EP0857635A2 - Drehgestell eines Schienenfahrzeuges und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Drehgestell eines Schienenfahrzeuges und Verfahren zu dessen Herstellung Download PDF

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EP0857635A2
EP0857635A2 EP98890025A EP98890025A EP0857635A2 EP 0857635 A2 EP0857635 A2 EP 0857635A2 EP 98890025 A EP98890025 A EP 98890025A EP 98890025 A EP98890025 A EP 98890025A EP 0857635 A2 EP0857635 A2 EP 0857635A2
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EP
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welded
cross member
pipe sections
bogie
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Inventor
Friedrich Erlebach
Franz Peter Jegel
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Siemens AG Oesterreich
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Siemens SGP Verkehrstechnik GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
    • B61F5/50—Other details
    • B61F5/52—Bogie frames

Definitions

  • the invention relates to a bogie of a rail vehicle, whose frame consists of two cranked side members in box construction and consists of two tubular cross members and where the side members each consist of top flange, bottom flange, inner and outer web plate.
  • Bogies with such frames can be found both on trailers as well as towing vehicles - being an engine and a mostly carry axle-riding gear - use. You are too suitable for bogies with tilting technology. For all applications are small dimensions, low weight and highest Rigidity and long life required.
  • connection zone is the side member and crossbeam, which usually coincides with a crank, particularly vulnerable.
  • the frame of a bogie to improve so that it meets all these requirements, with the lowest possible manufacturing costs.
  • this is achieved by connecting the Cross member to the longitudinal member of the tubular cross member an intersection with both web plates and the top flange forms what the web plates the outer diameter of the cross member corresponding cutouts starting from the upper edge and the upper chord has an interruption.
  • the tubular Cross member made of two outer pipe sections and a middle one axially offset pipe section, the outer pipe sections and the cut the middle pipe section one after the other (Claim 2).
  • the cross section can be connected to the top flange of the side member of the tubes forming the cross member enlarged and thus the rigidity can be further increased without room for the additional Losing assemblies. Even more: their accommodation is facilitated by the offset. So can a wheel disc brake and possibly the drive motor on the middle one Pipe piece are better supported.
  • the transmission of force and moment is also longitudinal secured between the offset pipe sections.
  • step a) first welded the inner web plate a counter weld is possible. It’s like that accounted for the fact that the cross member into the inner Web plate enters a greater torque than in the outer. Because the top chord is interrupted by the cross member and is welded on first, the weld is also from accessible inside.
  • step a) only the outer pipe sections welded to a side member and only after completion of the side members the middle pipe section are connected (claim 6). That simplifies the manipulation when welding and results in a higher Accuracy of the finished frame.
  • the longitudinal beam 1 consists ( Figure 6) of several, a box forming sheets: an upper flange 8 in the middle part 5 a continuation 9 in the ascending part 6, a vertical inner web plate 10, a vertical outer web plate 11 and a lower flange 12.
  • a reinforcing plate 13 (FIG. 4) can also be provided be.
  • the cross member 3 connects the two longitudinal members 1, 2. It exists from a middle pipe section 16 and on both sides of it subsequent outer pipe sections 15.
  • the pipe sections 15, 16 are offset from each other and penetrate each other lengthways Generative 17.
  • the horizontal and vertical axis offset is designated with 21 and such that the center distance 23 of the middle pipe sections 16 of the cross member 3.4 is larger than that Center distance 22 of the outer pipe sections 15.
  • the pipe sections 15, 16 along the generatrix 17 is one or the other cut out another piece of pipe along the generatrix and along the generatrix 17 from the outside and possibly also welded to the other from the inside. Doing so will improve the beveled End of the middle pipe section 16 the accessibility.
  • the ends of the pipe sections 15, 16 in the area of this connection can be hermetically sealed by means of welded-on cover pieces 18, 19 be closed.
  • the outer tube piece 15 forms one at its outer end Pipe head 20 which is welded to the side member 1.
  • To penetrates the tube head 20 both web plates 10, 11 and Upper chord 8.9, which is interrupted at the point of penetration is. The penetration is thus in the pressure zone as the bending beam shifted to longitudinal beams.
  • Both to the The longitudinal beams 1, 2 and the cross beams 3, 4 are a large number welded by ears, consoles and other connecting parts. These are not identified in detail.
  • the upper chord plates 8.9 are welded on. Because the circular Cutout 30 to the upper edge 31 is open, the Top flange cut from tube head 20. This intersection the upper chord 8 closes on the one hand and the continuation on the other of the top chord 9.
  • the weld seams 36, 37 (FIG. 6) are placed. Then the connection of the upper chord plates 8.9 to the pipe head 20 welded, inside and outside. This results in that in FIG. 4 visible weld seams 38, 39 which run along the generatrix of the Pipe head 20 run. Since the lower flange 12 has not yet been installed , the internal weld beads 38 can also be placed will. This creates a particularly rigid three-dimensional Connection between side member 1 and cross member 3. Finally the lower flange 12 is welded on. Since the lower flange 12 the web plates 10.11 protrude laterally, are the two Weld seams 41.42 can be welded easily from the outside.
  • the two longitudinal beams 1, 2 can be used independently welded together from each other with the outer tube pieces of the cross member 3 be manipulation relatively easy is. Only then are the two longitudinal beams 1, 2 together connected by the middle pipe section 16 to the two outer Pipe pieces 15, which are already welded to their side members are in turn welded. This happens by connection along the generatrix 17 and then by Welding the cover pieces 18, 19. This way, overall a very stiff and light frame made that then suitable for different types of bogies is.

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Abstract

Das Drehgestell eines Schienenfahrzeuges hat einen Rahmen, der aus zwei gekröpften Längsträgern (1,2) in Kastenbauweise und aus zwei rohrförmigen Querträgern (3,4) besteht. Um höchste Steifigkeit mit guter Schweißbarkeit zu vereinen, bilden zum Anschluß der Querträger (3,4) an die Längsträger (1,2) jeweils ein rohrförmiger Teil (20) des Querträgers (3,4,) mit beiden Stegblechen (10,11) und dem Obergurt (8,9) eine Verschneidung, wozu die Stegbleche (10,11) dem Aussendurchmesser des rohrförmigen Teiles (20) entsprechende von der Oberkante (31) ausgehende Ausschnitte (30) und der Obergurt (8,9) eine Unterbrechung aufweist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung handelt von einem Drehgestell eines Schienenfahrzeuges, dessen Rahmen aus zwei gekröpften Längsträgern in Kastenbauweise und aus zwei rohrförmigen Querträgern besteht und wobei der Längsträger jeweils aus Obergurt, Untergurt, innerem und äusserem Stegblech besteht.
Drehgestelle mit derartigen Rahmen finden sowohl bei Anhängern als auch bei Zugfahrzeugen - wobei sie einen Motor und ein meist achsreitendes Getriebe tragen - Verwendung. Sie sind auch für Drehgestelle mit Neigetechnik geeignet. Bei allen Anwendungen werden heute geringe Baumaße, geringes Gewicht und höchste Steifigkeit bei langer Lebensdauer gefordert.
Die geringen Baumaße werden nicht nur vom gesamten Drehgestell gefordert, sondern in noch viel höherem Maße von dessen Rahmen, da dieser viele Elemente aufnehmen muß: den Antrieb im Fall von Triebdrehgestellen, gegebenenfalls die zusätzlichen Baugruppen der Neigetechnik; weiters sind Federkissen, Stoßdämpfer, Wankstabilisatoren, Bremsen (oft auch Schienenbremsen) und deren Betätigungselemente unterzubringen.
Bei diesen Anforderungen ist die Verbindungszone von Längsträger und Querträger, die meist mit einer Kröpfung zusammenfällt, besonders anfällig. Dort treten im Längsträger Spannungsspitzen auf, verstärkt noch durch vom Querträger eingetragene Momente, von denen das innere Stegblech einen höheren Anteil aufnehmen muß als das äussere. Aber gerade in dieser Zone höchster Spannungen ist auch die Zugänglichkeit beim Schweissen und damit die Güte der Schweißnähte kritisch.
Gattungsgemäße Drehgestelle sind in den EP 189 382 A2, EP 287 161 A1 und EP 387 744 A2 beschrieben. Alle diese Veröffentlichungen zeigen einen Rahmen entsprechend dem Oberbegriff, die erste ist für Neigetechnik bestimmt.
Es ist somit Ziel der Erfindung, den Rahmen eines Drehgestelles so zu verbessern, daß er allen diesen Anforderungen entspricht, mit möglichst geringen Herstellungskosten.
Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß zum Anschluß der Querträger an die Längsträger jeweils der rohrförmige Querträger mit beiden Stegblechen und dem Obergurt eine Verschneidung bildet, wozu die Stegbleche dem Aussendurchmesser des Querträgers entsprechende von der Oberkante ausgehende Ausschnitte und der Obergurt eine Unterbrechung aufweist.
Es wird also nicht wie bisher der Querträger zwischen Ober- und Untergurt mit den Stegblechen verschweißt, sondern auch mit dem Obergurt. Dadurch wird die Zugzone des Längsträgers nicht vom Querträger geschwächt und die Krafteinleitung vom Querträger zum Längsträger erfolgt über eine viel längere Verschneidungslinie, die zudem noch dreidimensional verläuft. Die Verschneidungslinie ist Voraussetzung für eine Schweißnaht. Der Obergurt wird durch die Verbindung mit dem Querträger in der Druckzone sogar noch zusätzlich versteift, was dessen Beulfestigkeit erhöht. Zu alledem kommt die viel bessere Zugänglichkeit und damit erreichbare höhere Güte der Schweißnähte.
In einer bevorzugten Ausführungsform besteht der rohrförmige Querträger aus zwei äusseren Rohrstücken und einem mittleren achsversetzten Rohrstück, wobei die äusseren Rohrstücke und das mittlere Rohrstück einander nach Erzeugenden schneiden (Anspruch 2). Durch die Versetzung, zusammen mit der besonderen Verbindung mit dem Obergurt des Längsträgers kann der Querschnitt der den Querträger bildenden Rohre vergrößert und damit die Steifigkeit weiter erhöht werden, ohne Raum für die zusätzlichen Baugruppen zu verlieren. Mehr noch: deren Unterbringung wird durch den Versatz erleichtert. So kann eine Radscheibenbremse und gegebenenfalls der Antriebsmotor auf dem mittleren Rohrstück besser abgestützt werden. Durch die Verschneidung längs Erzeugenden ist auch die Kraft- und Momentenübertragung zwischen den versetzten Rohrstücken gesichert.
Diese Vorteile werden noch vergrößert, wenn die Achsversetzung des mittleren Rohrstückes gegenüber den äusseren Rohrstücken aufwärts vorwärts bzw rückwärts ist, sodaß die Abstände der mittleren Rohrstücke in Fahrtrichtung größer als die der äusseren Rohrstücke sind (Anspruch 3). Es wird Raum für die Abstützung des Drehzapfens und/oder der Neigemechanik gewonnen.
Schließlich ist es vorteilhaft, wenn die Enden der äusseren Rohrstücke und des inneren Rohrstückes verschlossen sind (Anspruch 4). Dadurch wird nicht nur die Festigkeit erhöht, sondern auch besser Korrosionsschutz und Reinigung möglich.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Verschweissen der rohrförmigen Querträger eines Drehgestelles mit dessen kastenförmigen Längsträgern, das in den folgenden Arbeitsschritten besteht (Anspruch 5):
  • a) Das innere Stegblech wird auf den Querträger aufgefädelt und sodann innen und aussen mit diesem verschweißt,
  • b) Das äussere Stegblech wird auf den Querträger aufgefädelt und sodann mit diesem verschweißt,
  • c) Die beiden an den Querträger anschließenden Teile des Obergurtes werden angelegt und mit den Stegblechen und dem Querträger verschweißt,
  • d) Der Untergurt wird mit den Stegblechen verschweißt.
    • Dadurch, daß gemäß Schritt a) zuerst das innere Stegblech verschweißt wird, ist eine Gegenschweißung möglich. So ist auch der Tatsache Rechnung getragen, daß der Querträger in das innere Stegblech ein größeres Drehmoment eintragt, als in das äussere. Weil der Obergurt durch den Querträger unterbrochen ist und zuerst angeschweißt wird, ist die Schweißnaht auch von innen zugänglich.
    Vorzugsweise wird das Verfahren so geführt, daß in Schritt a) nur die äusseren Rohrstücke mit einem Längsträger verschweißt werden und erst nach Fertigstellung der Längsträger diese über das mittlere Rohrstück verbunden werden (Anspruch 6). Das vereinfacht die Manipulation beim Schweißen und ergibt eine höhere Genauigkeit des fertigen Rahmens.
    In Weiterbildung und unter Ausnützung der von dem erfindungsgemäßen Verfahren eröffneten Möglichkeiten, wird die Schweissverbindung von innerem Stegblech und Querträger und von Obergurt und Querträger von innen und aussen vorgenommen (Anspruch 7). So können die Schweißnähte dort am stärksten ausgebildet werden, wo die Kräfte am größten sind.
    Im folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen beschrieben und erläutert. Es stellen dar:
    Fig.1:
    Eine Draufsicht auf den Rahmen des erfindungsgemäßen Drehgestelles,
    Fig.2:
    Eine Seitenansicht desselben Rahmens,
    Fig.3:
    Eine Ansicht desselben Rahmens nach III in Fig.2, wobei die Längsträger weggelassen sind,
    Fig.4:
    Detail IV der Figur 2 im Mittenschnitt, vergrößert,
    Fig.5:
    Schnitt nach V-V in Fig.4, und
    Fig.6:
    Schnitt nach VI-VI in Fig.4.
    In den Figuren 1 und 2 sind die beiden Längsträger summarisch mit 1 und 2 und die beiden Querträger mit 3 und 4 bezeichnet. Da beide im wesentlichen gleich sind, wird im folgenden nur mehr der Längsträger 1 und der Querträger 3 beschrieben. Der Längsträger 1 ist doppelt gekröpft, wobei an einen tiefliegenden Mittelteil 5 beiderseits aufsteigende Teile 6 und an diese wieder hochgelegene Endteile 7 anschließen. Diese Teile 5,6,7 gehen über Kröpfungen ineinander über.
    Der Längsträger 1 besteht (Figur 6) aus mehreren, einen Kasten bildenden Blechen: einem Obergurt 8 im mittleren Teil 5 mit einer Fortsetzung 9 im aufsteigenden Teil 6, einem vertikalen inneren Stegblech 10, einem vertikalen äusseren Stegblech 11 und einem Untergurt 12. Im Bereich des Anschlusses des Querträgers 3 kann noch ein Verstärkungsblech 13 (Figur 4) vorgesehen sein.
    Der Querträger 3 verbindet die beiden Längsträger 1,2. Er besteht aus einem mittleren Rohrstück 16 und beiderseits daran anschließenden äußerem Rohrstücken 15. Die Rohrstücke 15,16 sind gegeneinander versetzt und durchdringen einander längs Erzeugenden 17. Der horizontale und vertikale Achsversatz ist mit 21 bezeichnet und dergestalt, daß der Achsabstand 23 der mittleren Rohrstücke 16 der Querträger 3,4 größer ist als der Achsabstand 22 der äußeren Rohrstücke 15. Bei der Verschneidung der Rohrstücke 15,16 längs der Erzeugenden 17 ist das eine oder andere Rohrstück entlang der Erzeugenden ausgeschnitten und entlang der Erzeugenden 17 von außen und gegebenenfalls auch von innen mit dem anderen verschweißt. Dabei verbessern die abgeschrägten Enden des mittleren Rohrstückes 16 die Zugänglichkeit. Die Enden der Rohrstücke 15,16 im Bereich dieser Verbindung können mittels aufgeschweißter Deckelstücke 18,19 hermetisch verschlossen werden.
    Das äußere Rohrstück 15 bildet an seinem äußeren Ende einen Rohrkopf 20, der mit dem Längsträger 1 verschweißt ist. Dazu durchdringt der Rohrkopf 20 beide Stegbleche 10,11 und den Obergurt 8,9, der an der Stelle der Durchdringung unterbrochen ist. Die Durchdringung ist somit in die Druckzone des als Biegeträger zu denkenden Längsträger verlagert. Sowohl an die Längsträger 1,2 als auch an die Querträger 3,4 sind eine Vielzahl von Ohren, Konsolen und anderen Anschlußteilen angeschweißt. Diese sind im einzelnen nicht bezeichnet.
    Nun wird der Zusammenbau des Rahmens anhand der Figuren 4,5 und 6 beschrieben, wobei die Besonderheiten des erfindungsgemäßen Schweißverfahrens deutlich werden. Die Stegbleche 10,11 sind ebene, aber entsprechend der Seitenansicht (Figur 2) zugeschnittene Bleche mit kreisförmigen Ausschnitten 30, die an der Oberkante 31 der Stegbleche offen sind. In diese kreisförmigen Ausschnitte 30 passen die Rohrköpfe 20 der Querträger 3,4. Zuerst wird das innere Stegblech 10 über den Rohrkopf 20 geschoben und sodann rundum innen und außen verschweißt (Figur 5). So entstehen die innere (32) und die äußere (33) Schweißraupe. Gegebenenfalls ist noch ein Verstärkungsblech 13 in die Schweißung einbezogen. Sodann wird das äußere Stegblech 11 auf den Rohrkopf 20 geschoben und ebenso verschweißt, die so entstehenden Schweißraupen 34,35 sind in Figur 5 zu sehen.
    Nun werden die Obergurtbleche 8,9 angeschweißt. Da der kreisförmige Ausschnitt 30 zur Oberkante 31 hin offen ist, wird der Obergurt vom Rohrkopf 20 geschnitten. An diese Verschneidung schließt einerseits der Obergurt 8 und andererseits die Fortsetzung des Obergurtes 9 an. Zur Verbindung mit den Stegblechen 10,11 werden die Schweißnähte 36,37 (Figur 6) gelegt. Sodann wird die Verbindung der Obergurtbleche 8,9 mit dem Rohrkopf 20 geschweißt, von innen und außen. Das ergibt die in Figur 4 sichtbaren Schweißnähte 38,39, die entlang Erzeugenden des Rohrkopfes 20 verlaufen. Da der Untergurt 12 noch nicht montiert ist, können auch die innenliegenden Schweißraupen 38 gelegt werden. So entsteht eine besonders steife dreidimensionale Verbindung zwischen Längsträger 1 und Querträger 3. Schließlich wird noch der Untergurt 12 aufgeschweißt. Da der Untergurt 12 die Stegbleche 10,11 seitlich überragt, sind die beiden Schweißnähte 41,42 problemlos von außen zu schweißen.
    Auf diese Weise können die beiden Längsträger 1,2 unabhängig voneinander mit den äusseren Rohrstücken der Querträger 3 zusammengeschweißt werden, wobei die Manipulation relativ einfach ist. Erst dann werden die beiden Längsträger 1,2 miteinander verbunden, indem das mittlere Rohrstück 16 mit den beiden äußeren Rohrstücken 15, die bereits mit ihrem Längsträger verschweißt sind, ihrerseits verschweißt werden. Das geschieht durch Verbindung entlang der Erzeugenden 17 und sodann durch Aufschweißen der Deckelstücke 18,19. Auf diese Weise wird insgesamt ein sehr steifer und leichter Rahmen hergestellt, der dann für Drehgestelle der verschiedensten Bauarten geeignet ist.

    Claims (7)

    1. Drehgestell eines Schienenfahrzeuges, dessen Rahmen aus zwei gekröpften Längsträgern (1,2) in Kastenbauweise und aus zwei rohrförmigen Querträgern (3,4) besteht, wobei die Längsträger jeweils aus Obergurt (8), Untergurt (12), innerem und äusserem Stegblech (10,11) bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß zum Anschluß der Querträger (3,4) an die Längsträger (1,2) jeweils ein rohrförmiger Teil (20) des Querträgers (3,4,) mit beiden Stegblechen (10,11) und dem Obergurt (8,9) eine Verschneidung bildet, wozu die Stegbleche (10,11) dem Aussendurchmesser des rohrförmigen Teiles (20) entsprechende von der Oberkante (31) ausgehende Ausschnitte (30) und der Obergurt (8,9) eine Unterbrechung aufweist.
    2. Drehgestell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Querträger (3,4) aus zwei äusseren Rohrstücken (15) und einem mittleren achsversetzten Rohrstück (16) besteht, wobei die äusseren Rohrstücke (15) und das mittlere Rohrstück (16) entlang Erzeugenden (17) verschnitten sind.
    3. Drehgestell nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Achsversatz (21) des mittleren Rohrstückes (16) gegenüber den äusseren Rohrstücken (15) aufwärts vorwärts bzw rückwärts ist, sodaß die Abstände (23) der mittleren Rohrstücke (16) in Fahrtrichtung größer als die Abstände (22) der äusseren Rohrstücke (15) sind.
    4. Drehgestell nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des mittleren Rohrstückes (16) durch Deckelstücke (18) verschlossen sind.
    5. Verfahren zum Verschweissen der rohrförmigen Querträger (3,4) eines Drehgestelles mit den kastenförmigen Längsträgern (1,2), gekennzeichnet durch die Aufeinanderfolge der Arbeitsschritte:
      a) Das innere Stegblech (10) wird auf den Querträger (3;20) aufgeschoben und sodann innen und aussen mit diesem verschweißt (32,33),
      b) Das äussere Stegblech (11) wird auf den Querträger (3;20) aufgeschoben und sodann innen und aussen mit diesem verschweißt (34,35),
      c) Die beiden an den Querträger (3) anschließenden Teile des Obergurtes (8,9) werden angelegt und mit den Stegblechen (10,11) und dem Querträger (3;20) verschweißt,
      d) Der Untergurt (12) wird mit den Stegblechen (10,11) verschweißt.
    6. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt a) nur die äusseren Rohrstücke (15) mit einem Längsträger (1,2) verschweißt werden und erst nach Fertigstellung der Längsträger diese über das mittlere Rohrstück (16) verbunden werden.
    7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschweissungen von innerem Stegblech (10) und Querträger (3;20) und von Obergurt (8,9) und Querträger (3;20) von innen und aussen vorgenommen werden (32,33,38,39 ).
    EP98890025A 1997-02-11 1998-02-02 Drehgestell eines Schienenfahrzeuges und Verfahren zu dessen Herstellung Expired - Lifetime EP0857635B1 (de)

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    EP0857635A3 EP0857635A3 (de) 1999-07-28
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