EP3119658B1

EP3119658B1 - Drehgestellrahmen

Info

Publication number: EP3119658B1
Application number: EP15709627.2A
Authority: EP
Inventors: Markus Hubmann; Radovan Seifried
Original assignee: Siemens AG Oesterreich
Current assignee: Siemens Mobility GmbH
Priority date: 2014-03-19
Filing date: 2015-02-25
Publication date: 2018-09-26
Anticipated expiration: 2035-02-25
Also published as: EP3119658A1; CN106103234A; US20170096150A1; AT515583A1; WO2015139926A1; US10207721B2; CN106103234B

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft einen Drehgestellrahmen für ein Schienenfahrzeug, umfassend zwei als offenes oder geschlossenes Hohlprofil ausgeführte Längsträger und zumindest einen Querträger, wobei das Hohlprofil des Längsträgers durch Wandelemente gebildet ist, welche eine bestimmte Dicke aufweisen.
Die Erfindung ist sowohl auf Drehgestellrahmen mit innengelagertem Drehgestell, wo also im montierten Zustand die Räder des Schienenfahrzeugs außerhalb der Längsträger angeordnet sind, als auch auf außen gelagerte Drehgestelle anwendbar.

Stand der Technik

Die Kräfteübertragung in einem Drehgestell zwischen den verschiedenen Funktionseinheiten, wie Antrieb oder Bremse, übernimmt der Drehgestellrahmen. Speziell bei Drehgestellen für Hochgeschwindigkeitszüge ist eine hohe Längs- und Diagonalsteifigkeit des Drehgestellrahmens für die Radsätze betriebsnotwendig. Durch die betrieblich bedingte hohe Beanspruchung und die nötige Betriebssicherheit wird der Drehgestellrahmen mit hohem Material- und Fertigungsaufwand hergestellt. Daraus ergibt sich neben hohen Kosten in technischer Hinsicht ein hohes Gewicht des Drehgestellrahmens.
Um den hohen Beanspruchungen des Drehgestellrahmens gerecht zu werden, werden zu deren Herstellung offene oder geschlossene Hohlprofile verwendet, die aus miteinander verschweißten Blechen gefertigt sind. Die Schweißnähte sind im Betrieb grundsätzlich hohen Belastungen ausgesetzt.
Bei geschlossenen Hohlprofilen ist die Herstellung einer Schweißnahtgegenlage auf der Seite der Schweißnahtwurzel aufgrund fehlender Zugänglichkeit nicht mehr möglich, daher kann die Schweißnaht nicht mit den gleichen Kräften belastet werden wie eine mit Gegenlage hergestellte. In diesem Fall müssen die Blechstärken erhöht werden, um die Schweißnähte in Folge dicker und daher auch kräftiger ausführen zu können. Alternativ kann der Längsträger mit einem Deckel ausgeführt werden, wodurch es möglich ist, im Inneren die Schweißnähte zu schweißen. Nachteilig an der Methode sind ein deutlich erhöhter Fertigungsaufwand durch die längere Schweißzeit, ein erhöhter Manipulations-Aufwand und zusätzlich benötigte Deckelteile. In Summe erhöhen sich das Gewicht des Drehgestellrahmens und der Fertigungsaufwand.
Das Dokument US-A-700992 zeigt einen Drehgestellrahmen für Schienenfahrzeuge.

Darstellung der Erfindung

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Drehgestellrahmen für ein Schienenfahrzeug, umfassend zwei als offenes oder geschlossenes Hohlprofil ausgeführte Längsträger und zumindest einen Querträger, wobei das Hohlprofil des Längsträgers durch Wandelemente gebildet ist, welche eine bestimmte Dicke aufweisen, zur Verfügung zu stellen, welcher gegenüber den bekannten, oben beschriebenen Drehgestellrahmen weniger Gewicht hat beziehungsweise einen geringeren Fertigungsaufwand und somit geringere Fertigungskosten bedeutet.
Diese Aufgabe wird durch einen Drehgestellrahmen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen definiert.
Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Längsträger im Bereich der Befestigung des zumindest einen Querträgers jeweils ein Wandelement mit zumindest einem Bereich mit reduzierter Dicke aufweisen. Die reduzierte Dicke kann realisiert sein, indem das Wandelement an besagter Stelle eine Ausfräsung aufweist.
Dabei kann ein Wandelement nur einen durchgehenden Bereich mit reduzierter Dicke aufweisen. Oder ein Wandelement könnte auch mehrere getrennte Bereiche mit reduzierter Dicke aufweisen.
In der Regel weisen die Wandelemente eine konstante Dicke auf, sodass im Bereich mit reduzierter Dicke das Wandelement eine reduzierte Dicke im Vergleich mit dem restlichen Wandelement aufweist. Dabei ist es vorstellbar, dass im Bereich mit reduzierter Dicke die Dicke konstant bis auf einen Randbereich ist, wobei der Randbereich als Übergang von der Dicke des restlichen Wandelements auf die Dicke des Bereichs mit reduzierter Dicke eine Abschrägung aufweist.
Insbesondere kann vorgesehen werden, dass die Dicke des Wandelementes im Bereich mit reduzierter Dicke (ausgenommen der Randbereich des Bereichs reduzierter Dicke) maximal 90% der Dicke des Wandelementes außerhalb des Bereiches mit reduzierter Dicke beträgt, vorzugsweise im Bereich von 10-90% liegt, insbesondere im Bereich von 30-70%.
Unter "Bereich der Befestigung des zumindest einen Querträgers" wird der Abschnitt des Längsträgers verstanden, an dem der Querträger angreift, sowie der davon eingeschlossene Teil. Es kann aber auch der diesem Abschnitt unmittelbar umliegende Teil des Längsträgers verstanden werden, also beispielsweise der Teil des Längsträgers, der dem Querträger näher liegt als den Enden des Längsträgers, der Mitte des Längsträgers oder einem anderen Querträger. Durch den Bereich mit reduzierter Dicke mindert sich die Verformung im Bereich der Schweißnähte und somit werden die Belastungen in den Schweißnähten reduziert. Dies führt dazu, dass das Gewicht reduziert werden kann und auch keine Deckel nötig sind, wodurch der Fertigungsaufwand sinkt.
Insbesondere kann vorgesehen werden, dass die Längsträger jeweils auf einer dem zumindest einen Querträger zugewandten Seite ein als innenliegender Steg ausgebildetes Wandelement mit einer Innenseite aufweisen, an welcher Innenseite zumindest ein Bereich mit reduzierter Dicke vorgesehen ist. Es wird somit an der Stelle der Anbindung des Querträgers die Dicke auf der dem Querträger abgewandten Seite des innenliegenden Stegs reduziert, was besonders die Verformung im Bereich jener Schweißnähte reduziert, die dem Bereich mit reduzierter Dicke am nächsten sind.
Weiters kann vorgesehen werden, dass die Längsträger jeweils ein als außenliegender Steg ausgebildetes Wandelement mit einer Innenseite aufweisen, welches einem dem zumindest einen Querträger zugewandten innenliegenden Steg gegenüberliegt und an welcher Innenseite zumindest ein Bereich mit reduzierter Dicke angeordnet ist. Dadurch ändert sich die Verformungseigenschaft des Längsträgers, was zu einer Reduzierung der Verformung im Bereich jener Schweißnähte führt, die dem Bereich mit reduzierter Dicke am nächsten sind. In der Regel wird es sowohl am innenliegenden, als auch am außenliegenden Steg des Längsträgers einen - insbesondere deckungsgleichen - Bereich mit reduzierter Dicke geben.
Die Stege des Längsträgers können so ausgebildet sein, dass um den Bereich reduzierter Dicke zumindest teilweise ein Rand verbleibt, der 10-30% der Höhe des Stegs umfasst. So können die Stege an deren Oberseite, zum Obergurt des Längsträgers hin, einen solchen Rand aufweisen, und/oder an deren Unterseite, zum Untergurt des Längsträgers hin, einen solchen Rand aufweisen. Dann würden die Schweißnähte zwischen Steg und Obergurt und/oder zwischen Steg und Untergurt entlastet werden.
Die Längsträger umfassen zumindest ein Anschlusselement, welches als Anschluss für den zumindest einen Querträger dient und welches zumindest ein Wandelement mit einem Bereich mit reduzierter Dicke aufweist. Dadurch kann die Verformung im Übergang vom Längsträger auf den Querträger und auch die Auslastung der Schweißnähte zwischen dem innenliegenden Steg des Längsträgers und dem Anschlusselement (Kastenprofil) und/oder zwischen dem Anschlusselement und der Anschlussplatte und/oder den Wandelementen des Hohlprofils des Längsträgers besonders gut gesteuert werden. Der Begriff "Anschlusselement" bezeichnet dabei das Element, welches sich zwischen Querträger und restlichem Längsträger befindet und welches den Anschluss für den Querträger bildet.
Das Anschlusselement ist als Kastenprofil mit zwei als Anschlussstege ausgebildeten Wandelementen sowie einem, die beiden Anschlussstege verbindenden, als Obergurt ausgebildeten Wandelement und einem, ebenfalls die beiden Anschlussstege verbindenden, als Untergurt ausgebildeten Wandelement ausgeführt, wobei die Anschlussstege sowie der Obergurt und der Untergurt orthogonal auf eine dem zumindest einen Querträger zugewandte Seite des Längsträgers stehen und in Betriebsposition der Obergurt oben und der Untergurt unten angeordnet ist. Der Begriff "Kastenprofil" bezeichnet dabei ein geschlossenes Hohlprofil, das vier Wandelemente umfasst, wobei jedoch keines der Wandelemente parallel zu einem anderen Wandelement ausgerichtet sein muss und die Wandelemente auch Krümmungen aufweisen können. Unter orthogonal wird verstanden, dass die Anschlussstege, sowie der Obergurt als auch der Untergurt an den Oberflächen Ebenen ausbildet, welche parallel zu der Längsachse des Querträgers sind. Unter Anschlussstegen werden die Seitenteile, unter Obergurt der Oberteil und unter Untergurt der Unterteil des Kastenprofils verstanden.
Eine Ausführungsform des Drehgestellrahmens sieht vor, dass der Anschlusssteg zumindest einen Bereich mit reduzierter Dicke aufweist, wodurch die Auslastung in jenen Schweißnähten, die dem Bereich mit reduzierter Dicke am nächsten sind, reduziert werden kann.
Eine Ausführungsform des Drehgestellrahmens sieht vor, dass der Anschlusssteg einen Rand gleicher Breite um den zumindest einen Bereich mit reduzierter Dicke umfasst.
Der Bereich reduzierter Dicke liegt somit zentral im jeweiligen Wandelement, was eine gleichmäßige Kraftverteilung im Wandelement bedingt. Wenn der Rand schmal ist im Vergleich zu den Abmessungen des Bereichs reduzierter Dicke, trägt dies vermehrt zur Gewichteinsparung bei. Zum Beispiel kann vorgesehen sein, dass der Rand 10 bis 30%, insbesondere um 20%, der Oberfläche der Innenseite der Anschlussstege umfasst.
Insbesondere kann vorgesehen werden, dass der zumindest eine Bereich mit reduzierter Dicke auf einer Außenseite des Anschlusssteges vorgesehen ist. Da die Außenseite leicht zugänglich ist, stellt dies eine besonders einfache und trotzdem effektive Möglichkeit dar.
Generell (sowohl für den Längsträger selbst als auch für sein Anschlusselement) wird der Bereich mit reduzierter Dicke in der Regel am Einzelteil, also am einzelnen Wandelement, hergestellt, insbesondere ausgefräst (und dann werden erst die Einzelteile miteinander verschweißt). Der Bereich mit reduzierter Dicke wird dabei auf der gleichen Seite wie die Schweißnaht-Fase hergestellt, wodurch ein Umspannen des Wandelements zwischen der Herstellung das Bereichs mit reduzierter Dicke und der Schweißnaht-Fasen entfallen kann. Im Falle von im Wesentlichen rechteckigen Wandelementen wird die Form des Bereichs mit reduzierter Dicke - in der Ebene des Wandelements gesehen - ebenfalls meist im Wesentlichen rechteckig sein.
Eine Ausführungsform des Drehgestellrahmens sieht vor, dass beim Anschlusselement der Bereich mit reduzierter Dicke 20-90%, insbesondere 40-80% der Oberfläche der Außenseite entspricht.
Eine Ausführungsform des Drehgestellrahmens sieht vor, dass der Obergurt des Anschlusselements zumindest einen Bereich mit reduzierter Dicke aufweist. Dies bietet eine Reduzierung der Auslastung jener Schweißnähte im oberen Bereich, die dem Bereich mit reduzierter Dicke am nächsten liegen.
Eine Ausführungsform davon sieht vor, dass der zumindest eine Bereich mit reduzierter Dicke auf einer Außenseite des Obergurts des Anschlusselements vorgesehen ist. Da die Außenseite leicht zugänglich ist, stellt dies eine besonders einfache und trotzdem effektive Möglichkeit dar. Auch hier gilt, dass der Bereich mit reduzierter Dicke in der Regel am Einzelteil auf der gleichen Seite wie die Schweißnaht-Fase hergestellt wird, wodurch ein Umspannen des Wandelements zwischen der Herstellung das Bereichs mit reduzierter Dicke und der Schweißnaht-Fasen entfallen kann.
Die Stabilität wird noch weiter erhöht, wenn der Obergurt des Anschlusselements plan mit einem Obergurt des Längsträgers abschließt, insbesondere einteilig mit ihm ausgeführt ist.
Weiters sieht eine Ausführungsform des Drehgestellrahmens vor, dass der Untergurt des Anschlusselements plan mit einem Untergurt des Längsträgers abschließt, insbesondere einteilig mit ihm ausgeführt ist, was ebenfalls zu einer Erhöhung der Stabilität führt.
Eine Ausführungsform des Drehgestellrahmens sieht vor, dass der zumindest eine Bereich mit reduzierter Dicke des Obergurts des Anschlusselements lediglich einen Bereich seitlich, in Blickrichtung orthogonal auf den Obergurt, der Längsachse des zumindest einen Querträgers umfasst. Diese besondere Geometrie ist einfach zu realisieren und reduziert effektiv die Auslastung in den Schweißnähten, die dem Bereich mit reduzierter Dicke am nächsten liegen.
Der Bereich kann sich an der dem anderen Querträger zugewandten Seite der Achse befinden oder auf der anderen Seite. Es ist es auch möglich, dass der Bereich mit reduzierter Dicke über einen Großteil der Breite des Querträgers verläuft, insbesondere symmetrisch zur Längsachse des Querträgers.
Eine Ausführungsform des Drehgestellrahmens sieht vor, dass die Länge des Bereiches mit reduzierter Dicke an der Innenseite des innenliegenden Steges und/oder des außenliegenden Stegs des Längsträgers dem 0,5 bis 2,5-fachen Durchmesser des Querträgers entspricht.
Die Länge des Bereiches mit reduzierter Dicke kann aber in beiden Fällen auch außerhalb des 0,5 bis 2,5-fachen Durchmessers des Querträgers liegen.
Eine Ausführungsform des Drehgestellrahmens sieht vor, dass zumindest eine Anschlussplatte zwischen Querträger und Anschlusselement diese verbindend angeordnet ist, welche das Anschlusselement zumindest teilweise verschließt und welche einen Durchbruch in Verbindungsrichtung zwischen Anschlusselement und Querträger aufweist. Dabei wird mittels dieser Anschlussplatte die Stabilität erhöht, andererseits kann durch eine Änderung der Plattensteifigkeit, beispielsweise durch Variation des Durchbruchs in Größe und Form oder durch Ausfräsungen, die Auslastung in den Schweißnähten gesteuert, insbesondere reduziert werden.

Kurzbeschreibung der Figuren

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im nachfolgenden Teil der Beschreibung auf die Figuren Bezug genommen, aus der weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung zu entnehmen sind. Es zeigen:

Fig. 1: die Oberansicht eines Drehgestellrahmens
Fig. 2: eine Schnittansicht gemäß Schnittlinie A-A in Fig. 1 durch ein Anschlusselement
Fig. 3: die Schnittansicht gemäß Schnittlinie C-C in Fig. 1
Fig. 4: eine Schnittansicht gemäß Schnittlinie B-B in Fig. 3
Fig. 5: eine Schnittansicht gemäß Schnittlinie A-A in Fig. 1 durch ein Anschlusselement einer alternativen Ausführungsvariante.

Ausführung der Erfindung

In Fig. 1 ist ein Drehgestellrahmen dargestellt, der zwei Längsträger 1 und zwei Querträger 3 umfasst. Die Querträger 3 stellen dabei eine Verbindung der beiden Längsträger 1 dar, sie sind parallel zur Querrichtung 4. Die Längsträger 1 sind in Fig. 1 parallel zu einer Fahrtrichtung 2 ausgerichtet. Im mittleren Bereich sind sie nach unten gekröpft (Fig. 3).
Zwischen den Längsträgern 1 und den Querträgern 3 ist jeweils ein Anschlusselement 12 angeordnet, welches den restlichen Teil des Längsträgers mit dem jeweiligen Querträger 3 verbindet. Das Anschlusselement 12 umfasst in dieser Ausführungsvariante (dargestellt in Fig. 2) vier ebene, zueinander orthogonal ausgerichtete Wandelemente 7, welche einen geschlossenen Rahmen bilden. Sie sind miteinander verschweißt und weisen außen je eine Schweißnaht zwischen zwei Wandelementen 7 auf. Allerdings kann das Anschlusselement 12 auch aus mehr oder weniger Wandelementen gebildet sein.
Die Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht gemäß Schnittlinie A-A in Fig. 1, welche durch das Anschlusselement 12 verläuft. Das Anschlusselement 12 weist zwei Wandelemente 7 auf, welche als Anschlussstege 13 ausgebildet sind, sowie jeweils ein Wandelement 7, welches als Obergurt 15 des Anschlusselementes 12 und als Untergurt 17 des Anschlusselementes 12 ausgebildet ist. Dabei weisen sowohl die beiden Anschlussstege 13, als auch der Obergurt 15 einen Bereich 6 mit reduzierter Dicke auf. Der Bereich 6 mit reduzierter Dicke der Anschlussstege 13 umfasst die gesamte Außenseite 14 der Anschlussstege 13 bis auf einen Rand 21.
Der Übergang vom Rand 21, also von der Dicke 5 außerhalb eines Bereichs 6, auf die Dicke innerhalb des Bereichs 6 hat die Form eines Viertelkreisbogens und wird hier mit einem Kugelfräser, zum Beispiel mit einem Radius von 10 mm, gefräst. Die Länge und Breite des Bereichs 6 mit reduzierter Dicke hängt vom gegebenen Bauraum ab, in der Regel ist es günstig, wenn der Rand zu jenen Schweißnähten bzw. Rändern der Wandelemente 7, die entlastet werden sollen, möglichst schmal ist. Dies gilt für alle in den Figuren gezeigten Bereiche 6.
Die verbleibende Dicke des Wandelements 7 in Fig. 2 bzw. der Anschlussstege 13 und des Obergurts 15 im Bereich 6 mit reduzierter Dicke ist 6 mm, die Dickenreduzierung der ursprünglichen Dicke 5 des Wandelements 7 bzw. der Anschlussstege 13 und des Obergurts 15 beträgt etwa 10 mm, die ursprüngliche Dicke 5 des Wandelements also etwa 16 mm. Die Dicke des Wandelements 7 im Bereich 6 mit reduzierter Dicke entspricht somit etwa 38% der ursprünglichen Dicke 5 des Wandelements 7 bzw. der Dicke außerhalb des Bereichs 6.
Der Bereich 6 mit reduzierter Dicke an der Außenseite 20 des Obergurts 15 des Anschlusselements weist lediglich einen Bereich seitlich, in Blickrichtung orthogonal auf den Obergurt 15, der Längsachse des zumindest einen Querträgers 3 auf, und zwar an jener Seite, die dem anderen Querträger 3 zugewandt ist. Die Fläche des Bereichs 6 entspricht dabei etwa 20% der Außenfläche des Obergurts 15. Die Schweißnaht zwischen Obergurt 15 und Anschlussplatte 22 ist in dem Bereich hoch ausgelastet. Mit der Reduzierung der Dicke des Obergurts 15 wird dieser Bereich weicher gemacht, die Biegung in der Schweißnahtwurzel wird dadurch verringert und die Auslastung der Schweißnaht fällt ab.
Um den Bereich 6 jedes Anschlussstegs 13 herum befindet sich ein Rand 21 mit gleicher Breite, sodass der Bereich 6 mit reduzierter Dicke etwa 80% der Oberfläche der Außenseite 14 entspricht. Somit befindet sich ein Rand 21 an der Oberseite des Anschlussstegs 13 zum Obergurt 15 hin, sodass die Schweißnaht zwischen Anschlusssteg 13 und Obergurt 15 entlastet wird. Ein Rand 21 befindet sich auch an der Unterseite des Anschlussstegs 13 zum Untergurt 17 hin, sodass die Schweißnaht zwischen Anschlusssteg 13 und Untergurt 17 entlastet wird. Durch den Rand 21 zwischen Anschlusssteg 13 und dem innenliegenden Steg 8 des Längsträgers 1 reicht der Bereich 6 auch nahe an den Steg 8 heran, sodass die Schweißnaht zwischen Anschlusssteg 13 und Steg 8 entlastet wird. Durch den Rand 21 zwischen Anschlusssteg 13 und der Anschlussplatte 22 reicht der Bereich 6 auch nahe an den die Anschlussplatte 22 heran, sodass die Schweißnaht zwischen Anschlusssteg 13 und Anschlussplatte 22 8 entlastet wird.
Die benachbart zum Anschlusselement 12 angeordnete Anschlussplatte 22 (Fig. 1) weist einen Durchbruch 23 auf (Fig. 2). Dieser Durchbruch ist in der in Fig. 2 abgebildeten Ausführungsvariante rund ausgebildet, da der Querträger 3 einen runden Querschnitt hat (kreisrundes Hohlprofil, siehe strichlierte Darstellung in Fig. 1). Es ist jedoch auch vorstellbar, dass der Durchbruch jede andere Form annimmt, vorstellbar sind auch Formen, welche auf der Seite des Längsträgers 1 eine andere Form oder Größe haben als auf der Seite des Querträgers 3, um einen optimalen Übergang von Längsträger 1 auf den Querträger 3 zu gewährleisten.
Die Anschlussstege 13 bilden mit dem Obergurt 15 und dem Untergurt 17 ein Kastenprofil. Dieses ist in diesem Beispiel dadurch gebildet, dass die beiden Anschlussstege 13 sowie der Obergurt 15 und der Untergurt 17 zueinander parallel angeordnet sind, wobei die Anschlusselemente 13 in Betriebsposition vertikal und der Obergurt 15 und der Untergurt 17 horizontal angeordnet sind. Jeder Anschlusssteg 13 ist orthogonal zu sowohl dem Obergurt 15 als auch dem Untergurt 17 angeordnet. Das Kastenprofil kann jedoch auch aus Wandelementen ausgebildet sein, welche nicht parallel zueinander stehen.
In Fig. 5 ist der Schnitt durch eine alternative Ausführungsvariante des Anschlusselementes 12 gemäß Schnittlinie A-A in Fig. 1 abgebildet. Die beiden ebenen Anschlussstege 13 stehen dabei, im Gegensatz zu der Ausführungsvariante aus Fig. 2, nicht parallel aufeinander, ein Anschlusssteg 13 steht normal auf sowohl Obergurt 15 als auch Untergurt 17, der andere Anschlusssteg 13 steht auf keinen der beiden normal. Der - hier ebene - Untergurt 17 kann waagrecht in der Ebene des Drehgestellrahmens angeordnet sein (Fig. 2) oder mit einer Neigung, welche dem Verlauf der Kröpfung des Längsträgers 1 an der Stelle des Anschlusselementes 12 entspricht (Fig. 5), der Obergurt 15 in Fig. 5 folgt dem Verlauf der Kröpfung des Längsträgers 1 bzw. dem Verlauf des Obergurts 16 des Längsträgers 1. Der eine Krümmung aufweisende Obergurt 15 ist abschnittsweise parallel zum Untergurt 17 angeordnet.
Nur der linke Anschlusssteg 13 und der Obergurt 15 in Fig. 5 haben jeweils einen Bereich 6 mit reduzierter Wanddicke. Im Bereich 6 am linken Anschlusssteg 13 verbleiben etwa 40% der ursprünglichen Wanddicke des Anschlussstegs 13, der Bereich 6 nimmt einen Großteil der Höhe des Anschlussstegs 13 ein. Der Rand 21 um den Bereich 6 ist dabei etwa nur so hoch wie die Schweißnahtfase 24. Der Bereich 6 am Obergurt 15 ist an der Außenseite nahe dem linken Anschlusssteg 13 vorgesehen und weist ebenfalls etwa 40% der ursprünglichen Wanddicke des restlichen Obergurts 15 auf. Der Bereich 6 am Obergurt 15 nimmt aber nur rund ein Sechstel der Breite (von links unten nach rechts oben gemessen) des Obergurts 15 ein. Die Tiefe des Bereichs 6 (normal zur Zeichenebene gemessen) könnte gleich der Breite sein, sodass sich eine im Wesentlichen quadratische Form des Bereichs 6 am Obergurt 15 ergibt und ein Rand 21 (mit ähnlicher Breite wie beim Anschlusssteg 13) auch zum innenliegenden Steg 8 des Längsträgers 1 verbleibt.
Da der Bereich 6 des linken Anschlusselements 13 nahe an die Oberseite des Anschlusselements 13 heranreicht, wird dadurch die Schweißnaht zwischen Anschlusselement 13 und Obergurt 15, welche durch die Schweißnahtfase 24 festgelegt ist, entlastet. Ebenso wird durch das Heranreichen des Bereichs 6 des Obergurts 15 nahe an die Oberseite des Anschlusselements 13 eine Entlastung dieser Schweißnaht erzielt.
Es könnten aber in Fig. 5 auch beide Anschlussstege 13 und/oder der Untergurt 17 einen oder mehrere Bereiche 6 mit reduzierter Wanddicke haben.
Die Längsträger 1 sind als offenes oder geschlossenes Hohlprofil ausgeführt und aus Wandelementen 7 aufgebaut (Fig. 1,3,4). Dabei bildet jeweils ein Wandelement 7 jedes Längsträgers 1 einen innenliegenden Steg 8 und eines einen außenliegenden Steg 9 aus. Der innenliegende Steg 8 weist eine Innenseite 10 und der außenliegende Steg 9 eine Innenseite 11 auf. Sowohl die Innenseite 10 als auch die Innenseite 11 weisen einen Bereich 6 mit reduzierter Dicke auf (Fig. 3, 4).
Der Bereich 6 mit reduzierter Dicke sowohl der Innenseite 10 des innenliegenden Steges 8 als auch der Innenseite 11 des außenliegenden Steges 9 ist länglich ausgeführt und erstreckt sich dabei in Längsrichtung des Längsträgers 1. Er folgt dem Verlauf der Kröpfung. Er weist den gleichen Abstand zu sowohl dem Obergurt 16 als auch dem Untergurt 18 auf. Die Begrenzung des Bereichs 6 in Längsrichtung verläuft dabei parallel zu Obergurt 16 und Untergurt 18 und in Querrichtung normal auf den Obergurt 16 und den Untergurt 18. Der Verlauf des Bereichs 6 in Querrichtung muss aber nicht normal zu Ober- oder Untergurt 16, 18 sein.
Die Bereiche 6 mit reduzierter Dicke der Innenseite 10 des innenliegenden Steges 8 und der Innenseite 11 des außenliegenden Steges 9 sind zueinander deckungsgleich ausgeführt. Die Länge der Bereiche 6 - längs den Längsträgern 1 gemessen - betragen in der Regel das 0,5 bis 2,5-fache des Durchmessers des Querträgers 3. In diesem Beispiel ist der Bereich 6 ca. 290 mm lang, der Durchmesser des Rohres des Querträgers 3 beträgt ca. 190 mm. Somit beträgt die Länge des Bereichs 6 in diesem Beispiel etwa das 1,5-fache des Durchmessers des Querträgers 3. Das Verhältnis von Länge des Bereichs 6 zum Durchmesser des Querträgers 3 kann aber auch grösser oder kleiner als das 0,5 bis 2,5-fache sein.
In Fig. 4 sind am Längsträger 1 sechs Schweißnähte eingezeichnet, mit deren Hilfe sowohl der Obergurt 16, als auch der Untergurt 18 am innenliegenden Steg 8 und am außenlegenden Steg 9 befestigt sind. Dabei ist der Obergurt 16 jeweils mit einer außenliegenden Schweißnaht an dem innenliegenden Steg 8 und dem außenliegenden Steg 9 befestigt und der Untergurt 18 jeweils mit sowohl einer innenliegenden als auch einer außenliegenden Schweißnaht an dem innenliegenden Steg 8 und dem außenlegenden Steg 9 befestigt.
Um den Bereich 6 mit reduzierter Dicke der Stege 8, 9 weisen diese einen Rand 21 auf, der 10 bis 30%, hier etwa 20%, der Höhe (in Fig. 4 in senkrechter Richtung verlaufend) der Innenseite der Stege 8, 9 umfasst. Ein Rand 21 befindet sich zwischen Bereich 6 und der Oberseite des Stegs 8, 9, zum Obergurt 16 des Längsträgers 1 hin, ein Rand 21 befindet sich an der Unterseite des Stegs 8, 9, zum Untergurt 18 des Längsträgers 1 hin. Somit verbleiben etwa 60% der Höhe des Stegs 8, 9 für den Bereich 6 mit reduzierter Dicke. Da jeweils die Schweißnähte zwischen der Oberseite des Stegs 8, 9 und dem Obergurt 16 sowie zwischen der Unterseite des Stegs 8, 9 und dem Untergurt 18 in unmittelbarer Nähe zum Bereich 6 liegen, werden diese durch den Bereich 6 entlastet.
Die Stege 8, 9 weisen in diesem Beispiel eine Dicke 5 von 14 mm auf, in den Bereichen 6 mit reduzierter Dicke ist diese Dicke auf 7 mm reduziert, sodass die Dicke der Stege 8, 9 im Bereich 6 mit reduzierter Dicke 50% der Dicke der Stege 8, 9 außerhalb des Bereiches 6 mit reduzierter Dicke beträgt. Selbstverständlich kann das Dickenverhältnis für die Stege 8, 9 von Längsträgern 1 bei anderen Ausführungsbeispielen von 50% abweichen, vorzugsweise im Bereich von 30-70% liegen.

BEZUGSZEICHENLISTE

1: Längsträger
2: Fahrtrichtung
3: Querträger
4: Querrichtung
5: Dicke
6: Bereich mit reduzierter Dicke
7: Wandelemente
8: innenliegender Steg des Längsträgers
9: außenliegender Steg des Längsträgers
10: Innenseite des innenliegenden Steges
11: Innenseite des außenliegenden Steges
12: Anschlusselement
13: Anschlusssteg
14: Außenseite des Anschlusssteges
15: Obergurt des Anschlusselementes
16: Obergurt des Längsträgers
17: Untergurt des Anschlusselementes
18: Untergurt des Längsträgers
19: Längsachse des Querträgers
20: Außenseite des Obergurts des Anschlusselements
21: Rand um Bereich reduzierter Dicke
22: Anschlussplatte
23: Durchbruch
24: Schweißnahtfase

Claims

Drehgestellrahmen für ein Schienenfahrzeug, umfassend zwei als offenes oder geschlossenes Hohlprofil ausgeführte Längsträger (1) und zumindest einen Querträger (3), wobei das Hohlprofil des Längsträgers durch Wandelemente (7) gebildet ist, welche eine bestimmte Dicke (5) aufweisen, wobei die Längsträger (1) im Bereich der Befestigung des zumindest einen Querträgers (3) jeweils ein Wandelement (7) mit zumindest einem Bereich (6) mit reduzierter Dicke aufweisen, und wobei die Längsträger (1) jeweils zumindest ein Anschlusselement (12) umfassen, welches als Anschluss für den zumindest einen Querträger (3) dient und welches das zumindest eine Wandelement (7) mit dem Bereich (6) mit reduzierter Dicke aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (12) als Kastenprofil mit zwei als Anschlussstege (13) ausgebildeten Wandelementen (7) sowie einem, die beiden Anschlussstege (13) verbindenden, als Obergurt (15) ausgebildeten Wandelement (7) und einem, ebenfalls die beiden Anschlussstege (13) verbindenden, als Untergurt (17) ausgebildeten Wandelement (7) ausgeführt ist, wobei die Anschlussstege (13) sowie der Obergurt (15) und der Untergurt (17) orthogonal auf eine dem zumindest einen Querträger (3) zugewandte Seite des Längsträgers (1) stehen und in Betriebsposition der Obergurt (15) oben und der Untergurt (17) unten angeordnet ist.
Drehgestellrahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Wandelementes im Bereich mit reduzierter Dicke maximal 90% der Dicke des Wandelementes außerhalb des Bereiches mit reduzierter Dicke beträgt, vorzugsweise im Bereich von 10-90% liegt, insbesondere im Bereich von 30-70%.
Drehgestellrahmen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsträger (1) jeweils auf einer dem zumindest einen Querträger (3) zugewandten Seite ein als innenliegender Steg (8) ausgebildetes Wandelement (7) mit einer Innenseite (10) aufweisen, an welcher Innenseite (10) zumindest ein Bereich (6) mit reduzierter Dicke vorgesehen ist.
Drehgestellrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsträger (1) jeweils ein als außenliegender Steg (9) ausgebildetes Wandelement (7) mit einer Innenseite (11) aufweisen, welches einem dem zumindest einen Querträger (3) zugewandten innenliegenden Steg (8) gegenüberliegt und an welcher Innenseite (11) zumindest ein Bereich (6) mit reduzierter Dicke angeordnet ist.
Drehgestellrahmen nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass um den Bereich (6) reduzierter Dicke zumindest teilweise ein Rand (21) verbleibt, der 10-30% der Höhe des Stegs (8, 9) umfasst.
Drehgestellrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlusssteg (13) zumindest einen Bereich (6) mit reduzierter Dicke aufweist.
Drehgestellrahmen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlusssteg (13) einen Rand (21) gleicher Breite um den zumindest einen Bereich (6) mit reduzierter Dicke umfasst.
Drehgestellrahmen nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Bereich (6) mit reduzierter Dicke auf einer Außenseite (14) des Anschlusssteges (13) vorgesehen ist.
Drehgestellrahmen nach einem der Ansprüche 6-8, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (6) mit reduzierter Dicke 20-90%, insbesondere 40-80% der Oberfläche der Außenseite (14) entspricht.
Drehgestellrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Obergurt (15) zumindest einen Bereich (6) mit reduzierter Dicke aufweist.
Drehgestellrahmen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Bereich (6) mit reduzierter Dicke auf einer Außenseite (20) des Obergurts (15) des Anschlusselements (12) vorgesehen ist.
Drehgestellrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Obergurt (15) des Anschlusselements (12) plan mit einem Obergurt (16) des Längsträgers (1) abschließt, insbesondere einteilig mit ihm ausgeführt ist.
Drehgestellrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Untergurt (17) des Anschlusselements (12) plan mit einem Untergurt (18) des Längsträgers (1) abschließt, insbesondere einteilig mit ihm ausgeführt ist.
Drehgestellrahmen nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Bereich (6) mit reduzierter Dicke des Obergurts (15) des Anschlusselements (12) lediglich einen Bereich seitlich, in Blickrichtung orthogonal auf den Obergurt (15), der Längsachse (19) des zumindest einen Querträgers (3) umfasst.
Drehgestellrahmen nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Bereiches (6) mit reduzierter Dicke an der Innenseite (10, 11) dem 0,5 bis 2,5-fachen Durchmesser des Querträgers (3) entspricht.
Drehgestellrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Anschlussplatte (22) zwischen Querträger (3) und Anschlusselement (12) diese verbindend angeordnet ist, welche das Anschlusselement (12) zumindest teilweise verschließt und welche einen Durchbruch (23) in Verbindungsrichtung zwischen Anschlusselement (12) und Querträger (3) aufweist.