufnahme eines Rades einer zweiten Radeinheit der Fahrwerkseinrichtung aufweisen. Der erste Aufnahmebereich kann in der Höhenrichtung im Wesentlichen unterhalb eines der Sitze angeordnet sein und/oder der zweite Aufnahmebereich kann in der Höhenrichtung im Wesentlichen unterhalb eines der Sitze angeordnet sein. Die eben beschriebenen Anordnungen der Fahrwerkseinheiten in Abhängigkeit der Bestuhlung des Wagenkastens eignen sich insbesondere für Niederflur-Schienenfahrzeuge im Nahverkehr, wie beispielsweise Straßenbahnen.
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Insbesondere können in der Längsrichtung zwischen den Radachsen der ersten Radeinheit und der zweiten Radeinheit wenigstens zwei Sitze, vorzugsweise wenigstens drei Sitze, weiter vorzugsweise wenigstens vier bis acht Sitze, zueinander im Wesentlichen fluchtend angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ können in Querrichtung fluchtend zu wenigstens einem der Sitze wenigstens ein weiterer Sitz, vorzugsweise wenigstens zwei weitere Sitze, weiter vorzugsweise wenigstens drei weitere Sitze, angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ kann die Ausrichtung wenigstens eines Sitzes im Wagenkasten entgegengesetzt zu der Ausrichtung wenigstens eines weiteren Sitzes im Wagenkasten sein, wobei der weitere Sitz insbesondere in der Längsrichtung fluchtend zu dem wenigsten einen Sitz und/oder in der Längsrichtung an den wenigsten einen Sitz angrenzend angeordnet ist.
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Bei bestimmten Varianten des Schienenfahrzeuges ist die wenigstens eine Fahrwerkseinrichtung eine erste Fahrwerkseinrichtung und es ist wenigstens eine zweite erfindungsgemäße Fahrwerkseinrichtung vorgesehen. Dabei kann der Wagenkasten ein erster Wagenkasten sein, der eine erste Wagenkastenlänge aufweist, und es kann wenigstens ein zweiter Wagenkasten vorgesehen sein, der eine zweite Wagenkastenlänge aufweist. Dabei können insbesondere die Verbindungseinrichtung der ersten Fahrwerkseinrichtung und die Verbindungseinrichtung der zweiten Fahrwerkseinrichtung derart gestaltet sein, dass die Radachsabstände der ersten Fahrwerkseinrichtung und der zweiten Fahrwerkseinrichtung verschieden sind. Zusätzlich oder alternativ kann die erste Wagenkastenlänge von der zweiten Wagenkastenlänge verschieden sein. Insbesondere kann die Anordnung und Anzahl der Sitze (d.h. die Bestuhlung) in den beiden Wagenkästen verschieden sein.
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Zusätzlich oder alternativ kann die erste Fahrwerkseinrichtung, insbesondere über wenigstens eine Fahrwerkseinheit, den ersten Wagenkasten abstützen und/oder die zweite Fahrwerkseinrichtung, insbesondere über wenigstens eine Fahrwerkseinheit, den zweiten Wagenkasten abstützen. Zusätzlich oder alternativ kann die erste Fahrwerkseinrichtung und/oder die zweite Fahrwerkseinrichtung nach Art eines Jakobsdrehgestells ausgebildet sein. Zusätzlich oder alternativ kann die erste Fahrwerkseinrichtung oder die zweite Fahrwerkseinrichtung den ersten Wagenkasten und den zweiten Wagenkasten abstützen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Fahrwerkseinrichtung zum Abstützen eines Wagenkastens eines Schienenfahrzeuges, insbesondere einer erfindungsgemäßen Fahrwerkseinrichtung, wobei die Fahrwerkseinrichtung wenigstens zwei Fahrwerkseinheiten aufweist, jede Fahrwerkseinheit eine Radeinheit und einen Hilfsrahmen umfasst und jede Radeinheit zwei Räder umfasst, die in einer Querrichtung der Fahrwerkseinrichtung beabstandet sind. Bei diesem Verfahren wird der Hilfsrahmen in einer Höhenrichtung der Fahrwerkseinrichtung auf der Radeinheit abgestützt und die Fahrwerkseinheiten werden in einer Längsrichtung der Fahrwerkseinrichtung über eine Verbindungseinrichtung miteinander verbunden, indem der jeweilige Hilfsrahmen über eine Schnittstelleneinrichtung lösbar mit der Verbindungseinrichtung verbunden wird. Dabei wird zwischen den Hilfsrahmen der Fahrwerkseinheiten über die Verbindungseinrichtung eine in einem montierten Zustand zumindest um die Höhenrichtung im Wesentlichen starre Verbindung hergestellt.
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Hiermit lassen sich die oben im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Fahrwerkseinrichtung beschriebenen Varianten und Vorteile in demselben Maße realisieren, sodass zur Vermeidung von Wiederholungen lediglich auf die obigen Ausführungen verwiesen wird.
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Es kann grundsätzlich vorgesehen sein, dass die Verbindungseinrichtung zum Herstellen der Fahrwerkseinrichtung auf beliebige Weise gestaltet wird und/oder aus beliebig vielen Komponenten zusammengesetzt wird. Bei bestimmten Varianten des Verfahrens definieren die Radeinheiten der Fahrwerkseinrichtung jeweils eine Radachse und im geraden ebenen Gleis einen Radachsabstand der Fahrwerkseinrichtung in der Längsrichtung. Bei einem solchen Verfahren kann der Radachsabstand vorgegeben sein. Der Radachsabstand kann durch die Anforderungen an das Schienenfahrzeug vorgegeben sein, beispielsweise kann der Radachsabstand von der jeweiligen Länge und Belastung (d.h. Summe aller Belastungen, die für die Auslegung der jeweiligen Fahrwerkseinrichtung anzusetzen bzw. zu berücksichtigen sind) des abgestützten Wagenkastens sein und/oder von einer vorgegebenen Anordnung von Sitzen im Wagenkasten abhängig sein. Die Verbindungseinrichtung kann insbesondere wenigstens einen Längsträger und/oder insbesondere wenigstens einen Querträger umfassen. Um nun die Fahrwerkseinrichtung mit dem vorgegebenen Radachsabstand herzustellen, wird die Verbindungseinrichtung in ihrer Länge in Längsrichtung an den vorgegebenen Radachsabstand angepasst. Ein Grundelement der Verbindungseinrichtung kann hierzu insbesondere um wenigstens ein Distanzstück ergänzt werden, das insbesondere in seiner Länge in Längsrichtung verstellbar ist. Die Eigenschaften und Vorteile derartiger Distanzstücke wurden oben bereits beschrieben, sodass insoweit auf die obigen Ausführungen verwiesen wird.
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Die im Zusammenhang mit dem Herstellen der Fahrwerkseinrichtung beschriebenen Merkmale des wenigstens einen Distanzstückes und deren Vorteile beziehen sich ebenso auf die Vorrichtung der Fahrwerkseinrichtung, auf den Komponentensatz für Fahrwerkseinrichtungen, sowie auf das gesamte Schienenfahrzeug, sodass zur Vermeidung von Wiederholungen auf sämtliche zuvor beschriebenen Merkmale und Vorteile des wenigstens einen Distanzstückes verwiesen wird.
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Mit diesen genannten Varianten zum Herstellen von Fahrwerkseinrichtungen lässt sich eine Vielzahl von Fahrwerkseinrichtungen besonders flexibel realisieren, wobei sich die Fahrwerkseinrichtungen in ihrem Radachsabstand und/oder in ihrer Gestaltung der Verbindungseinrichtung unterscheiden können.
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Bei bestimmten Varianten des Verfahrens wird zusätzlich oder alternativ die Verbindungseinrichtung aus einer Vielzahl von vorhandenen Verbindungseinrichtungen, die sich in ihrer Länge in Längsrichtung unterscheiden, ausgewählt, um den vorgegebenen Radachsabstand herzustellen.
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Auch mit diesen Varianten des Verfahrens lässt sich eine Vielzahl von Fahrwerkseinrichtungen besonders flexibel realisieren, wobei sich die Fahrwerkseinrichtungen in ihrem Radachsabstand und/oder in ihrer Gestaltung, insbesondere im Hinblick auf die Anzahl an Querträgern und/oder Distanzstücken, der Verbindungseinrichtung unterscheiden können.
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Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen bzw. der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nehmen.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine schematische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs mit einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fahrwerkseinrichtung gemäß 2 und einem darauf abgestützten Wagenkasten.
- 2 zeigt einen schematischen Grundriss einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fahrwerkseinrichtung für das erfindungsgemäße Schienenfahrzeug in 1,
- 3 zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs mit einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fahrwerkseinrichtung nach Art eines Drehgestells gemäß 4 in zweifacher Anordnung zur Abstützung eines Wagenkastens,
- 4 zeigt einen schematischen Grundriss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fahrwerkseinrichtung nach Art eines Drehgestells,
- 5 zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs mit einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fahrwerkseinrichtung nach Art eines Jakobsdrehgestells gemäß 6 und zwei darauf abgestützte Wagenkästen,
- 6 zeigt einen schematischen Grundriss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fahrwerkseinrichtung nach Art eines Jakobsdrehgestells.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Erstes Ausführungsbeispiel
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Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 1 und die 2 eine bevorzugte Ausführung der erfindungsgemäßen modularen Fahrwerkseinrichtung 101 für eine bevorzugte Ausführung eines erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs 100 beschrieben. Die Fahrwerkseinrichtung 101 kann durch eine bevorzugte Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Fahrwerkseinrichtung 101 hergestellt werden.
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Zum einfacheren Verständnis der nachfolgenden Erläuterungen ist in den Figuren ein (durch die Radaufstandsebene der Fahrwerke des Fahrzeugs 100 auf gerader ebene r Strecke vorgegebenes) Fahrzeug-Koordinatensystem x,y,z angegeben, in dem die x-Koordinate die Längsrichtung, die y-Koordinate die Querrichtung und die z-Koordinate die Höhenrichtung des Schienenfahrzeugs 100 bzw. der Fahrwerkseinrichtung 101 bezeichnen.
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Wie in 2 ersichtlich ist, ist die dargestellte Fahrwerkseinrichtung 101 im vorliegenden Beispiel entlang einer Längsachse 101.1 und entlang einer Querachse 101.2 im Wesentlichen symmetrisch gestaltet, sodass aus Gründen der Übersichtlichkeit im Wesentlichen identische Komponenten gleiche Bezugszeichen aufweisen. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten auch eine von einer solchen Symmetrie mehr oder weniger stark abweichende Konfiguration der Fahrwerkseinrichtung 101 gewählt sein kann.
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Die modulare Fahrwerkseinrichtung 101 umfasst eine Verbindungseinrichtung 110 und zwei Fahrwerkseinheiten 103, die über die Verbindungseinrichtung 110 lösbar miteinander verbunden sind. Jede Fahrwerkseinheit 103 umfasst eine Radeinheit 104 und einen Hilfsrahmen 105.
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Wie in 1 ersichtlich ist, ist ein Wagenkasten 102 im Betrieb in einer Höhenrichtung über jeweils eine Sekundärfederung 105.1 mit zwei Sekundärfedereinrichtungen 105.2 auf einem ihr zugeordneten Hilfsrahmen 105 der Fahrwerkseinrichtung 101 abgestützt. Jeder der beiden Hilfsrahmen 105 wiederum ist in der Höhenrichtung der Fahrwerkseinrichtung 101 über eine (in 1 und 2 nicht näher dargestellte) Primärfedereinrichtung auf Radlagereinheiten 106 der zugeordneten Radeinheit 104 abgestützt.
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Es versteht sich jedoch, dass bei anderen besonders einfachen, kompakten Gestaltungsvarianten der Erfindung die Primärfedereinrichtung zwischen dem Hilfsrahmen und den Radlagereinheiten entfällt. Mithin integrieren die Federeinrichtungen 105.2 zwischen Wagenkasten und Hilfsrahmen dann die Funktion der Primär- und Sekundärfederung bzw. es liegt eine sogenannte einstufige Federung vor.
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Jede Radeinheit 104 ist als Radsatz ausgebildet, hat mithin also zwei Räder 104.1, die im vorliegenden Beispiel über eine Radsatzwelle 104.2 verbunden sind und eine Radachse 104.3 definieren. Es versteht sich jedoch, dass die Radeinheit 104 bei anderen Varianten auch eine beliebige andere Gestaltung aufweisen kann, insbesondere kann die Radeinheit 104 zwei Einzelräder umfassen. Solche Einzelräder können bevorzugt über eine Portalachse verbunden sein. Die beiden Radachsen 104.3 der beiden Radeinheiten 104 sind in der Längsrichtung (parallel zu der Längsachse 101.1) der Fahrwerkseinrichtung 101 bei Stillstand im geraden ebenen Gleis durch einen Radachsabstand RAA voneinander beabstandet.
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Das in diesem Ausführungsbeispiel beschriebene Schienenfahrzeug 100 ist vornehmlich für den Nahverkehr konzipiert. Der Wagenkasten 102 ist daher ein offen gestalteter Wagen mit einer Bestuhlung 102.1 mit einer Mehrzahl von Sitzen 102.4 für den Passagiertransport. Der Wagenkasten 102 ist zumindest teilweise in Niederflurbauart ausgeführt, sodass die Fußbodenhöhe im Wagenkasten 102 zumindest teilweise unterhalb des oberen Scheitelpunktes der Räder 104.1 liegt.
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Wie nachfolgend noch näher erläutert wird, kann im vorliegenden Beispiel dank der Modularität der Fahrwerkseinrichtung 101 im Vergleich zu konventionellen Fahrzeugen eine einfachere Abstimmung der Anordnung der Radeinheiten 104 in der Längsrichtung und des Radachsabstands RAA auf die Gegebenheiten bzw. Anforderungen der Innenausrüstung des Wagenkastens 102 erfolgen (und nicht umgekehrt). Insbesondere kann die Position der Radeinheiten 104 einfach auf die Lage und Gestaltung der Bestuhlung 102.1 abgestimmt werden.
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Der Wagenkasten 102 hat dabei zwei Aufnahmebereiche 102.2 bzw. zwei Radkästen 102.3 zur Aufnahme der Räder der Radeinheiten 104. Diese dank des modularen Aufbaus mögliche einfache Anpassung der Länge der Fahrwerkseinrichtung 101 an einen - beispielsweise durch eine konkrete Ausrüstung des Innenraums -vorgegebenen Radachsabstand RAA ist vor allem für Niederflurschienenfahrzeuge im Nahverkehr (wie beispielsweise Straßenbahnen oder S-Bahnen) vorteilhaft.
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Wie in 1 dargestellt, sind die Aufnahmebereiche 102.2 in der Höhenrichtung (parallel zu einer Höhenachse 101.3) im Wesentlichen unterhalb einer Sitzgruppe 102.5 angeordnet, wobei die Sitzgruppe 102.5 in Längsrichtung (fluchtend) zwei Sitze 102.4 umfasst. In der Längsrichtung zwischen den Radachsen104.3 der Radeinheiten 104 sind sechs Sitze 102.4 in Längsrichtung zueinander fluchtend angeordnet. In Querrichtung (parallel zu der Querachse 101.2) fluchtend sind jeweils vier Sitze 102.4 angeordnet.
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Der Wagenkasten 102 hat im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Wagenkastenlänge WKL in der Längsrichtung und definiert ein erstes Wagenkastenende WKE1 und ein zweites Wagenkastenende WKE2 (siehe 1). Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist jeweils die Radachse 104.3 einer Fahrwerkseinheit 103 in Längsrichtung um einen Abstand WKA1 bzw. WKA2 von dem ersten Wagenkastenende WKE1 bzw. von dem zweiten Wagenkastenende WKE2 beabstandet (wobei die Radachsen 104.3 natürlich jeweils zwischen den Wagenkastenenden WKE1 und WKE2 angeordnet sind).
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Hier sei nochmals erwähnt, dass im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Anordnung der Fahrwerkseinheiten 103 in Längsrichtung bzw. der Radachsabstand RAA aus der geforderten Anordnung der Sitze 102.4 der Bestuhlung 102.1 folgt und im vorliegenden Beispiel gilt WKA1 = WKA2 = WKA. Es versteht sich, dass bei anderen Varianten der Abstand zwischen einem Wagenkastenende WKE1 bzw. WKE2 und der nächstgelegenen Radachse 104.3 unterschiedlich von dem Abstand zum anderen Wagenkastenende (WKE2 bzw. WKE1) und der dazu nächstgelegenen Radachse 104.3 sein kann, mithin kann der Abstand WKA1 ungleich WKA2 sein.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt die Wagenkastenlänge WKL 12 m. Weiterhin beträgt der Radachsabstand RAA 67% der Wagenkastenlänge WKL bzw. beträgt der Abstand WKA 25% des Radachsabstands RAA bzw. ist der Abstand WKA 17% der Wagenkastenlänge.
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Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten auch andere Verhältnisse RAA/WKL bzw. WKA/RAA bzw. WKA/WKL gewählt sein können. Bei diesen anderen Varianten eignen sich für den Radachsabstand RAA der Fahrwerkseinrichtung 5% bis 100%, vorzugsweise 10% bis 80%, weiter vorzugsweise 12% bis 67%, der Wagenkastenlänge des zugehörigen Wagenkastens bzw. für den Abstand WKA1 2% bis 70%, vorzugsweise 15% bis 60%, weiter vorzugsweise 25% bis 50%, des Radachsabstandes RAA bzw. für den Abstand WKA2 2% bis 70%, vorzugsweise 15% bis 60%, weiter vorzugsweise 25% bis 50%, des Radachsabstandes RAA bzw. für den Abstand WKA1 1% bis 50%, vorzugsweise 3% bis 35%, weiter vorzugsweise 5% bis 20%, der Wagenkastenlänge WKL bzw. für den Abstand WKA2 1% bis 50%, vorzugsweise 3% bis 35%, weiter vorzugsweise 5% bis 20%, der Wagenkastenlänge WKL. Vorteilhafterweise liegt der Radachsabstand dabei im Bereich von 1 m bis 10 m, während der Abstand vom zugeordneten Wagenkastenende im Bereich von 0,2 m bis 5 m und die Wagenkastenlänge im Bereich von 1 m bis 20 m liegt.
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Die Verbindungseinrichtung 110 umfasst zwei Längsträger 111, die im vorliegenden Beispiel zumindest im Wesentlichen identisch gestaltet sind und in Längsrichtung der Fahrwerkseinrichtung 101 zumindest im Wesentlichen die gleiche Länge LLT aufweisen. Jeder Längsträger 111 ist als schlanker Träger ausgebildet und verläuft im Wesentlichen in Längsrichtung. Die Längsträger 111 sind in Querrichtung, um einen ersten Endabstand EA1 von der nächstgelegenen, in Längsrichtung verlaufenden Außenkante eines Hilfsrahmens 105 beabstandet, der im vorliegenden Beispiel EA1 = 5% bis 20% der maximalen Querabmessung des Hilfsrahmens 105 beträgt. Es versteht sich, dass bei anderen Varianten ein anderer Endabstand EA1 vorgesehen sein kann. Insbesondere kann EA1 = 0% der maximalen Querabmessung des Hilfsrahmens 105 sein.
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Bei anderen Varianten kann allerdings auch vorgesehen sein, dass EA1 negative Werte annimmt, sodass die Längsträger 111 die Hilfsrahmen 105 bezogen auf die Querrichtung (der Fahrwerkseinrichtung) überragen. Selbstverständlich muss auch bei einer solchen Gestaltung zwischen den Hilfsrahmen 105 der Fahrwerkseinheiten 101 in einem montierten Zustand über die Verbindungseinrichtung 110 eine zumindest um die Höhenrichtung im Wesentlichen starre Verbindung bestehen.
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Jeder Hilfsrahmen 105 umfasst eine Schnittstelleneinrichtung 107, über die er mit der Verbindungseinrichtung 110 verbunden ist, sodass eine zumindest um die Höhenrichtung (z-Achse) im Wesentlichen starre Verbindung zwischen den Fahrwerkseinheiten 103 hergestellt ist,. Um die zumindest um die Höhenrichtung im Wesentlichen starre Verbindung zwischen den Fahrwerkseinheiten 103 herzustellen, umfasst die Schnittstelleneinrichtung 107 jedes Hilfsrahmens 105 zwei Schnittstelleinheiten 207.1, über welche die Längsträger 111 an ihren Enden mit den zugeordneten Hilfsrahmen 105 angebunden sind.
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Konkret koppeln in diesem Ausführungsbeispiel - nicht zuletzt aufgrund des verhältnismäßig langen Radachsabstand RAA - die beiden Längsträger 111 die beiden Fahrwerkseinheiten 103 nach Art einer Parallelführung, wobei die Schnittstelleneinheiten 107.1 als Gelenkverbindungen ausgebildet sind. Diese gelenkigen Verbindungen verhindern eine relative Verdrehung der beiden Fahrwerkseinheiten um die Höhenrichtung, wodurch also mit dieser Ausführung der Fahrwerkseinrichtung 101 eine im Wesentlichen um die Höhenrichtung starre Verbindung zwischen den Fahrwerkseinheiten 103 hergestellt werden kann und darüber hinaus ein fahrdynamisches Verhalten der beiden Fahrwerkseinheiten 103 wie herkömmliche Einzelachsfahrwerke erzielt werden kann.
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Sollte jedoch ein kürzerer Radachsabstand RAA, insbesondere bedingt durch einen kürzeren Wagenkasten und/oder infolge einer anderen Anordnung der Innenausrüstung, insbesondere der Bestuhlung 102.1, nötig sein, können dank der modularen Bauweise der erfindungsgemäßen Fahrwerkseinrichtung 101 im Grunde die identischen Fahrwerkseinheiten 103 wie eben beschrieben verwendet werden und diese mit einer anderen Verbindungseinrichtung 110 und/oder anderen Schnittstelleneinrichtungen kombiniert werden.
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Eine entsprechende Alternative der Fahrwerkseinrichtung 101 mit kürzerem Radachsabstand RAA infolge einer Anpassung an einen in Längsrichtung kürzeren Wagenkasten 102 und/oder einen mit einer anderen Bestuhlung ausgestatteten Wagenkaste 102 und/oder ein anderes Fahrwerkskonzept (z. B. mit Enddrehgestellen) ist in 1 und 2 mit der gestrichelten Kontur 113 angedeutet.
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Bei dieser Ausführung (mit der linken Fahrwerkseinheit 103 und der Kontur 113 in 1 und 2) sind entsprechend kürzere Längsträger 111 vorgesehen, um den kürzeren vorgegebenen Radachsabstand realisieren zu können. Die beiden kurzen Längsträger weisen jeweils an ihren Enden in Längsrichtung jeweils eine Schnittstelleneinheit 107.1 auf, über welche die Längsträger starr und lösbar mittels Schraubenverbindungen mit den Hilfsrahmen 105 verbunden sind. Durch diese Gestaltung der Längsträger 111 als Verbindungseinrichtung 110 und der Schnittstelleneinrichtungen 107 wird eine im Wesentlichen vollständig starre Verbindung (also auch eine um die Höhenrichtung im Wesentlichen starre Verbindung) zwischen den Fahrwerkseinheiten 103, 113 hergestellt. Selbstverständlich können auch andere starre und lösbare Verbindungskonzepte, insbesondere beliebige formschlüssige und/oder reibschlüssige Verbindungen, verwendet werden. Es versteht sich, dass bei anderen Varianten auch zusätzlich wenigstens ein Querträger angeordnet werden kann, der besondere Vorteile hinsichtlich einer Fahrwerksversteifung ermöglicht.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Längsträger 111 als Profilträger aus Stahl ausgebildet und weisen geschlossene hohlkastenförmige Querschnittsprofile auf.
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Weiterhin sind die Hilfsrahmen 105 ringförmig geschlossen, mithin also in der Draufsicht entlang der Höhenrichtung (z-Achse) zu allen Seiten geschlossen. Ein solcher geschlossener Hilfsrahmen 105 bietet unter anderem den Vorteil, dass sich aufgrund der geschlossenen ringförmigen Struktur eine vergleichsweise steife Rahmenstruktur ergibt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Hilfsrahmen 105 aus Stahlprofilträgern zusammengesetzt, die wiederum aus ebenso geschlossenen hohlkastenförmigen Querschnittsprofilen oder beliebigen anderen Profilen mit offenem Profilquerschnitt ausgeführt sind.
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Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung die Hilfsrahmen 105 als einseitig offene bzw. U-förmige Rahmen, welche aus Stahlprofilträgern zusammengesetzt sind, ausgeführt sein können und mit ebenso geschlossenen hohlkastenförmigen oder offenen Querschnittsprofilen ausgeführt sein können. Diese einseitig offenen Hilfsrahmen bieten den Vorteil der Materialersparnis und Bauraumersparnis im Vergleich zu der geschlossenen Konfiguration. Vorzugsweise verläuft bei einer solchen alternativen Gestaltung die offene Seite des jeweiligen Hilfsrahmens 105 in Querrichtung der Fahrwerkseinrichtung 101 und ist der Verbindungseinrichtung 110 abgewandt. Es versteht sich im Übrigen, dass bei anderen Varianten der Erfindung wenigstens ein Hilfsrahmen 105 und/oder wenigstens ein Längsträger 111 und/oder wenigstens ein Querträger 112 nicht als Profilträger aus Stahl, sondern als Gusselement aus Grauguss und/oder als Gusselement oder Schmiedeelement aus Stahl, Aluminium oder anderen Metallen ausgebildet sein kann.
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Es wird im Folgenden kurz auf das Verfahren zum Herstellen der Fahrwerkseinrichtung 101 gemäß 2 eingegangen. Wie oben ausgeführt, erfolgt die Anordnung der Radeinheiten 104 in Längsrichtung des Wagenkastens in Abhängigkeit der Bestuhlung 102.1 mit ihrer Mehrzahl von Sitzen 102.4 für einen Wagenkasten 102, wodurch letztlich der Radachsabstand RAA der Radeinheiten 104 im geraden ebenen Gleis vorgegeben wird. Der montierte Zustand der Fahrwerkseinrichtung 101 wird daraufhin realisiert, indem aus einem vorhandenen Komponentensatz mit einer Vielzahl von Verbindungseinrichtungen 110 diejenige Verbindungseinrichtung 110 mit der Länge LLT ausgewählt wird, mit der die Fahrwerkseinrichtung 101 mit dem bei Stillstand im geraden ebenen Gleis vorgegebenen Radachsabstand RAA hergestellt werden kann. Alternativ kann natürlich auch eine auf den betreffenden Anwendungsfall abgestimmte Verbindungseinrichtung 110 gestaltet und hergestellt werden. Dabei werden die Längsträger 111 an ihren Enden jeweils über die oben beschriebenen Gelenkverbindungen mit den Hilfsrahmen 105 der Fahrwerkseinheiten 103 gekoppelt.
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Ein vorhandener Komponentensatz kann eine oder mehrere unterschiedliche Fahrwerkseinheiten 103 und mehrere unterschiedliche (insbesondere zumindest unterschiedlich lange) Verbindungseinrichtungen 110 umfassen. Die Nutzung eines solchen Komponentensatzes hat den Vorteil, dass die zugehörigen Komponenten einzeln aber gegebenenfalls auch schon in mehreren unterschiedlichen Kombinationen (bis hin zu allen möglichen Kombinationen) eine entsprechende Zulassung für den Betrieb auf bestimmten Strecken aufweisen können. Hierdurch vereinfacht sich der Designprozess des Fahrzeugs 100 und dessen nachfolgende Zulassung erheblich.
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Zweites Ausführungsbeispiel
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Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 3 und 4 eine weitere bevorzugte Ausführung der erfindungsgemäßen Fahrwerkseinrichtung 201 für das erfindungsgemäße Schienenfahrzeug 200 beschrieben. Die Fahrwerkseinrichtung 201 kann durch eine bevorzugte Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Fahrwerkseinrichtung 201 realisiert werden.
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Die Fahrwerkseinrichtung 201 entspricht dabei in ihrer grundsätzlichen Gestaltung und Funktionsweise der Fahrwerkseinrichtung 101 aus 1 und 2, sodass hier lediglich auf die Unterschiede eingegangen werden soll. Insbesondere sind identische Komponenten mit den identischen Bezugszeichen versehen, während gleichartige Komponenten mit um den Wert 100 erhöhten Bezugszeichen versehen sind. Sofern nachfolgend nichts Anderweitiges ausgeführt wird, wird hinsichtlich der Merkmale, Funktionen und Vorteile dieser Komponenten auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel verwiesen.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Wagenkasten 201 auf zwei Fahrwerkseinrichtungen 201 abgestützt, die sich im Hinblick auf ihre fahrdynamischen Eigenschaften wie konventionelle Drehgestelle verhalten, Die beiden Drehgestelle 201 sind wie schon bei dem ersten Ausführungsbeispiel in modularer Bauweise aufgebaut. Das Schienenfahrzeug 200 mit den Drehgestellen 201 eignet sich besonders für den Einsatz im Fernverkehr. Dementsprechend ist eine für diesen Anwendungsfall geeignete Bestuhlung 202.1 im Wagenkasten 202 vorgesehen.
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Dabei ist die Anordnung der Drehgestelle 201 entlang der Längsachse 101.1, und ihr Radachsabstand RAA im geraden, ebenen Gleis in üblicher Weise an die Wagenkastenlänge WKL des Wagenkastens 202 und an dessen Belastung (d.h. Summe aller Belastungen, die für die Auslegung der Drehgestelle anzusetzen bzw. zu berücksichtigen sind) angepasst. Jeweils ein Drehstell 201 ist einem der Wagenkastenenden WKE1, WKE2 zugeordnet. Die Radachse 104.3 des jeweiligen Drehgestells 201, die dem zugeordneten Wagenkastenende WKE1 bzw. WKE2 in der Längsrichtung am nächsten liegt, ist von diesem in Längsrichtung um einen Abstand WKA1 bzw. WKA2 beabstandet. Im vorliegenden Beispiel gilt WKA1 = WKA2 = WKA. Es versteht sich, dass bei anderen Varianten der Abstand WKA1 ungleich WKA2 sein.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt die Wagenkastenlänge WKL 16 m. Weiterhin beträgt der Radachsabstand RAA 12.5% der Wagenkastenlänge WKL bzw. ist der Abstand WKA 50% des Radachsabstands RAA bzw. beträgt der Abstand WKA 6.3% der Wagenkastenlänge WKL.
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Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten solcher Drehgestelle auch andere Verhältnisse RAA/WKL bzw. WKA/RAA bzw. WKA/WKL gewählt sein können. Bei diesen anderen Varianten eignen sich für den Radachsabstand RAA der Fahrwerkseinrichtung 5% bis 100%, vorzugsweise 10% bis 80%, weiter vorzugsweise 12% bis 67%, der Wagenkastenlänge des zugehörigen Wagenkastens bzw. für den Abstand WKA1 2% bis 70%, vorzugsweise 15% bis 60%, weiter vorzugsweise 25% bis 50%, des Radachsabstandes RAA bzw. für den Abstand WKA2 2% bis 70%, vorzugsweise 15% bis 60%, weiter vorzugsweise 25% bis 50%, des Radachsabstandes RAA bzw. für den Abstand WKA1 1% bis 50%, vorzugsweise 3% bis 35%, weiter vorzugsweise 5% bis 20%, der Wagenkastenlänge WKL bzw. für den Abstand WKA2 1% bis 50%, vorzugsweise 3% bis 35%, weiter vorzugsweise 5% bis 20%, der Wagenkastenlänge WKL. Vorteilhafterweise liegt der Radachsabstand dabei im Bereich von 1 m bis 10 m, während der Abstand vom zugeordneten Wagenkastenende im Bereich von 0,2 m bis 5 m und die Wagenkastenlänge im Bereich von 1 m bis 20 m liegt.
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Wie aus 3 ersichtlich ist, ist je eine Wiege 205.3 pro Drehgestell 201 zum Abstützen des Wagenkastens 202 vorgesehen, die über eine Sekundärfedereinrichtung 205.2 in der Höhenrichtung auf der Verbindungseinrichtung 210 des Drehgestells 201 abgestützt ist. Dabei ist die Wiege 205.3 an dem jeweiligen Drehgestell 201 in der Längsrichtung und in der Querrichtung im Wesentlichen zentral an einem Querträger 212 der Verbindungseinrichtung 210 des Drehgestells 201 angeordnet.
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Der Querträger 212 bildet mit den beiden Längsträgern 211 eine im Wesentlichen H-förmige Verbindungseinrichtung 210 (siehe 4). Der Querträger 212 ist dabei als schlanker Träger ausgebildet, der im Wesentlichen in der Querrichtung verläuft und starr (beispielsweise über Schweißverbindungen) in Querrichtung mit den Längsträgern 211 verbunden ist.
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Es versteht sich jedoch, dass der Querträger 212 des jeweiligen Drehgestells 201 bei anderen Varianten beispielsweise über Querträgerschnittstelleneinheiten einer Querträgerschnittstelleneinrichtung starr und lösbar mit den beiden Längsträgern 211 verbunden sein kann. Bei einer derartigen alternativen Variante kann die jeweilige Querträgerschnittstelleneinheit durch Schraubenverbindungen realisiert werden. Ebenso können weitere Verbindungskonzepte, insbesondere durch entsprechende formschlüssige und/oder reibschlüssige Verbindungen, verwendet werden, die eine entsprechende starre und eine lösbare Verbindung ermöglichen.
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Bei anderen Varianten kann auch vorgesehen sein, dass sich der Querträger 212 zusätzlich auch merklich in der Längsrichtung erstreckt (und so eine Schubverstrebung in der Horizontalebene bildet) und/oder mehr als ein Querträger vorgesehen ist.
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Um eine um die Höhenrichtung im Wesentlichen starre Verbindung zwischen den Fahrwerkseinheiten 103 herzustellen, umfasst die Schnittstelleneinrichtung 207 zwei Schnittstelleinheiten 207.1, über welche die Längsträger 211 an ihren Enden an dem jeweils zugeordneten Hilfsrahmen 105 lösbar und starr angebunden sind.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die beiden Längsträger 211 und der Querträger 212 in einer gemeinsamen Ebene (die parallel zu der Ebene ist, welche die Längsachse und die Querachse bilden) angeordnet. Bei anderen Varianten kann allerdings vorgesehen sein, dass die Längsträger 211 in einer anderen Ebene als der Querträger 212 angeordnet sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Längsträger 211 und der Querträger 212 als Profilträger aus Stahl ausgebildet und weisen geschlossene hohlkastenförmige Querschnittsprofile auf. Weiterhin sind die Hilfsrahmen 105 als einseitig offene bzw. U-förmige Rahmen, welche aus Stahlprofilträger zusammengesetzt sind, mit ebenso geschlossenen hohlkastenförmigen Querschnittsprofilen ausgeführt. Dabei verläuft die offene Seite des jeweiligen Hilfsrahmens 105 in Querrichtung des jeweiligen Drehgestells 201 und ist der Verbindungseinrichtung 210 abgewandt. Diese einseitig offenen Hilfsrahmen bieten den Vorteil der Materialersparnis und Bauraumersparnis im Vergleich zu der geschlossenen Konfiguration. Es versteht sich im Übrigen, dass bei anderen Varianten der Erfindung wenigstens ein Hilfsrahmen 105 und/oder wenigstens ein Längsträger 211 und/oder der Querträger 212 nicht als Profilträger aus Stahl, sondern als Gusselement aus Grauguss und/oder als Gusselement oder Schmiedeelement aus Stahl, Aluminium oder anderen Metallen ausgebildet ist. Es kann bei anderen Varianten auch vorgesehen sein, dass die gesamte Verbindungseinrichtung aus einem einzigen Gusselement besteht. Es versteht sich außerdem, dass bei anderen Varianten der Erfindung die Hilfsrahmen 105 ringförmig geschlossen sein können, mithin also in der Draufsicht entlang der Höhenrichtung zu allen Seiten geschlossen sind. Diese geschlossenen Hilfsrahmen bieten unter anderem den Vorteil, dass sich aufgrund der geschlossenen ringförmigen Struktur eine vergleichsweise steife Rahmenstruktur ergibt. Es wird im Folgenden kurz auf das Verfahren zum Herstellen der Drehgestelle 201 gemäß 3 und 4 eingegangen. Wie oben ausgeführt, wird die Anordnung der Fahrwerkseinheiten 103 und der Radachsabstand RAA der Drehgestelle 201 in Abhängigkeit der Wagenkastenlänge WKL des Wagenkastens 202 gewählt. Der montierte Zustand des jeweiligen Drehgestells 201 wird daraufhin realisiert, indem aus einer Vielzahl von vorhandenen Verbindungseinrichtungen 210 wiederum diejenige Verbindungseinrichtung 210 mit der Länge LLT ausgewählt wird, mit der das jeweilige Drehgestell 201 mit dem gewünschten Radachsabstand RAA hergestellt werden kann. Auch hier können die oben bereits im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Varianten und Vorteile in demselben Maße realisiert werden.
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Drittes Ausführungsbeispiel
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Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 5 und 6 eine weitere bevorzugte Ausführung der erfindungsgemäßen Fahrwerkseinrichtung 301 für das erfindungsgemäße Schienenfahrzeug 300 beschrieben. Die Fahrwerkseinrichtung 301 kann durch eine bevorzugte Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Fahrwerkseinrichtung 301 realisiert werden.
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Die Fahrwerkseinrichtung 301 entspricht dabei in ihrer grundsätzlichen Gestaltung und Funktionsweise der Fahrwerkseinrichtung 201 aus 3 und 4, sodass hier lediglich auf die Unterschiede eingegangen werden soll. Insbesondere sind identische Komponenten mit den identischen Bezugszeichen versehen, während gleichartige Komponenten mit um den Wert 100 erhöhten Bezugszeichen versehen sind. Sofern nachfolgend nichts Anderweitiges ausgeführt wird, wird hinsichtlich der Merkmale, Funktionen und Vorteile dieser Komponenten auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit dem ersten bzw. zweiten Ausführungsbeispiel verwiesen.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel verhält sich die Fahrwerkseinrichtung 301 im Hinblick auf ihre fahrdynamischen Eigenschaften wie ein konventionelles Jakobsdrehstell, das zwei Wagenkästen 302 abstützt. Die Fahrwerkseinrichtung 301 ist wie schon die vorherigen Ausführungsbeispiele aus den Komponenten eines modularen Baukastensystems aufgebaut. Es versteht sich, dass die nicht dargestellten Enden der Wagenkästen 302 jeweils ebenfalls auf einer beliebig gestalteten Fahrwerkseinrichtung abgestützt sein können. Hierbei kann es sich insbesondere um eine weitere Fahrwerkseinrichtung 301, also ein weiteres Jakobsdrehstell, oder um eine Fahrwerkseinrichtung 201 (also ein mithin Enddrehgestell) wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel handeln.
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Dabei stützt jede Fahrwerkseinheit 103 der Fahrwerkseinrichtung 301 den in Längsrichtung nächstgelegenen Wagenkasten 302 ab. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weisen die Wagenkästen 302 im Wesentlichen gleiche Wagenkastenlängen WKL und im Wesentlichen eine gleiche Anordnung einer Bestuhlung 302.1 auf. Der Abstand WKA2 zwischen einem zweiten Wagenkastenende WKE2 eines Wagenkastens 302 und einer zugehörigen nächstgelegenen Radachsachse 104.3 entspricht im Wesentlichen dem Abstand WKA1 zwischen einem ersten Wagenkastenende WKE1 des anderen Wagenkastens 302 und einer zugehörigen nächstgelegenen Radachse 104.3. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Ausführungen des Jakobsdrehgestells 301 dieser Abstand WKA1 bzw. WKA2 für die beiden Wagenkästen 302 unterschiedlich sein kann, solange das Ausdrehverhalten der Wagenkästen 302 um die Höhenrichtung nicht beeinträchtigt bzw. ein gewünschtes Ausdrehverhalten erzielt wird. Natürlich können bei alternativen Varianten auch die Wagenkastenlängen der beiden auf dem Jakobsdrehgestell 301 abgestützten Wagenkästen unterschiedlich sein.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt die Wagenkastenlänge WKL jedes der beiden Wagenkästen 10 m. Weiterhin beträgt der Radachsabstand RAA 25% der Wagenkastenlänge WKL bzw. beträgt der Abstand WKA 40% des Radachsabstands RAA bzw. ist der Abstand WKA 10% der Wagenkastenlänge. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten auch andere Verhältnisse RAA/WKL bzw. WKA/RAA bzw. WKA/WKL gewählt sein können. Bei diesen anderen Varianten eignen sich für den Radachsabstand RAA der Fahrwerkseinrichtung 5% bis 100%, vorzugsweise 10% bis 80%, weiter vorzugsweise 12% bis 67%, der Wagenkastenlänge des zugehörigen Wagenkastens bzw. für den Abstand WKA1 2% bis 70%, vorzugsweise 15% bis 60%, weiter vorzugsweise 25% bis 50%, des Radachsabstandes RAA bzw. für den Abstand WKA2 2% bis 70%, vorzugsweise 15% bis 60%, weiter vorzugsweise 25% bis 50%, des Radachsabstandes RAA bzw. für den Abstand WKA1 1% bis 50%, vorzugsweise 3% bis 35%, weiter vorzugsweise 5% bis 20%, der Wagenkastenlänge WKL bzw. für den Abstand WKA2 1% bis 50%, vorzugsweise 3% bis 35%, weiter vorzugsweise 5% bis 20%, der Wagenkastenlänge WKL. Vorteilhafterweise liegt der Radachsabstand dabei im Bereich von 1 m bis 10 m, während der Abstand vom zugeordneten Wagenkastenende im Bereich von 0,2 m bis 5 m und die Wagenkastenlänge im Bereich von 1 m bis 20 m liegt.
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Die Fahrwerkseinrichtung 301 eignet sich besonders für Schienenfahrzeuge im Fernverkehr. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten die Anordnung der Fahrwerkseinheiten 103 in Längsrichtung unterhalb der Wagenkästen 302 in Abhängigkeit der Innenausrüstung des Wagenkastens, insbesondere in Abhängigkeit der jeweiligen Bestuhlung des Wagenkastens 302, vorgenommen werden kann und das Jakobsdrehgestell derart gestaltet wird, dass sich dieses besonders für eine Anwendung für Niederflurschienenfahrzeuge im Nahverkehr, beispielsweise für Straßenbahnen oder eine S-Bahnen eignen kann. Die Gestaltung der Wagenkästen 302 kann dann ähnlich der Gestaltung der Wagenkästen 102 aus dem ersten Ausführungsbeispiel sein.
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Wie die 6 zeigt, verlaufen im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei schlanke Querträger 312 im Wesentlichen in Querrichtung und sind mit Endbereichen (betrachtet in Längsrichtung) der beiden Längsträger 311 starr über Schweißverbindungen in Querrichtung verbunden. Zusätzlich ist je ein Querträger 312 mit dem zugeordneten Hilfsrahmen 105 über die zugehörige Schnittstelleneinrichtung 307 lösbar und starr verbunden. Dazu umfasst die Schnittstelleinrichtung 307 einerseits zwei Schnittstelleinheiten 307.1, über welche die Längsträger 211 an ihren Enden mit dem zugeordneten Hilfsrahmen 105 lösbar und starr angebunden sind und andererseits eine Schnittstelleneinheit 307.2, über welche ein Querträger 312 mit dem zugeordneten Hilfsrahmen lösbar und starr angebunden ist.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel trägt somit die starre und lösbare Verbindung der Querträger 312 mit den Hilfsrahmen 105 mittels der Schnittstelleneinheit 307.2 zu der um die Höhenrichtung starren Verbindung zwischen den Fahrwerkseinheiten 103 bei. Durch diese Gestaltung der Verbindungseinrichtung 310, insbesondere durch die verhältnismäßig kurze Länge LLT der Längsträger 311 und die unmittelbare Anbindung der Querträger 312 an die Hilfsrahmen 105 mittels der Schnittstelleneinheiten 307.2, ergibt sich eine besonders vorteilhafte Gestaltung der Verbindungseinrichtung 310, die mechanisch nach Art eines geschlossenen starren Rahmens wirkt.
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Wie aus 5 ersichtlich ist, ist je eine Wiege 305.3 pro Fahrwerkseinheit 103 zum Abstützen des zugeordneten Wagenkastens 302 vorgesehen, wobei die jeweilige Wiege 305.3 wiederum über eine Sekundärfedereinrichtung 305.2 in der Höhenrichtung auf dem zugeordneten Hilfsrahmen 105 der zugeordneten Fahrwerkseinheit 103 abgestützt ist. Es versteht sich jedoch, dass die jeweilige Wiege und die jeweilige Sekundärfedereinrichtung bei anderen Varianten auch auf der Verbindungseinrichtung 310 abgestützt sein können. Dafür eignet sich besonders eine Abstützung auf dem jeweiligen Querträger 312.
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Insbesondere bei der vorliegenden Gestaltung als Jakobsdrehgestell 301 aber gerade auch bei der Gestaltung aus dem ersten Ausführungsbeispiel ist es möglich, für die Fahrwerkseinrichtung 301 bzw. 103 unterschiedliche Fahrwerkseinheiten 103 zu verwenden. Die Unterschiede können beliebig sein, beispielsweise können die Fahrwerkseinheiten 103 für unterschiedliche Radsatzlasten ausgelegt sein. Der Komponentensatz eines solchen Baukastensystems kann dann neben unterschiedlichen (meist unterschiedlich langen) Verbindungseinrichtungen 110, 210, 310 eine Reihe unterschiedlicher Fahrwerkseinheiten 103 umfassen.
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Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend ausschließlich anhand von bestimmten Schienenfahrzeugen für bestimmte Anwendungsbereiche im Nah- bzw. Fernverkehr beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung grundsätzlich für beliebige Schienenfahrzeuge für beliebige Einsatzzwecke zur Anwendung kommen kann. Dabei versteht es sich, dass das realisierte Baukastenprinzip besonders von Vorteil ist, wenn eine vorgegebene Gestaltung bzw. Ausrüstung des Wagenkastens eine entsprechende Anpassung des Fahrwerks erfordert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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