EP3221201B1 - Cross member for rail vehicles, used for articulating a rail vehicle body to the bogie thereof - Google Patents
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- EP3221201B1 EP3221201B1 EP15795161.7A EP15795161A EP3221201B1 EP 3221201 B1 EP3221201 B1 EP 3221201B1 EP 15795161 A EP15795161 A EP 15795161A EP 3221201 B1 EP3221201 B1 EP 3221201B1
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- B61F5/02—Arrangements permitting limited transverse relative movements between vehicle underframe or bolster and bogie; Connections between underframes and bogies
- B61F5/22—Guiding of the vehicle underframes with respect to the bogies
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- B61F5/50—Other details
- B61F5/52—Bogie frames
Definitions
- Known trusses are cast from suitable aluminum alloys. They are designed as pressure-resistant hollow bodies and have a plate-like shape with essentially flat top and bottom sides, on which all the necessary structural elements for connecting the car body to the bogie are mounted. The cavity inside the traverse serves as an additional air reserve for the air suspension.
- head traverses which are provided on the first and last bogie of a train formed by several rail vehicles
- base traverses which are arranged on the bogies in between.
- the present invention relates to both head and base trusses.
- the roll dampers are held in roll bearings arranged on both sides on the transverse sides of the cross member via a roll bearing rod.
- Known rolling bearings consist of an approach cast onto the cross-member with a first bearing surface for receiving the rolling bearing rod and a bearing shell with a second bearing surface.
- the bearing shell with the approach screwed, the joining surface running approximately plane-parallel to the plane of the traverse.
- the forces introduced into the rolling bearing from the roll damper via the rolling bearing rod lead to very high material stresses in the connection area of the attachment to the crossbeam, which requires suitable design measures.
- the US 1114209 A discloses a traverse with a trunnion plate for a rail vehicle, the trunnion plate on its upper side facing away from the trunnion having a circular extension running coaxially to the longitudinal axis of the trunnion and the traverse on its underside facing the trunnion plate having a circular recess shaped complementary to the shoulder into which the trunnion plate can be inserted axially with the approach.
- the object of the invention is to further improve known traverses, in particular with regard to their influence on driving safety and comfort of rail vehicles equipped with them and their use in areas with large temperature fluctuations.
- a first basic idea of the invention manifests itself in the concentration of the load-bearing connecting and fastening elements in the narrower circumferential area around the pivot axis.
- thermal expansions between the fixing points due to temperature differences only have such a small effect that they can be intercepted with tolerances.
- Rail vehicles with cross members according to the invention can therefore also be used in areas with large temperature fluctuations of, for example, 50 ° to -55 °.
- the clamping screws are advantageously anchored via an abutment plate on which the screw heads are supported. Be that way Point load concentrations on the crossbeam in the area of the screw heads are avoided.
- the abutment plate distributes these point loads over the entire contact surface on the traverse.
- an embodiment of the invention is preferred in which the pivot plate is additionally supported on the underside of the traverse to the side of the pivot. Due to the geometrical conditions, an improved leverage effect comes into play in such a load case, which makes it possible to absorb acceleration forces in the order of magnitude of five times the acceleration due to gravity.
- a preferred embodiment of the invention for this purpose provides for the use of spacer sleeves, which are inserted into elongated holes on the pivot plate and with the interposition of a sliding layer in the pivot plate and penetrated by fastening screws, which in turn engage the underside of the traverse.
- a further basic concept of the invention relates to the rolling bearing, the two-part design of which in known cross members with horizontal separation has led to extremely high material stresses in the transition area of the rolling bearing to the cross member.
- the inventive course of the joining surfaces transversely to the plane of the lower or upper side of the traverse provides an remarkably simple way of providing an enlarged cross-section for introducing the bearing forces into the traverse, with the result that stress peaks in this area are considerably reduced.
- the traverse 1 has a longitudinal axis 20 and a transverse axis 21 running perpendicular to it.
- the longitudinal sides 22 of the traverse run parallel to the longitudinal axis 20, the transverse sides 23 parallel to the transverse axis 21.
- the upper side assigned to the car body 3 bears the reference number 24, the underside facing the bogie 4 the Reference numeral 25.
- a fastening surface 26 for rigid connection to the car body 3 is located on the upper side 24 along the transverse cross-beam sides 23.
- the components for the articulated connection to the bogie 4 are arranged on the lower side 25.
- a cross member 1 according to the invention has a pressure-resistant cavity through which a multiplicity of reinforcing ribs passes.
- the partial cavities between the reinforcement ribs are connected to one another, so they form a communicating system so that the air can flow through the entire cavity of the traverse 1.
- the annular shoulder 36 of the extension 31 rests against the cross member 1 with contact against an annular bearing surface 43 formed by the radial recess of the expanded second longitudinal section 43.
- a backlash-free mounting on the ring bearing surface 43 is ensured by the fact that the first longitudinal section 32 of the extension 31 has a greater axial extent than the expanded second longitudinal section 43, which means that the fastening sections 38 and 39 of the pivot plate 27 are at a small clearance from the underside 25 of the traverse 1 run.
- a roll damper bracket 16 is cast in one piece on the underside 25 of the cross member 1, with a wide base that tapers towards the free end and there provides a flat bearing surface 58 for attaching a roll damper head 15.
- the roll damper bracket 16 is, comparable to the side stop 57, designed as a hollow body, the cavity of the cross member 1 and the cavity of the roll damper bracket 16 in turn merging into one another and resulting in an overall cavity.
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Description
Die Erfindung betrifft eine Traverse mit einer Drehzapfenplatte für ein Schienenfahrzeug.The invention relates to a traverse with a pivot plate for a rail vehicle.
Schienenfahrzeuge im Sinne vorliegender Erfindung sind sowohl spurgebundene Fahrzeuge mit als auch ohne eigenen Antrieb. Die Besonderheit bei solchen Fahrzeugen ist deren spurgebundene Führung durch das Gleis, was bei Kurvenfahrten aufgrund der Länge der Schienenfahrzeuge Relativbewegungen des Fahrwerks zum Wagenkasten mit sich bringt. Gleichzeitig treten während einer Fahrt zwischen Fahrwerk und Wagenkasten Wank- und Schlingerbewegungen sowie Brems- und Zugkräfte auf, die besondere konstruktive Maßnahmen im Verbindungsbereich zwischen Fahrwerk und Wagenkasten erforderlich machen.Rail vehicles in the context of the present invention are both track-bound vehicles with and without their own drive. The special feature of such vehicles is their track-based guidance through the track, which when cornering, due to the length of the rail vehicles, involves relative movements of the chassis to the car body. At the same time, rolling and rolling movements as well as braking and tensile forces occur between the running gear and the car body during a journey, which make special design measures necessary in the connection area between the running gear and the car body.
Hierzu bekannte Schienenfahrzeuge weisen als tragendes Bauteil eine an der Unterseite des Wagenkastens bzw. des Kastenuntergestells starr montierte Traverse aus Aluminiumguss auf, die an ein als Drehgestell ausgebildetes Fahrwerk angelenkt ist. Die Anbindung erfolgt über einen stählernen Drehzapfen, der mittels einer ebenfalls aus Stahl bestehenden Drehzapfenplatte mittig an der Unterseite der Traverse befestigt und zur Kraftübertragung in einer Drehzapfenaufnahme am Drehgestell gelenkig gelagert ist. Das Gewicht des Wagenkastens wird dabei von zwischen Drehgestell und Wagenkasten angeordneten Federn getragen.Rail vehicles known for this purpose have, as a supporting component, a traverse made of cast aluminum which is rigidly mounted on the underside of the car body or the box underframe and which is articulated to a chassis designed as a bogie. The connection is made via a steel pivot pin, which is attached to the center of the underside of the crossbeam by means of a pivot plate also made of steel and is articulated in a pivot mount on the bogie for power transmission. The weight of the car body is borne by springs arranged between the bogie and the car body.
Diese Art der Anlenkung ermöglicht einerseits eine sichere Übertragung von Brems- und Zugkräften, während andererseits die durch den Fahrbetrieb bedingten Dreh-, Schlinger- und Wankbewegungen des Wagenkastens gegenüber dem Drehgestell zugelassen werden, die jedoch aus Gründen der Fahrsicherheit und des Fahrkomforts zu begrenzen sind. Hierzu ist es bekannt, den Wankbewegungen durch eine Wankdämpfung zwischen Drehgestell und Traverse und der Schlingerbewegung durch eine Schlingerdämpfung zwischen Drehgestell und Traverse entgegenzuwirken.On the one hand, this type of linkage enables the safe transmission of braking and tractive forces, while on the other hand, the turning, rolling and rolling movements of the car body relative to the bogie caused by the driving operation are permitted, which, however, must be limited for reasons of driving safety and comfort. For this purpose, it is known to counteract the rolling movements by means of roll damping between the bogie and crossbeam and the rolling movement by means of rolling damping between the bogie and crossbeam.
Bekannte Traversen sind aus geeigneten Aluminiumlegierungen gegossen. Sie sind als druckfeste Hohlkörper ausgebildet und besitzen plattenförmige Gestalt mit im Wesentlichen ebenen Ober- und Unterseiten, auf denen alle notwendigen Konstruktionselemente zum Anschluss des Wagenkastens an das Drehgestell montiert sind. Der Hohlraum im Inneren der Traverse dient als zusätzliche Luftreserve für die Luftfederung. Bei bekannten Traversen wird zwischen Kopftraversen unterschieden, die am ersten und letzten Drehgestell eines von mehreren Schienenfahrzeugen gebildeten Zugs vorgesehen sind, und Basistraversen, die an den dazwischenliegenden Drehgestellen angeordnet sind. Vorliegende Erfindung bezieht sich sowohl auf Kopftraversen als auch auf Basistraversen.Known trusses are cast from suitable aluminum alloys. They are designed as pressure-resistant hollow bodies and have a plate-like shape with essentially flat top and bottom sides, on which all the necessary structural elements for connecting the car body to the bogie are mounted. The cavity inside the traverse serves as an additional air reserve for the air suspension. In known traverses, a distinction is made between head traverses, which are provided on the first and last bogie of a train formed by several rail vehicles, and base traverses, which are arranged on the bogies in between. The present invention relates to both head and base trusses.
Als problematisch hat sich bei bekannten Schienenfahrzeugen zunächst die Befestigung des Drehzapfens an der Traverse erwiesen. Durch die Integration des Drehzapfens in eine Drehzapfenplatte mit seitlich des Drehzapfens angeordneten Seitenanschlägen ergeben sich bei großen Temperaturschwankungen aufgrund der unterschiedlichen werkstoffbezogenen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Stahl und Aluminium unterschiedliche Wärmeausdehnungen, die vor allem in der Kontaktfläche zwischen Traverse und Drehzapfenplatte hohe Scherkräfte erzeugen. Die im Randbereich der Drehzapfenplatte liegenden Befestigungsmittel sind daher bei großen Temperaturunterschieden extremen Belastungen ausgesetzt, was auch schon zu einem Versagen der Befestigungsmittel für die Drehzapfenplatte geführt hat.In the case of known rail vehicles, the fastening of the pivot pin to the traverse has initially proven to be problematic. By integrating the pivot in a pivot plate with side stops arranged to the side of the pivot, there are different thermal expansions in the event of large temperature fluctuations due to the different material-related thermal expansion coefficients of steel and aluminum, which generate high shear forces, especially in the contact area between the traverse and the pivot plate. The fastening means lying in the edge region of the pivot plate are therefore exposed to extreme loads in the event of large temperature differences, which has already led to failure of the fastening means for the pivot plate.
Eine weitere Problematik bekannter Traversen betrifft die Anlenkung der Wank- und Schlingerdämpfer an die Traverse. Auf der Unterseite einer Traverse sind im Bereich deren Querseiten Schlingerdämpferkonsolen angeschraubt, deren freie Enden jeweils einen Schlingerdämpferkopf zur Anlenkung eines Schlingerdämpfers tragen. Kräfte aus dem Schlingerdämpfer erzeugen dabei aufgrund der geometrischen Gegebenheiten hohe Momente im Befestigungsbereich der Konsole, die von den dortigen Schrauben aufgenommen werden müssen und durch eine entsprechende Dimensionierung zu berücksichtigen ist.Another problem with known traverses concerns the articulation of the roll and roll dampers to the traverse. On the underside of a traverse, roll damper consoles are screwed in the area of the transverse sides, the free ends of which each carry a roll damper head for articulating a roll damper. Forces from the roll damper generate high moments in the fastening area of the console due to the geometric conditions, which must be absorbed by the screws there and which must be taken into account by appropriate dimensioning.
Die Wankdämpfer sind über eine Wanklagerstange in beidseits an den Traversenquerseiten angeordneten Wanklagern gehalten. Bekannte Wanklager bestehen dabei aus einem an die Traverse angegossenen Ansatz mit einer ersten Lagerfläche zur Aufnahme der Wanklagerstange und einer Lagerschale mit einer zweiten Lagerfläche. Zur Bildung des Wanklagers wird die Lagerschale mit dem Ansatz verschraubt, wobei die Fügefläche etwa planparallel zur Ebene der Traverse verläuft. Die aus dem Wankdämpfer über die Wanklagerstange in das Wanklager eingetragenen Kräfte führen bei dieser Art der Wanklagerausbildung zu sehr hohen Materialspannungen im Anschlussbereichs des Ansatzes an die Traverse, was geeignete konstruktive Maßnahmen erfordert.The roll dampers are held in roll bearings arranged on both sides on the transverse sides of the cross member via a roll bearing rod. Known rolling bearings consist of an approach cast onto the cross-member with a first bearing surface for receiving the rolling bearing rod and a bearing shell with a second bearing surface. To form the rolling bearing, the bearing shell with the approach screwed, the joining surface running approximately plane-parallel to the plane of the traverse. In this type of rolling bearing design, the forces introduced into the rolling bearing from the roll damper via the rolling bearing rod lead to very high material stresses in the connection area of the attachment to the crossbeam, which requires suitable design measures.
Bei luftgefederter Lagerung des Wagenkastens wird bei bekannten Schienenfahrzeugen das für die Federung benötigte Luftvolumen von der als Druckbehälter ausgebildeten Traverse und vom Hohlraum der gummibalgartigen Luftfedern zwischen Drehgestell und Traverse zur Verfügung gestellt. Dabei hat sich gezeigt, dass die Größe des Gesamtluftvolumens maßgeblichen Einfluss auf die Fahrsicherheit und den Fahrkomfort hat.With air-sprung mounting of the car body in known rail vehicles, the air volume required for the suspension is made available by the traverse designed as a pressure vessel and by the cavity of the bellows-like air springs between the bogie and the traverse. It has been shown that the size of the total air volume has a decisive influence on driving safety and comfort.
In der
Die
Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung darin, bekannte Traversen weiter zu verbessern, insbesondere im Hinblick auf deren Einfluss auf Fahrsicherheit und Fahrkomfort damit ausgerüsteter Schienenfahrzeuge sowie deren Einsatz in Gebieten mit großen Temperaturschwankungen.Against this background, the object of the invention is to further improve known traverses, in particular with regard to their influence on driving safety and comfort of rail vehicles equipped with them and their use in areas with large temperature fluctuations.
Diese Aufgabe wird durch eine Traverse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a crossbeam with the features of
Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous embodiments emerge from the subclaims.
Ein erster Grundgedanke der Erfindung manifestiert sich in der Konzentration der lastabtragenden Verbindungs- und Befestigungselemente im engeren Umfangsbereich um die Drehzapfenachse. Dadurch wirken sich Wärmeausdehnungen zwischen den Befestigungsfixpunkten infolge Temperaturunterschiede in nur so geringem Maße aus, dass diese mit Toleranzen abfangbar sind. Schienenfahrzeuge mit erfindungsgemäßen Traversen sind daher auch noch in Gebieten mit großen Temperaturschwankungen von beispielsweise 50° bis -55° einsetzbar.A first basic idea of the invention manifests itself in the concentration of the load-bearing connecting and fastening elements in the narrower circumferential area around the pivot axis. As a result, thermal expansions between the fixing points due to temperature differences only have such a small effect that they can be intercepted with tolerances. Rail vehicles with cross members according to the invention can therefore also be used in areas with large temperature fluctuations of, for example, 50 ° to -55 °.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, durch geeignete konstruktive Maßnahmen den gleichzeitig auf den Verbindungsbereich einwirkenden unterschiedlichen Beanspruchungen jeweils unterschiedliche Lastabtragungsmittel zuzuordnen. So werden Brems- und Zugkräfte durch einen Formschluss im Bereich der Fügeflächen zwischen Drehzapfenplatte und Traverse abgetragen mit dem Vorteil, dass durch die vergrößerten Kraftübertragungsflächen trotz konzentrierter Lastübertragung in der Drehzapfenachse Materialspannungen begrenzt werden. Hingegen werden Kräfte aus Hub- und Senkbewegungen in der Drehzapfenachse über Spannschrauben aufgenommen, die in engem radialem Abstand um die Drehzapfenachse gruppiert sind. Vorteilhafterweise ist der radiale Abstand der Spannschraubenachsen zur Drehzapfenachse eine optimaler Abstand, der aus den Ergebnissen der FEM-Berechnungen hervorgeht. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt dieser Abstand maximal 80 mm. Vorzugsweise sind die Spannschrauben innerhalb des Querschnitts der Formschlussmittel angeordnet, um Zwängungen infolge unterschiedlicher Wärmeausdehnung möglichst gering zu halten.In an advantageous further development of the invention, it is provided that, by means of suitable structural measures, different load transfer means are assigned to the different loads acting simultaneously on the connection area. Braking and tensile forces are dissipated by a form fit in the area of the joining surfaces between the pivot plate and cross-member, with the advantage that material stresses are limited by the enlarged force transmission surfaces despite the concentrated load transfer in the pivot axis. On the other hand, forces from lifting and lowering movements in the pivot axis are absorbed via tensioning screws, which are grouped around the pivot axis at a close radial distance. Advantageously, the radial distance between the clamping screw axes and the pivot axis is an optimal distance that can be derived from the results of the FEM calculations. In the present exemplary embodiment, this distance is a maximum of 80 mm. The clamping screws are preferably arranged within the cross section of the form-fitting means in order to keep constraints as a result of different thermal expansion as low as possible.
Bei einer solchen Anbindung der Drehzapfenplatte an die Traverse werden die Spannschrauben lediglich axial beansprucht, während Biegebeanspruchungen und Scherkräfte über den Formschluss aufgenommen werden. Die Spannkraft der Spannschrauben kann daher maximal ausgenutzt werden.With such a connection of the pivot plate to the traverse, the tensioning screws are only subjected to axial loads, while bending loads and shear forces are absorbed via the form fit. The clamping force of the clamping screws can therefore be used to the maximum.
Die Verankerung der Spannschrauben erfolgt vorteilhafterweise über eine Widerlagerplatte, an der sich die Schraubenköpfe abstützen. Auf diese Weise werden punktuelle Lastkonzentrationen an der Traverse im Bereich der Schraubenköpfe vermieden. Die Widerlagerplatte verteilt diese punktuellen Lasten über die gesamte Anlagefläche an der Traverse.The clamping screws are advantageously anchored via an abutment plate on which the screw heads are supported. Be that way Point load concentrations on the crossbeam in the area of the screw heads are avoided. The abutment plate distributes these point loads over the entire contact surface on the traverse.
Bei außerordentlich hoher Belastung des Verbindungsbereichs, beispielsweise bei einem Anprall oder Unfall, ist eine Ausführungsform der Erfindung bevorzugt, bei der sich die Drehzapfenplatte zusätzlich seitlich des Drehzapfens an der Unterseite der Traverse abstützt. Aufgrund geometrischer Verhältnisse kommt bei einem solchen Lastfall eine verbesserte Hebelwirkung zum Tragen, wodurch es möglich ist, selbst Beschleunigungskräfte in einer Größenordnung der fünffachen Erdbeschleunigung aufzufangen.In the event of an extremely high load on the connection area, for example in the event of a collision or accident, an embodiment of the invention is preferred in which the pivot plate is additionally supported on the underside of the traverse to the side of the pivot. Due to the geometrical conditions, an improved leverage effect comes into play in such a load case, which makes it possible to absorb acceleration forces in the order of magnitude of five times the acceleration due to gravity.
Damit bei einer solchen seitliche Abstützung die Drehzapfenplatte auch bei hohen Temperaturschwankungen noch funktionstüchtig bleibt, ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, die seitlichen zur Abstützung vorgesehenen Befestigungsbereiche schwimmend an der Unterseite der Traverse zu lagern. Eine hierzu bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht dafür die Verwendung von Abstandsbuchsen vor, die in Langlöchern an der Drehzapfenplatte und unter Zwischenschaltung einer Gleitschicht in die Drehzapfenplatte eingesetzt und von Befestigungsschrauben durchsetzt sind, die wiederum in die Unterseite der Traverse eingreifen.So that with such a lateral support the pivot plate still remains functional even with high temperature fluctuations, provision is made in a further development of the invention to mount the lateral fastening areas provided for support in a floating manner on the underside of the crossbeam. A preferred embodiment of the invention for this purpose provides for the use of spacer sleeves, which are inserted into elongated holes on the pivot plate and with the interposition of a sliding layer in the pivot plate and penetrated by fastening screws, which in turn engage the underside of the traverse.
Eine zusätzliche Fixierung der Drehzapfenplatte gegen eine Verschiebung in der Längsachse der Traverse erfolgt gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung durch die Anordnung von Sockelleisten entlang der längeren Seiten der Drehzapfenplatte. Vorteilhafterweise sind die Sockelleisten an die Unterseite der Traverse angegossen und gehen monolithisch in die Seitenanschläge über, so dass die aus Stahl bestehende Drehzapfenplatte möglichst klein gehalten werden kann mit dem weiteren Vorteil einer Gewichtsersparnis gegenüber bekannten Traversen.An additional fixation of the pivot plate against displacement in the longitudinal axis of the traverse takes place according to an advantageous embodiment of the invention by the arrangement of skirting boards along the longer sides of the pivot plate. Advantageously, the baseboards are cast onto the underside of the traverse and merge monolithically into the side stops, so that the pivot plate made of steel can be kept as small as possible with the further advantage of weight savings compared to known traverses.
Ein weiterer Grundgedanke der Erfindung besteht darin, Funktionskomponenten wie zum Beispiel die Schlingerdämpferkonsole oder die Seitenanschläge, die bei bekannten Traversen an der ebenen Unterseite der Traverse angeschraubt sind, nunmehr monolithisch an die Traverse anzugießen. Das bringt zunächst den beträchtlichen Vorteil, dass bei Ausbildung der Schlingerdämpferkonsole und/oder der Seitenanschläge als Hohlkörper, deren Hohlraum das von der Traverse zur Verfügung gestellte Luftvolumen für die Luftfederung ergänzt, was sich positiv auf die Fahrsicherheit und den Fahrkomfort eines Schienenfahrzeugs niederschlägt.Another basic concept of the invention is to cast functional components such as the roll damper console or the side stops, which are screwed onto the flat underside of the crossbar in known crossbars, monolithically onto the crossbar. This initially has the considerable advantage that when the roll damper console and / or the side stops are designed as hollow bodies, their hollow space complements the air volume made available by the traverse for the air suspension, which has a positive effect on the Driving safety and comfort of a rail vehicle is reflected.
Im Hinblick auf den Anschluss der Schlingerdämpferkonsole an die Traverse erweist es sich zudem als vorteilhaft, dass Befestigungsmittel, die bei bekannten Traversen infolge ungünstiger Hebelverhältnisse hoch beansprucht waren, nunmehr aufgrund der monolithischen Ausbildung nicht mehr notwendig sind.With regard to the connection of the roll damper console to the traverse, it also proves to be advantageous that fastening means, which were highly stressed in known traverses due to unfavorable leverage ratios, are no longer necessary due to the monolithic design.
Ein weiterer Grundgedanke der Erfindung betrifft die Wanklager, deren bei bekannten Traversen zweiteilige Ausbildung mit horizontaler Trennung zu extrem hohen Materialspannungen im Übergangsbereich des Wanklagers zur Traverse geführt hat. Durch den erfindungsgemäßen Verlauf der Fügeflächen quer zur Ebene der Traversenunter- oder Traversenoberseite wird auf verblüffend einfache Weise ein vergrößerter Querschnitt zur Lasteinleitung der Lagerkräfte in die Traverse zur Verfügung gestellt, mit dem Ergebnis, dass Spannungsspitzen in diesem Bereich erheblich verringert auftreten.A further basic concept of the invention relates to the rolling bearing, the two-part design of which in known cross members with horizontal separation has led to extremely high material stresses in the transition area of the rolling bearing to the cross member. The inventive course of the joining surfaces transversely to the plane of the lower or upper side of the traverse provides an amazingly simple way of providing an enlarged cross-section for introducing the bearing forces into the traverse, with the result that stress peaks in this area are considerably reduced.
Schließlich ist in einer erfindungsgemäßen Traverse noch ein weiterer Grundgedanke enthalten, dementsprechend die Gusskonturen in den Bereichen zwischen den Lagerflächen, der Drehzapfenplatte und den angegegossenen Schlingerdämpferkonsolen auf höherem Niveau ausgeführt sind als die Lagerflächen. Beispielsweise kann der Niveauunterschied zwischen den Lagerflächen und den erhöhten Bereichen 30 mm und mehr, vorzugsweise 50 mm und mehr betragen. Dies führt zunächst dazu, dass durch die damit vergrößerte Bauhöhe der Traverse Kräfte aufgrund größerer innerer Hebelwirkung besser aufgenommen und abgeleitet werden können. Dies ermöglicht den Entwurf von Traversen mit deutlich geringeren Wanddicken, was sich wiederum beim Gießen der Traverse als vorteilhaft herausstellt, da der fertige Aluminiumguss ein feineres Korngefüge aufweist und sich daher durch eine bessere Materialgüte auszeichnet.Finally, another basic idea is contained in a traverse according to the invention, accordingly the cast contours in the areas between the bearing surfaces, the pivot plate and the cast-on roll damper consoles are designed at a higher level than the bearing surfaces. For example, the difference in level between the bearing surfaces and the raised areas can be 30 mm and more, preferably 50 mm and more. This initially leads to the fact that the increased overall height of the traverse means that forces can be better absorbed and diverted due to the greater internal leverage. This enables the design of traverses with significantly smaller wall thicknesses, which in turn turns out to be advantageous when casting the traverse, since the finished aluminum casting has a finer grain structure and is therefore characterized by a better material quality.
Da sich die Oberflächenkontur auch an der den Hohlraum begrenzenden Innenseite der Traverse abzeichnet, wird mit den erhöhten Bereichen ein zusätzliches Luftvolumen für die Luftfederung geschaffen, das sich wie schon beschrieben vorteilhaft auf die Fahrsicherheit und den Fahrkomfort eines mit einer erfindungsgemäßen Traverse ausgestatteten Schienenfahrzeugs auswirkt. Gleichzeitig bilden die erhöhten Bereiche an der Unterseite der Traverse eine Umrandung für den Sitz der Luftfedern und sorgen so für eine verbesserte Abstützung und sicheren Sitz der Luftfedern an der Traverse.Since the surface contour is also evident on the inside of the crossbeam delimiting the cavity, the increased areas create an additional air volume for the air suspension, which, as already described, has an advantageous effect on the driving safety and comfort of a rail vehicle equipped with a crossbeam according to the invention. At the same time, the raised areas on the underside of the traverse form a border for the seat of the air springs and thus ensure improved support and secure seating of the air springs on the traverse.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den
Es zeigt
- Fig. 1
- eine Schrägansicht auf das Ende eines mit einer erfindungsgemäßen Traverse ausgestatteten Schienenfahrzeugs im Bereich des Drehgestells mit angedeutetem Wagenkasten,
- Fig. 2
- eine Schrägansicht auf die Unterseite einer erfindungsgemäßen Traverse,
- Fig. 3
- eine Unteransicht auf die in
Fig. 2 dargestellte Traverse, - Fig. 4
- eine Vorderansicht auf die in
Fig. 2 dargestellte Traverse, - Fig. 5
- eine Draufsicht auf die in
Fig. 2 dargestellte Traverse, - Fig. 6
- eine Seitenansicht auf die in
Fig. 2 dargestellte Traverse, - Fig. 7
- eine Schrägansicht auf die in ihrer Querachse geschnittene Traverse gemäß
Fig. 2 , - Fig. 8
- einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Traverse entlang deren Querachse in größerem Maßstab,
- Fig. 9
- ein Detail des in
Fig. 8 mit IX gekennzeichneten Bereichs und - Fig. 10
- einen Teilschnitt durch eine erfindungsgemäße Traverse entlang der in
Fig. 5 mit X - X angegebenen Linie.
- Fig. 1
- an oblique view of the end of a rail vehicle equipped with a traverse according to the invention in the area of the bogie with the car body indicated,
- Fig. 2
- an oblique view of the underside of a traverse according to the invention,
- Fig. 3
- a bottom view of the in
Fig. 2 shown traverse, - Fig. 4
- a front view of the in
Fig. 2 shown traverse, - Fig. 5
- a top view of the in
Fig. 2 shown traverse, - Fig. 6
- a side view of the in
Fig. 2 shown traverse, - Fig. 7
- an oblique view of the cross member cut in its transverse axis according to
Fig. 2 , - Fig. 8
- a section through a traverse according to the invention along its transverse axis on a larger scale,
- Fig. 9
- a detail of the in
Fig. 8 area marked with IX and - Fig. 10
- a partial section through a traverse according to the invention along the in
Fig. 5 line indicated by X - X.
Weiter zeigt
Die Anlenkung des Wagenkastens 3 am Drehgestell 4 ist derart, dass ein Drehzapfen 11, der sich mittig aus der Unterseite der Traverse 1 in Richtung des Drehgestells 4 erstreckt, in die Drehzapfenaufnahme am Drehgestell 4 eingreift, um Brems- und Zugkräfte zwischen Drehgestell 4 und Wagenkasten 3 übertragen zu können, ohne dabei Relativbewegungen in Form von Dreh-, Hub-, Senk-, Wank- und Schlingerbewegungen zu behindern.The articulation of the car body 3 on the bogie 4 is such that a
Zur Dämpfung der genannten Relativbewegungen zwischen dem Drehgestell 4 und dem Wagenkasten 3 sind, wie aus
Die Anlenkung der beiden Wankdämpfer 13 erfolgt über eine Wanklagerstange 17, deren beidseitige Enden in fest an der Traverse 1 angeordneten Wanklagern 18 drehbar gelagert sind. Die Verbindung zwischen der Wanklagerstange 17 und den Wankdämpfern 13 erfolgt jeweils über einen Drehhebel 19, der drehfest auf der Wanklagerstange 17 sitzt und an dessen freies Ende der Wankdämpfer 23 anschließt.The articulation of the two
Bei einer derartigen Anbindung eines Wagenkastens 3 an ein Drehgestell 4 werden also Brems- und Zugkräfte über den Drehzapfen 11 in das Drehgestell 4 eingeleitet, Kräfte aus einer Hub- und Senkbewegung über die Luftfedern 10, Kräfte aus einer Wankbewegung über die Wankdämpfer 13 und Kräfte aus einer Schlingerbewegung über die Schlingerdämpfer 14.With such a connection of a car body 3 to a bogie 4, braking and tensile forces are introduced into the bogie 4 via the
Der genauere Aufbau einer erfindungsgemäßen Traverse 1 ergibt sich aus den
Die Traverse 1 besitzt eine Längsachse 20 und eine senkrecht dazu verlaufende Querachse 21. Die Traversenlängsseiten 22 verlaufen parallel zur Längsachse 20, die Traversenquerseiten 23 parallel zur Querachse 21. Die dem Wagenkasten 3 zugeordnete Oberseite trägt das Bezugszeichen 24, die dem Drehgestell 4 zugewandte Unterseite das Bezugszeichen 25. An der Oberseite 24 befindet sich entlang der Traversenquerseiten 23 jeweils eine Befestigungsfläche 26 zur starren Anbindung an den Wagenkasten 3. Auf der Unterseite 25 sind hingegen die Komponenten zur gelenkigen Anbindung an das Drehgestell 4 angeordnet. Im Inneren weist eine erfindungsgemäße Traverse 1 einen druckfesten Hohlraum auf, der von einer Vielzahl Verstärkungsrippen durchsetzt ist. Die Teilhohlräume zwischen den Verstärkungsrippen sind miteinander verbunden, bilden also ein kommunizierendes System, so dass die Luft den ganzen Hohlraum der Traverse 1 durchströmen kann.The
Eine erste Baugruppe zur Übertragung der Brems- und Zugkräfte umfasst eine rechteckförmige, aus Stahl gefertigte Drehzapfenplatte 27, aus deren Unterseite 28 mittig und monolithisch der Drehzapfen 11 ragt, dessen Achse mit 29 bezeichnet ist. Der Drehzapfen 11 besitzt eine konische, sich zum freien Ende verjüngende Gestalt, mit dem er in die Drehzapfenaufnahme am Drehgestell 4 eingreift. Wie insbesondere aus
Zur formschlüssigen Aufnahme der Drehzapfenplatte 27 weist die Traverse 1 einen sich von der Oberseite 24 zur Unterseite 25 erstreckenden kreiszylindrischen Spannkanal 41 auf, dessen Innendurchmesser dem Außendurchmesser des zweiten Längsabschnitts 34 des Ansatzes 31 entspricht. In unmittelbarer Nähe zur Oberseite 24 und Unterseite 25 weitet sich der Spannkanal 41 auf einen größeren Durchmesser und bildet auf diese Weise einen zylindrischen aufgeweiteten ersten Längsabschnitt 42 und zweiten Längsabschnitt 43. Im Bereich des aufgeweiteten zweiten Längsabschnitts 43 entspricht der Innendurchmesser dem Außendurchmesser des ersten Längsabschnitts 38 des Ansatzes 31, so dass die Drehzapfenplatte 27 mit ihrem Ansatz 31 unter Beachtung der Wärmeausdehnung formschlüssig von dem Spannkanal 41 aufgenommen wird. Dabei legt sich die Ringschulter 36 des Ansatzes 31 unter Kontakt an eine durch den radialen Rücksprung des aufgeweiteten zweiten Längsabschnitts 43 gebildete Ringlagerfläche 43 an die Traverse 1 an. Eine spielfreie Lagerung an der Ringlagerfläche 43 ist dadurch gewährleistet, dass der erste Längsabschnitt 32 des Ansatzes 31 eine größere axiale Erstreckung aufweist als der aufgeweitete zweite Längsabschnitt 43, was dazu führt, dass die Befestigungsabschnitte 38 und 39 der Drehzapfenplatte 27 mit geringem lichtem Abstand zur Unterseite 25 der Traverse 1 verlaufen.To receive the
Der aufgeweitete erste Längsabschnitt 42 der Traverse 1 dient der formschlüssigen Aufnahme einer komplementär geformten Widerlagerplatte 45, die sich mit einem stummelförmigen koaxialen Ansatz 46 an ihrer Unterseite in den Spannkanal 41 hinein erstreckt. Die Widerlagerplatte 45 weist Durchgangsbohrungen auf, deren Lochbild dem der Gewindebohrungen in der Stirnfläche 37 des Ansatzes 1 entspricht. Mittels der Spannschrauben 47, die sich innerhalb des Spannkanals 41 in engem radialem Abstand um die Drehzapfenachse 29 gruppieren und sich mit ihren Schraubenköpfen an der Widerlagerplatte 45 abstützen, wird die Drehzapfenplatte 27 gegen die Traverse 1 gespannt.The widened first
Eine derartige Anbindung der Drehzapfenplatte 27 an die Traverse 1 konzentriert den Kraftübertragungsbereich auf einen kleinen Bereich um die Drehzapfenachse 29, wobei im Fahrbetrieb auftretende Kräfte quer zur Drehzapfenachse 29 durch den Formschluss von der ersten Umfangsfläche 33 und zweiten Umfangsfläche 35 auf die Traverse 1 übertragen und Kräfte in Richtung der Drehzapfenachse 29 von der Ringlagerfläche 44 bzw. den Schraubenbolzen 47 aufgenommen werden.Such a connection of the
Die relative Lage der Drehzapfenplatte 27 zur Traverse 1 ist derart, dass die Befestigungsabschnitte 38 und 39 in der Querachse 21 der Traverse 1 ausgerichtet sind. Das hat den Vorteil, dass bei außerordentlicher Stoßbelastung, zum Beispiel bei einem Anprall oder Unfall, die Befestigungsabschnitte 38 und 39 zur Kraftabtragung beitragen. Um dabei Schäden an der Drehzapfenplatte 27 infolge der hohen auftretenden Sonderlasten, auch unter den Bedingungen der Tieftemperatureinflüsse zu vermeiden, sind die Befestigungsabschnitte 38, 39 schwimmend an der Traverse 1 befestigt, was bedeutet, dass eine Abstützung der Befestigungsabschnitte 38, 39 senkrecht zur Unterseite 25 der Traverse 1 gegeben ist, während Relativbewegungen der Drehzapfenplatte 27 gegenüber der Traverse 1 in der Ebene deren Unterseite 25 möglich sind.The position of the
Wie vor allem aus
Zu beiden Seiten der Drehzapfenplatte 27 verlaufen parallel zur Querachse 21 der Traverse 1 Sockelleisten 56. Die Sockelleisten 56 gehen monolithisch aus der Unterseite 25 der Traverse 1 hervor und nehmen in dem dazwischen gebildeten Raum die Drehzapfenplatte 27 formschlüssig auf (
Im mittleren Bereich der Sockelleisten 56 auf Höhe des Drehzapfens 11 ist jeweils ein Seitenanschlag 57 monolithisch an die Sockelleiste 56 angegossen. Die beiden Seitenanschläge 57 erstrecken sich somit zu beiden Seiten des Drehzapfens 11 und parallel zu diesem aus der Unterseite 25 der Traverse 1 und sind auf diese Weise von der Drehzapfenplatte 27 getrennt. Wie insbesondere aus
Im Bereich der beiden Traversenquerseiten 23 ist an die Unterseite 25 der Traverse 1 jeweils eine Schlingerdämpferkonsole 16 einstückig angegossen, mit einer breiten Basis, die sich zum freien Ende hin verjüngt und dort eine plane Lagerfläche 58 zur Befestigung eines Schlingerdämpferkopfes 15 zur Verfügung stellt. Die Schlingerdämpferkonsole 16 ist, vergleichbar dem Seitenanschlag 57, als Hohlkörper ausgebildet, wobei der Hohlraum der Traverse 1 und der Hohlraum der Schlingerdämpferkonsole 16 wiederum ineinander übergehen und einen Gesamthohlraum ergeben.In the area of the two traverse
An den den Schlingerdämpferkonsolen 16 gegenüberliegenden Enden der Traversenquerseiten 23 ist jeweils ein Wanklager 18 angeordnet, in dem ein Ende der Wanklagerstange 17 drehbar gelagert ist. Das Wanklager 18 ist geteilt und umfasst einen an die Traverse 1 angegossenen Ansatz 59 mit einer ersten Lagerfläche, und eine lose Lagerschale 60 mit einer zweiten Lagerfläche, die zur Bildung des Wanklagers 18 mittels Schrauben gegen den Ansatz 59 gespannt ist. Aus
Die Traversenbereiche zwischen den Seitenanschlägen 57 und der Schlingerdämpferkonsole 16 und Wanklager 18 bilden jeweils Lagerflächen 62 für die Luftfedern 10. Die Lagerflächen 62 besitzen eine kreisförmige Gestalt und sind mit Anschlussöffnungen 63 zum Hohlraum der Traverse 1 versehen. Der zwischen den Lagerflächen 62 liegende Bereich der Traverse 1 ist gegenüber den Lagerflächen 62 erhöht ausgebildet, wodurch eine Umrandung 64 der Lagerflächen 62 entsteht. Im Inneren der Traverse 1 führen die erhöhten Bereiche zu einer Hohlraumvergrößerung.The traverse areas between the side stops 57 and the
Claims (15)
- A cross member (1) and pivot plate (27) for linking a carriage body (3) of a rail vehicle (2) on the bogie (4) thereof, wherein the upper side (24) of the cross member (1) is connectable to the carriage body (3), and a pivot plate (27) with pivot pins (11) is secured on the underside (25) of the cross member (1) using fastening means, said pivot pin (11) is flexibly mounted in a pivot pin socket on the bogie (4) for transmitting tensile and braking forces, wherein the pivot plate (27) has, on its upper side (30) facing away from the pivot pin (11), an attachment (31) running coaxially to the longitudinal axis (29) of the pivot pin (11) and the cross member (1) has, on its underside (25) facing the pivot plate (27), a recess (43) complementary to the attachment (31), into which the pivot plate (27) with the attachment (31) is insertable axially, characterised in that fastening means (47) are provided for tensioning the pivot plate (27) against the cross member (1) in an axially parallel position about the longitudinal axis (29) of the pivot pin (11) and are anchored with their one end in the end face (37) of the attachment (31).
- The cross member and pivot plate according to claim 1, characterised in that the attachment (31) is stepped with a first longitudinal section (32) with a first circumferential surface (33) and at least one second longitudinal section (34) with a second circumferential surface (35), wherein the first circumferential surface (33) and the second circumferential surface (35) are connected via an annular collar (36) running normal to the axis (29).
- The cross member and pivot plate according to claim 1 or 2, characterised in that the cross member (1) has, in the region of the fastening means, a clamping channel (41) extending from the upper side of the cross member (1) to the recess (43) on the underside of the cross member (1), and that the fastening means (47) are anchored with their other end in an abutment plate (45) which is supported on the upper side (24) of the cross member (1).
- The cross member and pivot plate according to claim 3, characterised in that the cross member (1) has, on its upper side (24) in the region of the abutment plate (45), a recess (42) complementary to the abutment plate.
- The cross member and pivot plate according to one of claims 1 to 4, characterised in that the first mounting means (47) are located within a circumferential circle about the pivot axis (29), the diameter of which amounts to a maximum of 100 mm, preferably a maximum of 80 mm.
- The cross member and pivot plate according to one of claims 1 to 5, characterised in that the pivot plate (27) has fastening sections (38, 39), which are diametrically opposite the pivot axis (29), for providing support on the cross member (1).
- The cross member and pivot plate according to claim 6, characterised in that the pivot plate (27) is arranged on the underside (25) of the cross member (1) such that the diametrically opposite fastening sections (38, 39) lie in the region of a cross-member longitudinal side (22).
- The cross member and pivot plate according to claim 6 or 7, characterised in that the fastening sections (38, 39) are float-mounted on the cross member (1) with the help of fastening means (52), wherein the fastening means (52) hold the respective plate section (38, 39) perpendicular to the plane of the pivot plate (27) and allow movements in the plane of the pivot plate (27).
- The cross member and pivot plate according to one of claims 6 to 8, characterised in that the fastening means (52) are formed by at least one screw, which passes through a fastening section (38, 39) with clearance in the plane of the pivot plate (27).
- The cross member and pivot plate according to claim 9, characterised in that at least one screw (52) is held in a spacer bushing (49), wherein the spacer bushing (49) is guided in a sliding bearing opposite the fastening section (38, 39).
- The cross member and pivot plate according to one of claims 1 to 10, characterised in that the cross member (1) has on its underside (25) two strip-shaped pedestals (57) running parallel to each other in the transverse direction of the cross member (1), and that the pivot plate (27) is form-fit incorporated between the two pedestals (57).
- The cross member and pivot plate according to claim 1, characterised in that at least one bracket (16) and/or at least one side stop (57) are monolithically cast onto the cross member (1), wherein the at least one bracket (16) and/or the at least one side stop (57) are formed as hollow bodies and the cross member (1) and at least one bracket (16) and/or at least one side stop (57) form a total cavity or a communicating cavity system.
- The cross member and pivot plate according to claim 1, characterised in that the cross member (1) has at least one roll bearing (18) for a winder damper (13) active between the bogie (4) and the cross member (1), which is specified to include a roll bearing rod (17) coupled with the winder damper (13), wherein the roll bearing (18) comprises an attachment (59) attached to the cross member (1) and a bearing shell (60) that is connectable to the attachment (59) in a connecting plane (61), wherein the connecting plane (61) runs at an angle α to the plane of the cross member (1) and wherein the angle α lies in a range from 60° to 120°.
- The cross member and pivot plate according to claim 1, characterised in that bearing surfaces (62) for a main suspension are provided laterally of the pivot plate (27), and wherein the cross member (1) is constructed as a hollow body, wherein at least the region of the cross member (1) lying between the bearing surfaces (62) is recessed relative to the bearing surfaces (62), so that the bearing surfaces (62) for the main suspension lie in recesses, and that the hollow space of the hollow body in the recessed region has a greater clear height between the upper side and the underside of the cross member (1) than in the region of the bearing surfaces (62).
- The cross member and pivot plate according to claim 14, characterised in that the bearing surfaces (62) are of circular design and in that the recessed region extends over at least one quarter, preferably over at least half of the circumference of a bearing surface (62).
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