D RE H G E LE N K F Ü R E I N D R E H G ESTE LL E I N ES SC H I E N E N FAH RZ E U G S

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Drehgelenk für ein Drehgestell für ein Schienenfahrzeug oder Schienenfahrzeugteile, insbesondere für ein Jakobsdrehgestell eines Schienenfahrzeugs. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Drehgestell und ein Schienenfahrzeug mit einem Drehgestell.

Vorbekannter Stand der Technik

[0002] Wagenkästen von Schienenfahrzeugen können über Drehgestelle miteinander verbunden werden. Bei einem Jakobsdrehgestell stützen sich beispielsweise zwei aufeinanderfolgende Wagenkästen auf ein gemeinsames Drehgestell. Das Drehgestell ist mit dem jeweiligen Wagenkasten verbunden und kann sich relativ zu diesen drehen, oder zumindest relativ zu einem der beiden Wagenkästen.

[0003] Neben der Funktion Wagenkästen abzustützen und zu verbinden, übernehmen Drehgestelle häufig auch weitere Funktionen. So soll beispielsweise bei einer Kollision des Schienenfahrzeuges die Aufprallenergie über den gesamten Zug verteilt und Knicke im Zug vermieden werden. Bei Triebwagen befinden sich dazu beispielsweise an jedem Wagenkasten, insbesondere zwischen den einzelnen Wagen, Deformationszonen.

[0004] Die Internationale Patentanmeldung WO 2016/139236 zeigt beispielsweise ein Drehgelenk, das zwischen zwei Wagenkästen angebracht ist und diese verbindet. Es ist als Energieverzehrelement ausgebildet. Dabei ist das Drehgelenk separat über dem Drehgestell angeordnet.

[0005] Aus der EP 3 028 915 Al ist ebenfalls ein Drehgelenk bekannt, das im Dachbereich zwischen zwei Wagenkästen angeordnet ist und zwei elastisch gegeneinander gelagerter Gelenkelemente zur Aufnahme von Kräften aufweist. Ein dazu vergleichbares Drehgelenk beschreibt die EP 2 554 452 Al. Die Drehgelenke können aber nur bedingt Stoßenergien aufnehmen.

[0006] Die EP 2 433 823 Al beschreibt ein Drehgelenk für ein Gelenkfahrzeug, bei dem zwischen den beiden Gelenksegmenten und dem Drehbolzen ein Elastomerelement zur Aufnahme von im Normalbetrieb auftretenden Kräften angeordnet ist. Kurzbeschreibung der Erfindung

[0007] Nachteil bekannter Lösungen ist, dass zwar Energieverzehrbereiche vorgesehen sind, diese jedoch zusätzlich zu den vorhandenen Wagenteilen verbaut werden.

[0008] In Hinblick auf eine Kollisionssicherheit von Schienenfahrzeugen ist die europäische Norm EN 15227 (2008) zu erfüllen. Es ist dabei erforderlich, ein Schienenfahrzeug mit Energieverzehrelementen zu versehen. Die Energieverzehrelemente sind ausgebildet, die z. B. bei einem Aufprall des Schienenfahrzeugs auf ein Hindernis anfallende Stoßenergie zumindest teilweise durch definierte Verformung oder Zerstörung definiert zu absorbieren bzw. abzubauen. Damit kann die Einleitung übermäßiger Stoßenergie in die übrige, weniger leicht auszutauschende Struktur des Fahrzeugs und damit die Beschädigung dieser übrigen Fahrzeugstruktur sowie das Verletzungsrisiko für Passagiere zumindest reduziert, vorzugsweise aber vollständig vermieden werden.

[0009] Schienenfahrzeuge sind insbesondere Hochgeschwindigkeits-, Fernverkehrs-, Nahverkehrs-, Transportzüge oder Straßenbahnen. Unter Schienenfahrzeugteilen sind insbesondere Waggons, Wagenkästen, Module oder Wagenteile eines Schienenfahrzeugs oder eines Schienenfahrzeugverbunds zu verstehen.

[0010] Es wird ein Drehgelenk für ein Drehgestell eines Schienenfahrzeuges zum Verbinden eines Wagenkastens mit dem Drehgestell vorgeschlagen. Das Drehgelenk weist auf: ein Drehlager mit einem ersten Element zum Festlegen an einem Drehgestell und einem zum ersten Element drehbaren zweiten Element; und einen Gelenkträger, der drehfest mit dem zweiten Element verbunden ist, zum Verbinden mit einem Wagenkasten, wobei der Gelenkträger ausgestaltet ist, bei Stauchung energieaufnehmend verformt zu werden.

[0011] Es wird weiterhin ein Drehgestell für ein Schienenfahrzeug vorgeschlagen. Das Drehgestell weist beispielsweise einen Rahmen auf, der auf einer oder mehreren Radachsen gelagert sein kann und weist zusätzlich zum Beispiel Räder, Primär- und /oder Sekundärfederungen, oder Schwingungsdämpfer auf. Gemäß einer Ausführungsform ist das Drehgelenk drehfest mit dem Rahmen des Drehgestells verbunden. Beispielsweise ist das zweite Element mittelbar oder unmittelbar auf den Rahmen geschraubt und/oder geschweißt. [0012] Das erste und das zweite Element des Drehlagers sind zueinander drehbar. Beispielsweise greifen die Elemente ineinander oder eines der Elemente umschließt das andere teilweise, was eine Drehbarkeit gewährleistet. Das erste Element des Drehlagers kann beispielsweise ringförmig mit einer zentralen Öffnung oder Vertiefung zur Aufnahme des zweiten Elementes ausgebildet sein. Das zweite Element kann beispielsweise in Form eines Hohlbolzens oder Innenringes ausgebildet sein. Das zweite Element kann sich beispielsweise auf dem ersten Element abstützen und von diesem getragen werden.

[0013] Das klassische Verbindungselement zwischen Drehgestell und Wagenkasten wird auch Drehzapfen oder Drehpfanne genannt. Das erste Element des Drehlagers ist dem Drehzapfen oder der Drehpfanne gleichgestellt, beziehungsweise ersetzt den klassischen Drehzapfen oder die Drehpfanne. Das Pendant zur Drehpfanne ist der Drehbolzen oder Bolzen, der in die Drehpfanne eingelegt wird. Das Drehgestell bewegt sich um die von der Drehpfanne und dem Bolzen gebildete vertikale Achse relativ zum Wagenkasten.

[0014] Zur besseren Verständlichkeit wird im Folgenden auf die Ausführungsform einer Drehpfanne als erstes Element und eines Bolzens als zweites Element des Gelenklagers Bezug genommen, wobei der Bolzen in die Drehpfanne drehbar eingelegt wird. Für andere Ausführungsformen gilt dies analog. Insbesondere gilt die Betrachtung analog für den Fall, dass das erste Element das zweite Element umschließt, anstatt in dieses eingelegt zu werden.

[0015] Das zweite Element muss nicht eine längliche Form aufweisen, sondern kann, bezüglich seiner Drehachse, eine Höhe aufweisen, die geringer ist als sein Durchmesser. Auch in diesem Fall wird der Begriff Bolzen in Anlehnung an den typischerweise die beiden Drehgelenksegmente eines Schienenfahrzeugs verbindenden Bolzen verwendet.

[0016] Das Drehgelenk ist derart ausgebildet, dass der Gelenkträger z. B. durch Einwirken einer bestimmten Kraft, wie eine Aufprall kraft, die gegen das Schienenfahrzeug wirkt, gestaucht werden kann. Der Gelenkträger ist ausgestaltet, sich bei Stauchung energieaufnehmend zu verformen (Energieverzehrelement). Die Verformung kann bei geringeren Kräften elastisch und bei hohen Kräften plastisch ausgestaltet sein. Der Gelenkträger ist im Vergleich zu anderen Bestandteilen des Drehgelenkes und des Drehgestelles als Puffer ausgebildet, der die Energie des Aufpralls durch Verformung abfängt und so einen kontrollierten Energieabbau (Energieverzehr) ermöglicht. Dadurch wird die Aufprallenergie über den gesamten Zug verteilt und Knicke im Zug werden vermieden. Übrige Teile des Schienenfahrzeuges werden geschont.

[0017] Der Gelenkträger ist mit einem Wagenkasten eines Schienenfahrzeuges verbindbar. Der Gelenkträger ist insbesondere ausgestaltet die Zuglast des Wagenkastens im Wesentlichen alleine zu tragen. Durch den mit dem Gelenkträger drehfest verbundenen Bolzen und der mit dem Bolzen drehbar verbundenen Drehpfanne, ist ein Drehgestell relativ zum Wagenkasten drehbar. Eine vollständige Verdrehbarkeit um einen Vollkreis ist nicht erforderlich solange die für den Betrieb des Schienenfahrzeugs erforderliche Verdrehbarkeit gewährleistet ist. Die Drehbarkeit kann auf Drehungen auf typische Drehwinkel für Schienenfahrzeuge beschränkt sein. Beispielsweise ist die Drehbarkeit auf -90° bis +90° beschränkt.

[0018] Besonders vorteilhaft kann das Drehgestell ein Jakobs-Drehgestell sein, wie nachfolgend noch beschrieben.

[0019] Gemäß einer Ausführungsform weist die Drehpfanne einen zylindrischen oder konischen oder einen schalenförmigen Hohlraum auf. Der Bolzen ist auf die Form der Drehpfanne angepasst und drehbar mit ihr verbunden. Insbesondere kann ein Teil des Bolzens im Hohlraum der Drehpfanne angeordnet sein. Die Drehpfanne kann auch kegelförmig sein oder als ein Kugelsegment ausgebildet sein.

[0020] Der Gelenkträger ist drehfest mit dem Bolzen verbunden. Er kann teilweise um den Bolzen gelegt sein und dadurch einen Formschluss mit dem Bolzen bilden. Bei einem Aufprall mit anschließender Verformung des Gelenkträgers kann dieser ausgetauscht und durch einen neuen ersetzt werden. Vorteilhaft werden dadurch nicht oder schwer austauschbare Teile des Drehgestells geschont.

[0021] Die Drehpfanne ist an einem Drehgestell festlegbar. Gemäß einer Ausführungsform ist die Drehpfanne drehfest mit dem Drehgestell verbindbar. Dadurch ist eine Relativbewegung zwischen dem Bolzen und dem Drehgestell aber nicht zwischen der Drehpfanne und dem Drehgestell möglich.

[0022] Gemäß einer Ausführungsform ist der Bolzen derart mit dem Gelenkträger verbunden, dass der Gelenkträger bei einem Aufprall nicht nach oben ausweichen kann. Der Bolzen kann beispielsweise eine Nut aufweisen, in die ein Teil des Gelenkträgers eingelegt ist. Der Bolzen kann ein Unterteil und ein Oberteil aufweisen und mindestens ein Teil des Gelenkträgers kann zwischen Unterteil und Oberteil des Bolzens angeordnet sein. Unterteil und Oberteil sind insbesondere fest miteinander verbunden. Der Oberteil des Bolzens verhindert ein Abrutschen des Gelenkträgers nach oben bei einem Aufprall. Der Oberteil kann insbesondere zum Übergang zum Unterteil einen größeren Außendurchmesser als der Unterteil aufweisen.

[0023] Oberteil und Unterteil sind vorzugsweise fest ober lösbar verbunden. Das ermöglicht ein einfaches Lösen und Austauschen des Gelenkträgers nach einer Verformung durch eine Kollision.

[0024] Gemäß einer Ausführungsform ist ein Teil des Bolzens im Drehgelenklager angeordnet. Insbesondere ist der Unterteil oder ein Teil des Unterteils im Drehgelenklager angeordnet.

[0025] Gemäß einer Ausführungsform umschließt der Gelenkträger den Bolzen mindestens teilweise. Insbesondere kann der Gelenkträger den Bolzen an der wagenkastenabgewandten Seite etwa halbseitig, also mehr als 180°, umschließen. Die wagenkastenabgewandten Seite ist die Seite, die der Verbindung des Gelenkträgers mit dem Wagenkasten gegenüber liegt.

[0026] Gemäß einer Ausführungsform ist der Unterteil des Bolzens ringförmig oder scheibenförmig ausgebildet. Insbesondere ist er an die Form der Drehpfanne angepasst und bildet das passende Pendant zu einer drehbaren Verbindung. Der Oberteil kann ebenso ringförmig oder scheibenförmig ausgebildet sein.

[0027] Gemäß einer Ausführungsform bildet der Oberteil des Bolzens über dem Unterteil einen Vorsprung aus, unter dem der Gelenkträger angeordnet ist. Insbesondere ist der Vorsprung auf der Wagenkastenabgewandten Seite des Gelenkträgers angeordnet. Dazu kann er beispielswiese größer als der Unterteil sein. Beispielsweise sind der Unterteil und der Oberteil des Bolzens ringförmig oder scheibenförmig ausgebildet, wobei der Unterteil einen größeren Außendurchmesser als der Oberteil aufweist.

[0028] Gemäß einer Ausführungsform bilden der Unterteil und der Oberteil des Bolzens eine Nut aus und mindestens ein Teil des Gelenkträgers ist in der Nut angeordnet.

[0029] Der Gelenkträger verbindet einen Wagenkasten mit dem Drehgestell. Gemäß einer Ausführungsform weist der Gelenkträger mehrere Trägerarme zum Verbinden mit einem Wagenkasten auf. Dabei muss nicht jeder Trägerarm mit einem Wagenkasten verbunden werden. Beispielsweise werden zwei Trägerarme mit einem Wagenkasten verbunden und zwei Trägerarme bleiben ohne lasttragende Verbindung. Insbesondere sind die Trägerarme ein integraler Bestandteil des Gelenkträgers, sodass der Gelenkträger die Trägerarme einstückig umfasst.

[0030] Trägerarme können unterschiedliche mechanische Verformbarkeiten aufweisen. Beispielsweise kann die Bewegung eines oder mehrerer Trägerarme durch einen Anschlag begrenzt sein, sodass diese in eine Bewegungsrichtung gezwungen werden, während andere Trägerarme eine andere Bewegungsrichtung aufweisen können. Die Verformbarkeit unterscheidet sich dadurch.

[0031] Der Gelenkträger kann eine zweistufige Energieaufnahme während einer Verformung aufweisen. Durch mehrere Trägerarme unterschiedlicher Verformbarkeit kann beispielsweise eine zweistufige Verformbarkeit des Gelenkträgers erreicht werden. Im Normalbetrieb kann lediglich die erste mechanische Stufe des Gelenkträgers wirken. Im Falle eines Aufpralles wird Energie zunächst in der ersten Stufe aufgezehrt und dann in der zweiten Stufe.

[0032] Beispielsweise sind zwei Trägerarme mit dem Wagenkasten verbindbar und zwei weitere Trägerarme zunächst frei hängend. Bei einem Aufprall werden die verbundenen Trägerarme verformt. Das entspricht der ersten Stufe der Verformbarkeit. Durch die Verformung werden die freihängenden Trägerarme an einen Anschlag geführt und wirken bei weiteren Verformungen ebenso Energie aufzehrend. Dies entspricht der zweiten Stufe der Verformbarkeit.

[0033] Gemäß einer Ausführungsform weist der Gelenkträger mindestens zwei Außenträgerarme und mindestens zwei Innenträgerarme auf. Insbesondere können zwei Außenträgerarme mit dem Wagenkasten verbindbar sein und zwei Innenträgerarme zunächst frei hängend.

[0034] Die Trägerarme beziehungsweise Außenträgerarme und Innenträgerarme können unterschiedlich ausgestaltet sein, wobei mindestens einer davon bei Stauchung energieaufnehmend verformt wird und so als Energieverzehrelement wirkt. Beispielsweise sind die Außenträgerarme lastaufnehmend mit einem Wagenkasten verbindbar und sind für den Normalbetrieb vorgesehen. Die Innenträgerarme können für einen Aufprall vorgesehen sein und einen Abstand zum Wagenkasten aufweisen. Der Abstand zwischen Innenträgerarmen und Wagenkasten kann sich bei Verformung der Außenträgerarme verringert. Die Innenträgerarme können auf eine am Wagenkasten vorgesehen Stopper aufprallen und weiterhin ebenso gestaucht und energieaufnehmend verformt werden. Alternativ können die Innenträgerarme auch bereits mit einem Wagenkasten verbunden sein.

[0035] Gemäß einer Ausführungsform erstreckt sich der Gelenkträger im Wesentlichen in eine Ebene und die Stauchung und damit verbundene Energieverzehrung wirkt innerhalb dieser Ebene. Vorzugsweise ist diese Ebene horizontal ausgerichtet, das heißt, dass eine Fahrtrichtung des Schienenfahrzeuges in dieser Ebene liegt. Eine Verformung des Gelenkträgers vertikal ist vorzugsweise zu vermeiden.

[0036] Gemäß einer Ausführungsform weist der Gelenkträger mindestens zwei Trägerarme auf, wobei die Trägerarme im Wesentlichen in einer horizontalen Ebene angeordnet sind und ausgestaltet sind, bei einer in Fahrtrichtung wirkenden Kraft energieaufnehmend verformt zu werden, wobei sich bei der Verformung der Abstand der Trägerarme zueinander erhöht und die Trägerarme weiterhin in der Ebene angeordnet sind. Die Verformung ist also innerhalb der Ebene.

[0037] Vorteilhaft können gemäß einer Ausführungsform die Trägerarme, insbesondere die mindestens zwei Außenträgerarme und mindestens zwei Innenträgerarme, im Wesentlichen in einer Ebene liegen. Vorzugsweise ist diese Ebene horizontal ausgerichtet. Da eine Stauchung im Wesentlichen in Fahrtrichtung des Schienenfahrzeuges zu erwarten ist, sind die Trägerarme in dieser Ebene ausgerichtet, um einen maximalen Anteil der Energie aufzunehmen.

[0038] Gemäß einer Ausführungsform ist der Gelenkträger einstückig geformt.

Beispielsweise kann der Gelenkträger durch Metallguss geformt sein. Dies ermöglicht die nötige Stabilität und zugleich Verformbarkeit zur Energieaufnahme.

[0039] Gemäß einer Ausführungsform weist das Drehgelenk weiterhin eine

Kopplungsvorrichtung zum Verbinden des Drehgelenks mit einem zweiten Wagenkasten auf. Die Kopplungsvorrichtung kann drehbar am Drehlager festgelegt sein.

[0040] Alternativ kann die Kopplungsvorrichtung drehfest am Bolzen, insbesondere am Oberteil des Bolzens oder am Unterteil des Bolzens, festgelegt sein oder einen Teil davon bilden, wobei die Kopplungsvorrichtung drehbar mit dem zweiten Wagenkasten verbindbar ist.

[0041] Das vorgeschlagene Drehgestell kann ein Jakobs-Drehgestell sein. Bei einem Schienenfahrzeug können zwei benachbarte Schienenfahrzeugteile, wie Wagenkästen oder Module, auf einem gemeinsamen, so genannten Jakobs-Drehgestell abgestützt werden. Bei einem Jakobs-Drehgestell stützen sich die beiden aufeinander folgenden Schienenfahrzeugteile gleichzeitig auf ein und demselben Drehgestell ab, so dass sich das Drehgestell direkt unter dem Übergang zweier verbundener Schienenfahrzeugteile befindet. Insbesondere kann das Jakobs-Drehgestell zwischen den Schienenfahrzeugteilen so angeordnet werden, sodass benachbarte Schienenfahrzeugteile lediglich über das Jakobs-Drehgestell miteinander gekoppelt werden können. Eine zusätzliche lasttragende und/oder energieaufnehmende Verbindung zwischen den Schienenfahrzeugteilen ist nicht nötig. Selbstverständlich kann das Schienenfahrzeug mehrere solcher Jakobs-Drehgestelle aufweisen.

[0042] Es wird weiterhin ein Schienenfahrzeug mit einer Ausführungsform des Drehgelenks beziehungsweise des Drehgestelles mit Drehgelenk vorgeschlagen, wobei das Schienenfahrzeug einen ersten Wagenkasten und optional einen zweiten Wagenkasten aufweist und wobei der erste Wagenkasten über den Gelenkträger mit dem Drehgelenk und damit dem Drehgestell verbunden ist. Der zweite Wagenkasten kann mit dem Drehgestell über die Kopplungsvorrichtung verbunden sein.

Kurzbeschreibung der Figuren

[0043] Die beiliegenden Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen und dienen zusammen mit der Beschreibung der Erläuterung der Prinzipien der Erfindung. Die Elemente der Zeichnungen sind relativ zueinander und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen entsprechend ähnliche Teile.

[0044] Figur 1 zeigt ein Schienenfahrzeug gemäß einer Ausführungsform.

[0045] Figur 2A zeigt ein Drehgelenk und einen Teil eines Wagenkastens gemäß einer Ausführungsform.

[0046] Figur 2B zeigt ein Drehgelenk und einen Teil zweier Wagenkästen gemäß einer Ausführungsform. [0047] Figur 3A zeigt ein Beispiel eines Gelenkträgers mit Bolzen.

[0048] Figur 3B zeigt eine Schnittansicht durch den Gelenkträger und den Bolzen der Figur 3A.

[0049] Figuren 4A bis 4E zeigen unterschiedliche Ausführungsformen des Gelenkträgers.

[0050] Figur 5 zeigt eine zeigt eine Schnittansicht durch den Gelenkträger und den

Bolzen gemäß einer alternativen Ausführungsform zur Figur 3B.

[0051] Figuren 6A und 6B zeigen alternative Ausführungsformen des Bolzens mit Kopplungsvorrichtung.

Ausführungsbeispiele

[0052] Figur 1 zeigt ein Schienenfahrzeug 100 gemäß einer Ausführungsform. Das Schienenfahrzeug 100 weist einen ersten Wagenkasten 102 und einen zweiten Wagenkasten 103 auf, die über ein Jakobsdrehgestell 101 miteinander verbunden sind.

[0053] Figur 2 zeigt ein Drehgelenk und einen Teil eines Wagenkastens 102, der mit dem Drehgelenk verbunden ist. Das dargestellte Drehgelenk der Figur 2 kann drehfest auf ein Drehgestell montiert werden. Rahmen, Räder und Federungen eines Drehgestelles sind nicht dargestellt. Zum Montieren sind beispielsweise Löcher für Schrauben vorgesehen.

[0054] Das Drehgelenk weist ein Drehlager 1 mit einen ersten Element 2 (Drehpfanne) und einem zweiten Element 10 (Bolzen) auf, wobei der Bolzen 10 mit der Drehpfanne 20 drehbar verbunden ist. Weiterhin weist das Drehgelenk einen Gelenkträger 20 auf, der drehfest mit dem Bolzen 10 verbunden ist, zum Verbinden mit einem Wagenkasten 102, wobei der Gelenkträger 20 ausgestaltet ist, bei Stauchung energieaufnehmend verformt zu werden.

[0055] Die Drehpfanne 2 dieser Ausführungsform weist einen ring- oder schalenförmigen Hohlraum auf, in den der Bolzen 10 eingelegt ist. Der Bolzen 10 ist außenseitig rund ausgebildet, sodass eine Drehbewegung des Bolzens 10 in der Drehpfanne 2 möglich ist. Der Bolzen 10 kann ringförmig ausgebildet sein und ebenso einen Hohlraum aufweisen, der insbesondere zentral angeordnet ist. Bei einem ringförmigen Bolzen 10 definiert die Mitte die Drehachse, um die sich der Bolzen 10 in der Drehpfanne 2 drehen kann. [0056] Das Drehlager kann ein weiteres drehbar gelagertes drittes Element 3 zum Verbinden mit einem zweiten Wagenkasten 103 aufweisen. Ist der erste Wagenkasten 102 mit dem Gelenkträger 20 über dem Bolzen 10 mit der Drehpfanne 2 verbunden und das Drehgelenk unabhängig von dem Bolzen 10 über das drittes Element 3 mit einem zweiten Wagenkasten 103 verbunden, so sind die beiden Wagenkästen 102, 103 unabhängig voneinander drehbar mit dem Drehgestell 101 verbunden.

[0057] Die Figur 2B zeigt eine Ausführungsform mit einem dritten Element 3 des Drehlagers 1 zum Verbinden eines zweiten Wagenkastens 102. Das dritte Element 3 ist in dieser Ausführungsform ringförmig. Erstes, zweites und drittes Element 2, 3, 10 bilden eine ineinander angeordnete Ringstruktur, die zwei unabhängige Relativ-Drehungen zulässt. Dabei kann die Drehpfanne 2 drehfest auf dem Drehgestell 101 montiert sein und der Bolzen 10 und das dritte Element 3 jeweils unabhängig zur Drehpfanne 2 drehbar gelagert sein.

[0058] Die Figur 3A zeigt eine Ausführungsform des Gelenkträgers 20. Der Gelenkträger 20 ist drehfest mit dem Bolzen 10 verbunden. Der Bolzen 10 weist einen Oberteil 12 und einen Unterteil 11 auf. Der Gelenkträger 20 liegt auf dem Unterteil des Bolzens 11 auf und wird von diesem von unten gestützt. Der Unterteil 11 hat einen größeren Außendurchmesser als der Oberteil 12. Nach oben verhindert der Oberteil 12 ein Abrutschen des Gelenkträgers 20. Dazu kann der Gelenkträger 20 zwischen Unterteil 11 und Oberteil 12 des Bolzens 10 angeordnet sein. Oberteil 12 und Unterteil 11 können beispielsweise eine Nut ausbilden und mindestens ein Teil des Gelenkskrieges 20 kann in der Nut angeordnet sein.

[0059] Der Gelenkträger 20 kann zwei Bereiche aufweisen, wobei der erste Bereich mehrere Trägerarme zum Verbinden mit einem Wagenkasten 102 aufweist und der zweite Bereich auf die Form des Bolzens 10 angepasst ist und fest mit dem Bolzen 10 verbunden ist. Insbesondere kann der Gelenkträger 20 im zweiten Bereich den Bolzen 10 teilweise umschließen. Der erste und der zweite Bereich des Gelenkträgers 20 können durch eine erste Gabelung und eine zweite Gabelung in jeweils zwei Trägerarme 21, 22, 23, 24 voneinander getrennt sein.

[0060] Gemäß einer Ausführungsform weist der Gelenkträger 20 mindestens zwei Außenträgerarme 21, 23 und mindestens zwei Innenträgerarme 22, 24 auf.

[0061] In dieser Ausführungsform weist der Gelenkträger 20 mehrere Trägerarme auf. Die Trägerarme können nach einer oder mehrerer Gabelungen des Gelenkträgers 20 auseinanderlaufen. Hier weist der Gelenkträger 20 einen ersten Außenträgerarme 21, einen ersten Innenträgerarme 22, einen zweiten Außenträgerarme 23, und einen zweiten Innenträgerarme 24 auf. Die Außenträgerarme 21, 23 und Innenträgerarme 22, 24 sind mit dem Wagenkasten 102 verbunden. In anderen Ausführungsformen können auch nur die Außenträgerarme 21, 23 oder nur die Innenträgerarme 22, 24 mit dem Wagenkasten 102 verbunden sein. Vorzugsweise ist der Gelenkträger 20 zu einer vertikalen Ebene spiegelsymmetrisch. Dadurch werden Kräfte, die typischerweise in Fahrtrichtung des Schienenfahrzeuges wirken, symmetrisch abgebaut, was einem Knicken des Zugs entgegen wirkt. Der Übergang der beiden Bereiche kann fließend sein und der Gelenkträger 20 kann einstückig ausgebildet sein.

[0062] Der Gelenkträger 20 ist ausgestaltet, sich bei Stauchung energieaufnehmen zu verformen. Er ist als Energieverzehrelement ausgebildet. Bei einer Kollision soll der Gelenkträger 20 am Bolzen 10 gehalten werden und die Kollisionsenergie durch Verformung der Trägerarme 21, 22, 23, 24 aufnehmen. Beispielsweise können der Gelenkträger 20 und damit auch die Trägerarme 21, 22, 23, 24 ein Metall aufweisen, und insbesondere in einem Metallguss einstückig geformt sein.

[0063] Gemäß einer Ausführungsform liegen die Trägerarme 21, 22, 23, 24, also insbesondere die Außenträgerarme 21, 23 und Innenträgerarme 22, 24, im Wesentlichen in einer Ebene. Bevorzugt liegt der zweite Bereich des Gelenkträgers 20 ebenso im Wesentlichen in dieser Ebene. Die Ebene kann horizontal ausgerichtet sein, um eine möglichst große Verformbarkeit und Energieaufnahme der Trägerarme 21, 22, 23, 24 in Fahrtrichtung des Schienenfahrzeuges 100 zu erreichen.

[0064] Figur 3B zeigt die Ausführungsform des Gelenkträgers 20 und des Bolzens 10 der Figur 3A durch eine Schnittebene A-A. Der Gelenkträger 20 verläuft rechts und links vom Bolzen 10. Die Innenträgerarme 22, 24 und Außenträgerarme 21, 23 sind nicht gezeigt, da der Schnitt vor den Gabelungen des Gelenkträgers 20 verläuft. Da der Bolzen 10 der Figur 3A ringförmig aufgebaut ist, zeigt die Figur 3B einen Schnitt durch einen Ring, also einen Rechten und einen Linken Teil mit einem Hohlraum dazwischen. Die gestrichenen Linien zeigen horizontale Verläufe zu Veranschaulichung.

[0065] Der Bolzen 10 weist einen Oberteil 12 und einen Unterteil 11 auf. Oberteil 12 und Unterteil 11 sind drehfest miteinander verbunden. Ein Teil des Gelenkträgers 20 ist zwischen dem Oberteil 12 und dem Unterteil 11 angeordnet. In dieser Ausführungsform ist der Durchmesser des Unterteils 11 am Berührungspunk zum Oberteil 12 größer als der Durchmesser des Oberteils 12. Dadurch bildet sich zwischen dem Vorsprung des Oberteils 12 und dem Unterteil 11 des Bolzens 10 eine Nut aus. Ein Teil des Gelenkträgers 20 ist in dieser Nut angeordnet, wodurch der Gelenkträger 20 sowohl nach oben als auch nach unten vom Bolzen 10 gestützt und gehalten wird.

[0066] Die Figuren 4A bis 4E zeigen verschiedene Ausführungsformen des Gelenkträgers 20. Insbesondere zeigen die Figuren unterschiedliche Ausführungsformen der Innenträgerarme 22, 24 und der Verbindungen des Gelenkträgers 20 mit dem Wagenkasten 102. Der Bolzen 10 ist in diesen Figuren jeweils identisch. Die Gelenkträger 20 weisen jeweils vier Trägerarme 21, 22, 23, 24 auf.

[0067] Der Gelenkträger 20 weist zwei Bereiche auf, wobei der erste Bereich mehrere Trägerarme 21, 22, 23, 24 zum Verbinden mit einem Wagenkasten 102 aufweist und der zweite Bereich an die Form des Bolzens 10 angepasst ist und fest mit dem Bolzen 10 verbunden ist. Der zweite Bereich des Gelenkträgers 20 umschließt den Bolzen 10 teilweise. Der erste und der zweite Bereich des Gelenkträgers 20 sind durch eine erste Gabelung und eine zweite Gabelung in jeweils zwei Trägerarme 21, 22, 23, 24 voneinander getrennt. Die Gelenkträger 20 der Figuren 4A bis 4E sind spiegelsymmetrisch zu einer Spiegeleben, die von oben nach unten in den Figuren verläuft. Die Spiegelebene entspricht einer vertikalen Ebene des Schienenfahrzeuges.

[0068] Gemäß einer Ausführungsform weist der Bolzen 10 und/oder der Oberteil 12 und/oder der Unterteil 11 einen Hohlraum auf. Der Bolzen 10 ist an seiner Außenseite drehbar gelagert. Im inneren Bereich kann der Bolzen einen Hohlraum aufweisen. Insbesondere kann der der Bolzen 10 und/oder der Oberteil 12 und/oder der Unterteil 11 ringförmig sein.

[0069] Gemäß einer Ausführungsform sind die Trägerarme 21, 22, 23, 24 in einer Ebene angeordnet. Die Ebene ist bei einem im Schienenfahrzeug montierten Drehgestell horizontal ausgerichtet. Eine Fahrtrichtung würde beispielsweise in den Figuren 4A bis 4E von oben nach unten zeigen.

[0070] In Figur 4A ist ein Gelenkträger 20 mit zwei Außenträgerarmen 21, 23 und zwei Innenträgerarmen 22, 24 dargestellt. Die Außenträgerarme 21, 23 sind mit dem Wagenkasten 102 lastaufnehmend und fest verbunden. Die Innenträgerarme 22, 24 weisen einen Abstand zum Wagenkasten 102 auf und sind daher nicht fest mit diesem verbunden. Der Abstand zwischen den Innenträgerarmen 22, 24 und dem Wagenkasten 102 verringert sich bei Verformung der Außenträgerarme 21, 23 bei einer Kollision. Die Außenträgerarme 21, 23 werden dabei gestaucht und verbiegen sich nach außen. Vorzugsweise sind die Außenträgerarme 21, 23 ausgestaltet sich nicht aus der dargestellten Ebene zu verbiegen.

[0071] In dieser Ausführungsform weist der Gelenkträger 20 weiterhin eine Anschlagsvorrichtung 25 auf. Die Anschlagsvorrichtung 25 schlägt bei Verformung der Außenträgerarme 21, 23 an den Wagenkasten an. Weiterhin kann die Anschlagsvorrichtung 25 die beiden Innenträgerarme 22, 24 miteinander verbinden.

[0072] Alternativ kann der Gelenkträger 20 zwei Außenträgerarme 21, 23 und einen dazwischen zentral verlaufenden einzelnen Innenträgerarm aufweisen. Ebenso können zwei Innenträgerarme 22, 24 zu einem Innenträgerarme an einer Gabelung zusammenlaufen.

[0073] Figur 4B zeigt einen ähnlichen Gelenkträger 20, wobei der Gelenkträger 20 für eine gelenkige Verbindung zum Wagenkasten 102 vorgesehen ist. Die Außenträgerarme 21, 23 weisen gelenkige Verbindungen 26, 27 zum Wagenkasten 102 auf. Analog zur Figur 4A tragen hier die Außenträgerarme 21, 23 die Last des Wagenkastens 101 und sind als Energieverzehrelement ausgebildet.

[0074] Die Figur 4C zeigt eine weiter Ausführungsform des Gelenkträgers 20, wobei die Innenträgerarme 24, 22 mit dem Wagenkasten 102 verbunden sind. Die Trägerarme 21, 22, 23, 24 sind untereinander jeweils mit mindestens einem anderen Trägerarm 21, 22, 23, 24 durch einen Stützarm 28, 29 verbunden. Insbesondere kann jeweils ein Außenträgerarm 21, 23 mit jeweils einem Innenträgerarm 22, 24 durch einen Stützarm 28, 29 verbunden sein. Die Stützarme 28, 29 liegen bevorzugt in der Ebene der Trägerarme 21, 22, 23, 24 und bewirken eine Stabilisation der Trägerarme 21, 22, 23, 24 zwischen einander. Dadurch wird der Gelenkträger 20 in einer Ebene stabilisiert wird. Eine bei einer Stauchung einer der Trägerarme 21, 22, 23, 24 wird durch den Stützarm 28, 29 ein Ausweichen in einer der Trägerarme 21, 22, 23, 24 in eine Richtung außerhalb der Fahrtrichtung vermieden.

[0075] Bei der Ausführungsform der Figur 4C ist weiterhin am Wagenkasten 102 ein Anschlag 103 vorgesehen. Bei einer Verformung der Innenträgerarme 22, 24, die zum Ablösen der Verbindung zwischen Innenträgerarmen 22, 24 und Wagenkasten 102 führt, schlagen die Innenträgerarme 22, 24 an den Anschlag 103 an und werden durch diesen und die wirkende Verformunsgkraft am Wagenkasten 102 gehalten. [0076] Figur 4D zeigt eine weitere Ausführungsform des Gelenkträgers 20. Ähnlich zur Figur 4A weist der Gelenkträger 20 eine Anschlagsvorrichtung 25 zum Anschlägen an den Wagenkasten bei Verformung durch Kollision auf. Dabei sind die Innenträgerarme 22, 24 durch gelenkige Verbindungen 26, 27 mit der Anschlagsvorrichtung 25 verbunden.

[0077] Figur 4E zeigt eine weitere Ausführungsform des Gelenkträgers 20. Ähnlich zur Figur 4A weist der Gelenkträger 20 eine Anschlagsvorrichtung 25 zum Anschlägen an den Wagenkasten bei Verformung durch Kollision auf. Dabei bildet, im Gegensatz zu den Figuren 4A, 4B und 4D, nicht die Anschlagsvorrichtung 25 den kleinsten Abstand zum Wagenkasten 102 aus, sondern die Innenträgerarme 22, 24 sind mit dem Wagenkasten 102 verbunden. Nur durch Verformung der Innenträgerarme 22, 24 kann die Anschlagsvorrichtung 25 an den Wagenkasten 102 anschlagen.

[0078] Die Figur 5 zeigt eine andere Ausführungsform des Bolzens 10 im Vergleich zu den Figuren 3A und 3B. Wie in Figur 3B umschließt der Gelenkträger 20 den Bolzen 10 teilweise. In dieser Ausführungsform umschließt der Gelenkträger ebenso einen Bereich des Unterteils 11 des Bolzens 10 anstatt lediglich den Oberteil 12 wie die Ausführungsform der Figur 3B. In beiden Ausführungsformen formt der Bolzen 10, insbesondere formen Oberteil 12 und Unterteil 11, eine Nut, in der ein Teil des Gelenkträgers 20 angeordnet ist. Die Nut verhindert ein Abrutschen des Gelenkträgers 20 nach oben oder unten bei einer Verformung.

[0079] Die Figuren 6A und 6B zeigen eine weitere Ausführungsform des Drehlagers, wobei das Drehlager ein drehfestes drittes Element 3 / 13 aufweist. Diese Ausführungsform ist eine Alternative zu der Ausführungsform der Figur 2B. In den Figuren 6A/6B ist das dritte Element 3 eine Kopplungsvorrichtung 13, die drehbar mit einem zweiten Wagenkasten verbindbar ist. Die Kopplungsvorrichtung 13 ist drehfest am Bolzen 10 festgelegt oder bildet einen Teil davon. Die Figuren 6A und 6B zeigen einen Schnitt, der der Schnittebene der Figuren 3B und 5 entspricht. Die Ausführungsform des Bolzens 10 kann insbesondere mit den Gelenkträgern 20 einer der Ausführungsformen der Figuren 4A bis 4E kombiniert werden.

[0080] Figur 6A zeigt eine Ausführungsform des Bolzens 10 mit einer Kopplungsvorrichtung 13. Die Kopplungsvorrichtung 13 ist drehfest am Bolzen 10 festgelegt und bildet einen Teil des Oberteils 12 des Bolzens 10. In dieser Ausführungsform weist der Oberteil 12 keinen Hohlraum auf, wie beispielsweise in der Figur 3B, sondern die Kopplungsvorrichtung 13 nimmt die Position des Hohlraums und bildet einen Teil des Oberteils 12.

[0081] Figur 6B zeigt eine weitere Ausführungsform des Bolzens 10 mit einer Kopplungsvorrichtung 13. Die Kopplungsvorrichtung 13 ist drehfest am Bolzen 10 festgelegt. Sie bildet einen Teil des Unterteils 11 des Bolzens 10. Der Oberteil 12 weist einen Hohlraum auf und die Kopplungsvorrichtung 13 erstreckt sich in diesem Hohlraum.

[0082] Die Kopplungsvorrichtung 13 kann beispielsweise wiederum einen Drehzapfen oder Drehbolzen aufweisen, der mit einem Gelenk eines zweiten Wagenkastens verbindbar ist.

[0083] Wenngleich hierin spezifische Ausführungsformen dargestellt und beschrieben worden sind, liegt es im Rahmen der vorliegenden Erfindung, die gezeigten Ausführungsformen geeignet zu modifizieren, so ist beispielsweise ein beliebiger Gelenkträger der Figuren 4A bis 4E mit einer Ausführungsformen der Bolzen der Figuren 6A und 6B kombinierbar.

Bezugszeichenliste

Figur

1 Drehlager 2A-2B

2 erstes Element (Drehpfanne) 2A-2B

3 drittes Element 2B, 6A/B

10 zweites Element (Bolzen) 2A-6B

11 Unterteil 3A-6B

12 Oberteil 3A-6B

13 Kopplungsvorrichtung 6A,6B

20 Gelenkträger 2A-6B

21 Trägerarm/Außenträgerarm 3A, 4A-4E

22 Trägerarm/Innenträgerarm 3A, 4A-4E

23 Trägerarm/Außenträgerarm 3A, 4A-4E

24 Trägerarm/Innenträgerarm 3A, 4A-4E

25 Anschlagsvorrichtung 4A-4E

26 gelenkige Verbindung 4B, 4D

27 gelenkige Verbindung 4B, 4D

28 Stützarm 4C

29 Stützarm 4C

100 Schienenfahrzeug 1

101 Drehgestell 1

102 erster Wagenkasten 1,2A,2B

103 zweiter Wagenkasten 1,2B