AT518916A1

AT518916A1 - Fahrwerk für ein Schienenfahrzeug

Info

Publication number: AT518916A1
Application number: ATA50652/2016A
Authority: AT
Inventors: Hoffmann Thilo; Zekoll Michael
Original assignee: Siemens Ag Oesterreich
Priority date: 2016-07-19
Filing date: 2016-07-19
Publication date: 2018-02-15
Also published as: EP3272614A1; EP3272614B1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Fahrwerk für ein Schienenfahrzeug, wobei zumindest ein Antriebsmotor (2) und zumindest ein Getriebe (3), zumindest ein Fahrwerksrahmen (1) sowie zumindest ein erster Radsatz (12) angeordnet sind. Um vorteilhafte Konstruktionsbedingungen zu schaffen, wird vorgeschlagen, dass der zumindest eine Antriebsmotor (2) und das zumindest eine Getriebe (3) beweglich gegenüber dem zumindest einen Fahrwerksrahmen (1) sowie gegenüber dem zumindest ersten Radsatz (12) an den zumindest einen Fahrwerksrahmen (1) sowie an den zumindest ersten Radsatz (12) gekoppelt sind. Dadurch wird eine vorteilhafte Beweglichkeit des ersten Radsatzes (12) gegenüber dem Antriebsmotor (2) und dem Getriebe (3) sowie gegenüber dem Fahrwerksrahmen (1) erzielt.

Description

Fahrwerk für ein Schienenfahrzeug

Die Erfindung betrifft ein Fahrwerk für ein Schienenfahrzeug, mit zumindest einem Antriebsmotor und zumindest einem Getriebe, mit zumindest einem Fahrwerksrahmen sowie mit zumindest einem ersten Radsatz.

Aus dem Stand der Technik sind Fahrwerke mit unterschiedlichen Antriebs- und Getriebeaufhängungen bekannt.

Die EP 0 235 644 Bl offenbart ein Fahrwerk mit einem gegen eine Radsatzwelle gelagerten und über eine Anlenkeinrichtung mit einem Fahrwerksrahmen verbundenen Antriebsmotor.

Weiterhin beschreibt das US 4,046,080 das Prinzip des „Wegmann-Fahrwerks", bei dem ein Antriebsmotor auf einem Querträger gelagert ist. Über eine Taumelscheibe erfolgt eine Teilabstützung des Antriebsmotors an einem Getriebe. Zwischen dem Antriebsmotor, dem Getriebe und dem Querträger ist ein Stützlenker angeordnet.

Ferner weisen beispielsweise Fahrzeuge, die in Stadtverkehr 6/13 (58. Jahrgang) beschrieben werden, Antriebsmotor-Getriebe-Einheiten auf, die über elastische Lager mit Fahrwerksrahmen verbunden sind und sich über

Getriebehohlwellen und Abtriebskupplungen auf Radsatzwellen abstützen.

Die AT 514023 Al offenbart ein Fahrwerk für ein Schienenfahrzeug, in dem eine Antriebseinheit über Federvorrichtungen mit elastischen Körpern gelagert ist. Die Antriebseinheit ist mit einer Radsatzwelle gekoppelt. Weiterhin beschreibt die WO 2009/056415 Al ein Drehgestell mit einer Motoreinheit, die über drei Befestigungspunkte querelastisch mit einem Drehgestellrahmen verbunden ist. Ein achsreitendes Getriebe ist auf einer Radsatzwelle angeordnet und über eine Getriebe-Drehmomentstütze sowie ein Kupplung mit der Motoreinheit verbunden.

Die genannten Ansätze weisen in den bekannten Formen den Nachteil einer eingeschränkten Beweglichkeit der Radsatzwellen bzw. Radsätze und der Antriebsmotoren bzw. Antriebseinheiten in Abhängigkeit von Gleisgeometrie, Bogenradien, Gleislagefehlern etc. auf. Dadurch ergeben sich eine hohe Belastung der Radsätze sowie ausgeprägter Verschleiß an den Rädern, ein hohes Fahrgeräuschniveau und eine starke Übertragung von Belastungen von den Radsätzen über Antriebseinheiten auf den Fahrwerksrahmen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Fahrwerk anzugeben.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst mit einem Fahrwerk der eingangs genannten Art, bei dem der zumindest eine Antriebsmotor und das zumindest eine Getriebe beweglich gegenüber dem zumindest einen Fahrwerksrahmen sowie gegenüber dem zumindest ersten Radsatz an den zumindest einen Fahrwerksrahmen sowie an den zumindest ersten Radsatz gekoppelt sind.

Dadurch wird eine vorteilhafte Beweglichkeit des ersten Radsatzes sowohl gegenüber dem Antriebsmotor und dem Getriebe als auch gegenüber dem Fahrwerksrahmen erzielt. Insbesondere werden Lenkvorgänge des ersten Radsatzes erleichtert.

Folglich werden die mechanische Belastung von Radsätzen sowie der Verschleiß von Rädern reduziert und das

Fahrgeräuschniveau gesenkt. Weiterhin wird die Belastung des Fahrwerksrahmens aufgrund von dem ersten Radsatz über das Getriebe und den Antriebsmotor übertragener Kräfte vermindert. Günstig ist es, wenn der zumindest eine Antriebsmotor und das zumindest eine Getriebe über ein erstes Aufhängeelement und ein zweites Aufhängeelement elastisch mit dem zumindest einen Fahrwerksrahmen verbunden sind.

Aufgrund des Einsatzes des ersten Aufhängeelements und des zweiten Aufhängeelements, die beispielsweise als Zugstäbe ausgebildet sein können, wird die Einleitung von Drehmomenten in den Fahrwerksrahmen reduziert und somit eine Reduktion dessen Biege- und Torsionsbeanspruchung erzielt. Der Fahrwerksrahmen kann folglich flach, kompakt und materialsparend ausgeführt werden.

Der Einsatz des ersten Aufhängeelements und des zweiten Aufhängeelements ermöglicht darüber hinaus einen Distanzausgleich zwischen dem Antriebsmotor und dem Getriebe einerseits sowie dem Fahrwerksrahmen andererseits. Dadurch ergibt sich eine günstige Flexibilität hinsichtlich der Auswahl von Abmessungen und Einbaulagen des Antriebsmotors und des Getriebes.

Weiterhin wird aufgrund der elastischen Anbindung des Antriebsmotors und des Getriebes an den Fahrwerksrahmen eine vorteilhafte dynamische Entkopplung des Fahrwerksrahmens erreicht.

Eine bevorzugte Lösung ergibt sich, wenn das erste Aufhängeelement und das zweite Aufhängeelement als faserverstärkte Gummielemente ausgeführt sind.

Durch diese Maßnahme werden im Vergleich zu einer Ausführung des ersten Aufhängeelements und des zweiten Aufhängeelements in einem kompakten Werkstoff eine Gewichtsreduktion sowie eine Zunahme der Festigkeit erzielt.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung erhält man, wenn der zumindest eine Antriebsmotor und das zumindest eine Getriebe über eine Getriebehohlwelle und eine Abtriebskupplung elastisch mit dem zumindest ersten Radsatz verbunden sind.

Die Getriebehohlwelle und die Abtriebskupplung können beispielsweise um eine Radsatzwelle angeordnet werden. In Kombination mit der Anbindung des Antriebsmotors und des Getriebes über das erste Aufhängeelement und das zweite Aufhängeelement wird dadurch eine besonders kompakte Ausführung erzielt.

Aufgrund der elastischen Verbindung der Abtriebskupplung mit der Radsatzwelle wird weiterhin eine vorteilhafte dynamische Entkopplung des Antriebsmotors und des Getriebes von dem ersten Radsatz bewirkt und nicht gefederte Massen werden reduziert.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von

Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen beispielhaft:

Fig. 1: Eine Draufsicht auf einen Ausschnitt einer beispielhaften Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Fahrwerks, wobei ein Antriebsmotor und ein Getriebe gelenkig mit einem Querträger verbunden sind und das Getriebe sich an einer Radsatzwelle abstützt, und

Fig. 2: Eine Seitenansicht eines Ausschnitts eines

Querträgers einer beispielhaften Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Fahrwerks, wobei ein erstes Aufhängeelement und ein zweites Aufhängeelement für die Verbindung eines Antriebsmotors und eines Getriebes mit dem Querträger gezeigt werden.

Ein in Fig. 1 in Draufsicht dargestellter Ausschnitt einer beispielhaften Variante eines erfindungsgemäßen Fahrwerks umfasst einen Fahrwerksrahmen 1, einen quer liegenden Antriebsmotor 2, ein Getriebe 3, einen Querträger 4, einen ersten Längsträger 5, einen zweiten Längsträger 6, sowie eine erste Primärfeder 7 und eine zweite Primärfeder 8. Das Fahrwerk weist einen ersten Radsatz 12 sowie einen nicht dargestellten, konstruktiv und hinsichtlich seiner Anbindung an den Fahrwerksrahmen 1 gleich dem ersten Radsatz 12 ausgebildeten zweiten Radsatz auf.

Erfindungsgemäß sind auch Fahrwerke mit drei Radsätzen (z.B. für Lokomotiven) vorstellbar.

Der erste Radsatz 12 umfasst ein erstes Rad 9, ein zweites Rad 10 sowie eine Radsatzwelle 11. Das Fahrwerk weist eine Innenlagerung auf, d.h. das erste Rad 9 und das zweite Rad 10 sind außerhalb des Fahrwerksrahmens 1 angeordnet. Erfindungsgemäß sind jedoch auch außengelagerte Varianten vorstellbar.

Weiterhin ist es beispielsweise auch denkbar, dass der erste Radsatz 12 als Losradsatz (z.B. in einem Fahrwerk für ein Niederflurfahrzeug) mit einer ersten Losradsatzwelle, die mit dem ersten Rad 9 verbunden ist und mit einer zweiten Losradsatzwelle, die mit dem zweiten Rad 10 verbunden ist, ausgebildet ist. Die erste Losradsatzwelle und die zweite Losradsatzwelle sind jeweils in Richtung von Fahrwerksaußenseiten angeordnet.

Die Radsatzwelle 11 weist ein nicht dargestelltes erstes Radsatzlager und ein ebenfalls nicht gezeigtes zweites Radsatzlager auf. Über das erste Radsatzlager ist der erste Radsatz 12 mit dem ersten Längsträger 5 und über das zweite Radsatzlager mit dem zweiten Längsträger 6 drehbar verbunden. Weiterhin ist der erste Radsatz 12 über die erste Primärfeder 7 und die zweite Primärfeder 8 sowie über zwei nicht gezeigte Radsatzführungseinrichtungen mit dem Fahrwerksrahmen 1 verbunden.

Der Antriebsmotor 2 und das Getriebe 3 sind über zwei miteinander verschraubte Gehäuseteile zu einer Antriebsmotor-Getriebe-Einheit verbunden.

Der Antriebsmotor 2 und das Getriebe 3 sind über ein erstes Aufhängeelement 21 und ein zweites Aufhängeelement 22, die in Fig. 2 gezeigt werden, gelenkig mit dem Querträger 4 verbunden.

Dabei handelt es sich um eine günstige Lösung.

Erfindungsgemäß ist es jedoch auch vorstellbar, dass der Antriebsmotor 2 und das Getriebe 3 über das erste Aufhängeelement 21 und das zweite Aufhängeelement 22 beispielsweise mit dem ersten Längsträger 5 oder mit dem zweiten Längsträger 6 gelenkig verbunden sind.

Das erste Aufhängeelement 21 und das zweite Aufhängeelement 22 sind in einem metallischen, kompakten Werkstoff ausgeführt.

Das erste Aufhängeelement 21 weist an einem ersten Ende ein erstes Drehgelenk 17 und an einem zweiten Ende ein in Fig. 1 nicht gezeigtes zweites Drehgelenk 18 auf.

Das zweite Aufhängeelement 22 weist an einem ersten Ende ein drittes Drehgelenk 19 und an einem zweiten Ende ein in Fig. 1 nicht dargestelltes viertes Drehgelenk 20 auf.

Das erste Drehgelenk 17, das zweite Drehgelenk 18, das dritte Drehgelenk 19 und das vierte Drehgelenk 20 sind als Kugelgelenke ausgeführt.

Das erste Drehgelenk 17 ist drehbar und elastisch mit einer ersten Halterung 13 verbunden, das zweite Drehgelenk 18 drehbar und elastisch mit einer zweiten Halterung 14, das dritte Drehgelenk 19 drehbar und elastisch mit einer dritten Halterung 15, das vierte Drehgelenk 20 drehbar und elastisch mit einer vierten Halterung 16.

Bei der Anordnung des ersten Drehgelenks 17, des zweiten Drehgelenks 18, des dritten Drehgelenks 19 und des vierten Drehgelenks 20 handelt sich um eine günstige Lösung. Erfindungsgemäß ist es jedoch auch denkbar, dass auf das erste Drehgelenk 17, das zweite Drehgelenk 18, das dritte

Drehgelenk 19 und das vierte Drehgelenk 20 verzichtet wird und stattdessen das erste Aufhängeelement 21 und das zweite Aufhängeelement 22 als faserverstärkte Gummielemente mit entsprechender Steifigkeit ausgeführt werden.

Die erste Halterung 13 und die dritte Halterung 15 sind mit dem Querträger 4 verschweißt. Die zweite Halterung 14 ist mit einem ersten Gehäuseteil und die vierte Halterung 16 mit einem zweiten Gehäuseteil der Einheit aus dem Antriebsmotor 2 und dem Getriebe 3 verschweißt.

Bei diesen Stoffschlüssigen Verbindungen handelt es sich um eine günstige Lösung. Erfindungsgemäß sind jedoch auch andere Verbindungstechniken (z.B. kraftschlüssige Verbindungen) vorstellbar.

Der Antriebsmotor 2 und das Getriebe 3 sind aufgrund deren Anbindung über das erste Aufhängeelement 21 und das zweite Aufhängeelement 22 gegenüber dem Fahrwerksrahmen 1 grundsätzlich schwenk-, verschieb- und verdrehbar. Insbesondere können Rotationsbewegungen um eine Parallele zu einer in Fig. 1 projizierend erscheinenden und in Fig. 2 gezeigten vertikalen Achse 28 sowie um eine Parallele zu einer lateralen Achse 27 eines kartesischen Koordinatensystems 25 ausgeführt werden.

Das Getriebe 3 weist eine Getriebehohlwelle 23 auf, die mantelförmig um die Radsatzwelle 11 angeordnet ist. Eine Abtriebskupplung 24 ist in der Mitte des ersten Radsatzes 12, ebenfalls mantelförmig um die Radsatzwelle 11 angeordnet und formschlüssig mit der Getriebehohlwelle 23 verbunden.

Die Abtriebskupplung 24 ist entsprechend dem verfügbaren Stand der Technik ausgeführt und ermöglicht Relativbewegungen zwischen dem Antriebsmotor 2 und dem Getriebe 3 einerseits und dem ersten Radsatz 12 andererseits.

Bei der Anordnung der Abtriebskupplung 24 in der Mitte des ersten Radsatzes 12 handelt es sich um eine günstige Lösung.

Erfindungsgemäß sind jedoch auch andere Positionen der Abtriebskupplung auf der Radsatzwelle 11 vorstellbar. Rotationsbewegungen und Drehmomente einer nicht gezeigten Antriebswelle des Antriebsmotors 2 werden über das Getriebe 3, die Getriebehohlwelle 23 und die Abtriebskupplung 24 auf die Radsatzwelle 11 übertragen.

Der Antriebsmotor 2 und das Getriebe 3 stützen sich über die Abtriebskupplung 24 elastisch an der Radsatzwelle 11 ab.

Dabei handelt es sich um eine günstige Lösung.

Erfindungsgemäß ist es auch denkbar, dass bei Fahrwerken mit Losradsätzen Getriebehohlwellen 23 und Abtriebskupplungen 24 auf Losradsatzwellen angeordnet sind und sich Antriebsmotoren 2 und Getriebe 3 darauf abstützen.

Die beschriebene Lagerung des Antriebsmotors 2 und des Getriebes 3 auf dem Querträger 4 bewirkt in günstiger Weise, dass der Antriebsmotor 2 und das Getriebe 3 Radsatzbewegungen ausführen können.

Weiterhin können sich der Antriebsmotor 2 und das Getriebe 3 über die Abtriebskupplung 24 gegenüber dem ersten Radsatz 12 bewegen. Insbesondere können Rotationsbewegungen um eine Parallele zu der in Fig. 2 gezeigten vertikalen Achse 28 sowie um eine Parallele zu einer longitudinalen Achse 26 ausgeführt werden.

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht eines Ausschnitts aus einem Querträger 4. Der Querträger 4 ist in einem in Fig. 1 dargestellten Fahrwerksrahmen 1 angeordnet und umfasst ein erstes Aufhängeelement 21 und ein zweites Aufhängeelement 22, die in dem in Fig. 2 gezeigten Zustand vertikal ausgerichtet sind.

Das erste Aufhängeelement 21 und das zweite Aufhängeelement 22 sind als Zugstäbe ausgeführt, weshalb über das erste Aufhängeelement 21 und das zweite Aufhängeelement 22 im Wesentlichen Kräfte in den Querträger 4 bzw. in den Fahrwerksrahmen 1 eingeleitet werden und eingeleitete Drehmomente vernachlässigbar klein sind.

Die Zugstäbe weisen rechteckige Querschnitte auf, erfindungsgemäß sind jedoch beispielsweise auch runde Querschnitte etc. denkbar.

Weiterhin sind mit dem Querträger 4 eine erste Halterung 13 und eine dritte Halterung 15 verschweißt.

Das erste Aufhängeelement 21 weist an einem in Fig. 2 oben dargestellten Ende ein erstes Drehgelenk 17 auf, an einem in Fig. 2 unten dargestellten Ende ein zweites Drehgelenk 18.

Das zweite Aufhängeelement 22 weist an einem in Fig. 2 oben dargestellten Ende ein drittes Drehgelenk 19 auf, an einem in Fig. 2 unten dargestellten Ende ein viertes Drehgelenk 20.

Das erste Drehgelenk 17 ist drehbar und elastisch mit der ersten Halterung 13, das dritte Drehgelenk 19 drehbar und elastisch mit der dritten Halterung 15 verbunden.

Das zweite Drehgelenk 18 ist drehbar und elastisch mit einer auf einem in Fig. 1 dargestellten Antriebsmotor 2 angeordneten zweiten Halterung 14 verbunden, das vierte Drehgelenk 20 drehbar und elastisch mit einer auf einem in Fig. 1 gezeigten Getriebe 3 angeordneten vierten Halterung 16.

In Abhängigkeit der Abmessungen, der Position sowie der Einbaulage des Antriebsmotors 2 und des Getriebes 3 sind unterschiedliche Ausrichtungen des ersten Aufhängeelements 21 und des zweiten Aufhängeelements 22 möglich (z.B. schräg nach unten etc.).

Die Längen des ersten Aufhängeelements 21 und des zweiten Aufhängeelements 22 sind nach dem erforderlichen Distanzausgleich zwischen dem Antriebsmotor 2 und dem Getriebe 3 einerseits und dem Querträger 4 andererseits dimensioniert.

Der Antriebsmotor 2 und das Getriebe 3 sind aufgrund der beschriebenen Anbindung an den Querträger 4 und der in Fig. 1 gezeigten Kopplung an einen ersten Radsatz 12 entsprechend der Beschreibung zu Fig. 1 sowohl gegenüber dem Fahrwerksrahmen 1 als auch gegenüber dem ersten Radsatz 12 beweglich, wodurch sich ein vorteilhaftes Lenkverhalten des ersten Radsatzes 12 ergibt.

Liste der Bezeichnungen 1 Fahrwerksrahmen 2 Antriebsmotor 3 Getriebe 4 Querträger 5 Erster Längsträger 6 Zweiter Längsträger 7 Erste Primärfeder 8 Zweite Primärfeder 9 Erstes Rad 10 Zweites Rad 11 Radsatzwelle 12 Erster Radsatz 13 Erste Halterung 14 Zweite Halterung 15 Dritte Halterung 16 Vierte Halterung 17 Erstes Drehgelenk 18 Zweites Drehgelenk 19 Drittes Drehgelenk 20 Viertes Drehgelenk 21 Erstes Aufhängeelement 22 Zweites Aufhängeelement 23 Getriebehohlwelle 24 Abtriebskupplung 25 Kartesisches Koordinatensystem 26 Longitudinale Achse 27 Laterale Achse 28 Vertikale Achse

Claims

Patentansprüche

1. Fahrwerk für ein Schienenfahrzeug mit zumindest einem Antriebsmotor und zumindest einem Getriebe, mit zumindest einem Fahrwerksrahmen sowie mit zumindest einem ersten Radsatz, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Antriebsmotor (2) und das zumindest eine Getriebe (3) beweglich gegenüber dem zumindest einen Fahrwerksrahmen (1) sowie gegenüber dem zumindest ersten Radsatz (12) an den zumindest einen Fahrwerksrahmen (1) sowie an den zumindest ersten Radsatz (12) gekoppelt sind.
2. Fahrwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Antriebsmotor (2) und das zumindest eine Getriebe (3) gegenüber dem zumindest einen Fahrwerksrahmen (1) und gegenüber dem zumindest ersten Radsatz (12) um eine Parallele zu einer vertikalen Achse (28) verdrehbar sind.
3. Fahrwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Antriebsmotor (2) und das zumindest eine Getriebe (3) über ein erstes Aufhängeelement (21) und ein zweites Aufhängeelement (22) elastisch mit dem zumindest einen Fahrwerksrahmen (1) verbunden sind.
4. Fahrwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Aufhängeelement (21) und das zweite Aufhängeelement (22) als Zugstäbe ausgeführt sind.
5. Fahrwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Aufhängeelement (21) und das zweite Aufhängeelement (22) als Lenker ausgeführt sind.
6. Fahrwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Aufhängeelement (21) und das zweite Aufhängeelement (22) als faserverstärkte Gummielemente ausgeführt sind.
7. Fahrwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Antriebsmotor (2) und das zumindest eine Getriebe (3) über eine Getriebehohlwelle (23) und eine Abtriebskupplung (24) elastisch mit dem zumindest ersten Radsatz (12) verbunden sind.
8. Fahrwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Antriebsmotor (2) und das zumindest eine Getriebe (3) zu einer Einheit verbunden sind.
9. Fahrwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest erste Radsatz (12) als Losradsatz ausgeführt ist.