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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fahrwerksrahmen für ein Schienenfahrzeug mit einem zentralen Querträger und zwei Langträgern, die in einer Rahmenquerrichtung über den Querträger miteinander verbunden sind, wobei der Querträger wenigstens ein vorderes Stegelement, ein hinteres Stegelement und einen Querträgeruntergurt aufweist. Die Stegelemente verlaufen in der Rahmenquerrichtung und einer Rahmenhöhenrichtung zwischen den Langträgern und sind mit diesen verbunden sowie in einer Rahmenlängsrichtung zumindest um einen ersten Abstand voneinander beabstandet angeordnet. Der Querträgeruntergurt erstreckt sich auf einer Unterseite des Querträgers zwischen den Langträgern und ist mit den Stegelementen verbunden. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrwerk mit einem erfindungsgemäßen Fahrwerksrahmen sowie ein Schienenfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Fahrwerk.
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Bei modernen Schienenfahrzeugen, die mit vergleichsweise hohen Nennbetriebsgeschwindigkeiten betrieben werden, besteht in der Regel das Problem, dass es an bestimmten Stellen im Bereich der Fahrwerke, an denen sich die Strömung von den dort angeordneten Fahrzeugkomponenten ablöst, zu Strömungsverhältnissen kommt, die gerade bei hohen Geschwindigkeiten zu einer erheblichen Erhöhung des Strömungswiderstandes sowie zu erheblichen Geräuschemissionen führen. Dies liegt unter anderem daran, dass stromabwärts des Ablösepunktes eine sich kontinuierlich aufwertende Scherschicht entsteht. Je weiter sich diese Scherschicht aufwertet, desto größer wird der damit einhergehende Strömungswiderstand. Weiterhin kommt es in dieser Scherschicht in der Regel zur periodischen Ausbildung von ausgeprägten Wirbeln (so genannte Kelvin-Helmholtz-Instabilität) und der damit einhergehenden Schallemission.
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Trifft diese Scherschicht auf Fahrwerkskomponenten, wie beispielsweise auf die Unterseite eines Fahrmotors oder eines Querträgers des Fahrwerksrahmens, so werden hier weitere Verwirbelungen induziert, die zu einer Erhöhung des Strömungswiderstandes und der Geräuschemissionen führen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen Fahrwerksrahmen, ein Fahrwerk sowie ein Schienenfahrzeug der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, welcher bzw. welches die oben genannten Nachteile nicht oder zumindest in geringerem Maße mit sich bringt und insbesondere auf einfache Weise eine Reduktion des Strömungswiderstandes und der Schallemission ermöglicht.
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Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe ausgehend von einem Fahrwerksrahmen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die technische Lehre zu Grunde, dass man auf einfache Weise eine Reduktion der Schallemission im Bereich des Fahrwerks sowie eine Reduktion des Strömungswiderstandes des Fahrzeugs erzielt, wenn man den Querträgeruntergurt zumindest über einen gewissen Bereich, der sich in der Rahmenquerrichtung erstreckt, in der Rahmenlangsrichtung über die Stegelemente hinaus deutlich nach vorne und/oder hinten verlängert. Der so gebildete Vorsprung des Querträgeruntergurtes hat hierbei gegenüber konventionellen Gestaltungen, bei denen der Querträgeruntergurt bestenfalls geringfügig über die Stegelemente hinausreicht, den Vorteil, dass sich die ausgehend von einer vorlaufenden Fahrwerkskomponente (beispielsweise von einem Fahrmotor, einem Getriebe, einem Radsatz oder dergleichen) auftreffende Luftströmung früher unter erneuter Ausbildung einer Grenzschicht an den Querträgeruntergurt wiederanlegen kann, während im Bereich des nachlaufenden Vorsprungs erst eine spätere Ablösung der widerstandsarmen Strömung erzielt wird.
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Durch das frühere Wiederanlegen und spätere Ablösen der Strömung wird erreicht, dass sich im Bereich des Querträgers eine Scherschicht erst wieder (in Fahrtrichtung) hinter dem Querträger ausbildet und dann auch dort erst wieder aufwerten kann, sodass über den Fahrwerksbereich insgesamt eine Reduzierung der Aufweitung der Scherschicht erzielt wird. Dies hat eine verminderte Schallemission sowie einen verminderten Strömungswiderstand zur Folge.
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Hierbei versteht es sich, dass im Strömungsverlauf nachfolgende Komponenten des Fahrwerks im Bereich ihrer Unterseite ebenfalls derart gestaltet sein können, dass sich die Strömung dort wieder anlegt, sodass es insgesamt zu einer deutlichen Reduktion der Schallemission und des Strömungswiderstands kommt.
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Gemäß einem Aspekt betrifft die Erfindung daher einen Fahrwerksrahmen für ein Schienenfahrzeug mit einem zentralen Querträger und zwei Langträgern, die in einer Rahmenquerrichtung über den Querträger miteinander verbunden sind, wobei der Querträger wenigstens ein vorderes Stegelement, ein hinteres Stegelement und einen Querträgeruntergurt aufweist. Die Stegelemente verlaufen in der Rahmenquerrichtung und einer Rahmenhöhenrichtung zwischen den Langträgern und sind mit diesen verbunden sowie in einer Rahmenlängsrichtung zumindest um einen ersten Abstand voneinander beabstandet angeordnet. Der Querträgeruntergurt erstreckt sich auf einer Unterseite des Querträgers zwischen den Langträgern und ist mit den Stegelementen verbunden. Der Querträgeruntergurt erstreckt sich über wenigstens einen Längsvorsprung, der sich in der Rahmenquerrichtung über einen Längsvorsprungsbereich des Querträgers erstreckt, in der Rahmenlängsrichtung um wenigstens 10% des ersten Abstandes, vorzugsweise wenigstens 15% des ersten Abstandes, weiter vorzugsweise 20% bis 40% des ersten Abstandes, über das vordere Stegelement und/oder das hintere Stegelement hinaus.
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Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass sich die Positionsangaben „vorne” und „hinten” im Sinne der vorliegenden Anmeldung auf eine bestimmte Fahrtrichtung des Fahrwerks beziehen. Es versteht sich, dass ein Großteil der erfindungsgemäßen Fahrwerke in beiden Fahrtrichtungen betrieben werden kann, sodass diese Angaben nur für eine der beiden möglichen Fahrtrichtungen gemacht werden. Typischerweise wird daher auch in der Regel eine zur Mittenhochachse des Fahrwerksrahmens im Wesentlichen symmetrische Gestaltung gewählt, sodass sich auch bei Fahrtrichtungsumkehr im Wesentlichen dieselben Strömungsquerschnittes ergeben.
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Die Größe des Längsvorsprungs in der Rahmenlängsrichtung richtet sich insbesondere nach der Abmessung des Querträgers in der Rahmenlängsrichtung. Ist der Querträger verhältnismäßig schmal (d. h. hat er eine vergleichsweise geringe erste Abmessung zwischen den Stegelementen), so ist der Längsvorsprung größer zu bemessen, um ein möglichst frühes Wiederanlegen der Strömung an den Querträgeruntergurt (und damit an das Fahrwerk) sowie ein möglichst spätes Ablösen der widerstandsarmen Grenzschichtströmung bzw. ein spätes erneutes Ausbilden einer Scherschicht zu erzielen.
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Besonders günstige, weil nicht zuletzt einfach zu realisierende Gestaltungen ergeben sich bei im Verhältnis zur Gesamtlänge des Fahrwerksrahmens vergleichsweise breiten Querträgern. Vorzugsweise beträgt daher der erste Abstand wenigstens 10%, vorzugsweise wenigstens 15%, weiter vorzugsweise 15% bis 25%, einer Gesamtlänge der Längsträger in der Rahmenlängsrichtung.
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Bei dem vorderen und hinteren Stegelement handelt es sich im Sinne der vorliegenden Erfindung jeweils um das in der Rahmenlängsrichtung am weitesten außen (also am weitesten vorne bzw. hinten) liegende Element, welches die beiden Langträger unmittelbar verbindet und eine wesentliche Komponente der strukturellen Verbindung zwischen den beiden Langträgern darstellt. insbesondere sind sie wesentlich für die Biegesteifigkeit des Fahrwerksrahmens um seine Rahmenlängsachse sowie die Torsionssteifigkeit des Fahrwerksrahmens um seine Rahmenquerachse mitverantwortlich.
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Es versteht sich, dass bei bestimmten Varianten der Erfindung gegebenenfalls auch vorgesehen sein kann, dass separate Verkleidungselemente oder dergleichen, welche keinen wesentlichen Beitrag zur strukturellen Steifigkeit des Fahrwerksrahmens liefern, eine vordere bzw. hintere Außenbegrenzung des Querträgers bilden. Vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, dass das vordere Stegelement zumindest abschnittsweise in der Rahmenlängsrichtung eine vordere Außenbegrenzung des Querträgers bildet. Zusätzlich oder alternativ kann auch das hintere Stegelement zumindest abschnittsweise in der Rahmenlängsrichtung eine hintere Außenbegrenzung des Querträgers bilden.
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In der Rahmenquerrichtung kann sich der Längsvorsprungsbereich grundsätzlich über eine beliebige geeignete Breite erstrecken. Diese kann insbesondere von den angrenzenden Fahrwerkskomponenten abhängig sein. Reichen beispielsweise derartige Komponenten nahe an den Querträger, insbesondere eines der beiden Stegelemente, heran, so kann in diesem Bereich auf den Längsvorsprung verzichtet werden.
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Hierbei ist anzumerken, dass der Längsvorsprung nicht notwendigerweise in der Rahmenquerrichtung durchgehend ausgebildet sein muss. Vielmehr kann dieser auch in mehrere vorspringende, in Rahmenquerrichtung voneinander beabstandete Vorsprungsabschnitte unterteilt sein.
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Bei bevorzugten Varianten der Erfindung sind die Mittenlängsachsen der Langträger in der Rahmenquerrichtung um einen zweiten Abstand beabstandet und der Längsvorsprungsbereich erstreckt sich über wenigstens 30% des zweiten Abstandes, vorzugsweise wenigstens 40% des zweiten Abstandes, weiter vorzugsweise 50% bis 70% des zweiten Abstandes.
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Die Position der Längsvorsprungsbereichs in der Rahmenquerrichtung kann wiederum auf beliebige geeignete Weise gewählt sein. insbesondere kann dies wiederum in Abhängigkeit von der Anordnung angrenzender Fahrwerkskomponenten geschehen. Vorzugsweise ist der Längsvorsprungsbereich in der Rahmenquerrichtung im Wesentlichen mittig angeordnet. Dies trägt insbesondere dem Umstand Rechnung, dass typischerweise unmittelbar innen an die Langträger angrenzend die Radscheiben der Radeinheiten (z. B. der Radsätze oder Radpaare) angeordnet sind, die zum einen vergleichsweise nahe an die Stegelemente des Querträgers heranreichen und zum anderen ohnehin ein entsprechend abweichendes Strömungsbild erzeugen.
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Um das Wiederanlegen der Strömung sowie eine möglichst störungsfreie und damit widerstandsarme Grenzschichtströmung zu erzielen, weist der Querträgeruntergurt vorzugsweise zumindest im Bereich des Längsvorsprungs eine im Wesentlichen geschlossene Oberfläche auf.
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Besonders günstige Strömungsverhältnisse ergeben sich weiterhin, wenn der Querträgeruntergurt zumindest im Bereich des Längsvorsprungs, vorzugsweise zumindest in dem Längsvorsprungsbereich, eine im Wesentlichen ebene Unterseite aufweist. Auch hierdurch können unerwünschte Störungen in der anliegenden Strömung vermieden werden.
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Als besonders günstig bzw. für die erzielbare Reduzierung des Strömungswiderstands und der Geräuschemission wesentlich hat es sich erwiesen, insbesondere die in der Rahmenlängsrichtung vorlaufenden und/oder nachlaufenden Abschnitte des Querträgeruntergurtes über ihre gesamte Breite mit einer im Wesentlichen geschlossenen Oberfläche zu versehen. Während natürlich auch (bezüglich der Rahmenlängsrichtung) im Mittenbereich des Querträgeruntergurtes eine im Wesentlichen geschlossene Oberfläche von Vorteil ist, wirken sich Öffnungen in diesem mittleren Bereich weniger kritisch auf die erzielte Reduzierung des Strömungswiderstands und der Geräuschemission aus. Dies liegt daran, dass die beschriebenen geschlossenen vorlaufenden Abschnitte ein Wiederanlegen der Strömung vor und nach einer solchen Öffnung bewirken, sodass die kurzfristige Strömungsablösung im Bereich einer solchen Öffnung weniger ins Gewicht fällt.
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Bevorzugt ist daher vorgesehen, dass der Querträgeruntergurt zumindest im Bereich des vorderen Stegelements über seine gesamte Erstreckung in der Rahmenquerrichtung eine im Wesentlichen geschlossene Oberfläche aufweist. Zusätzlich oder alternativ weist der Querträgeruntergurt zumindest im Bereich des hinteren Stegelements über seine gesamte Erstreckung in der Rahmenquerrichtung eine im Wesentlichen geschlossene Oberfläche auf.
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Es versteht sich, dass bei bestimmten Varianten der Erfindung vorgesehen sein kann, dass der gesamte Querträgeruntergurt eine im Wesentlichen geschlossene Oberfläche aufweist. insbesondere können Öffnungen durch entsprechende Deckel oder dergleichen verschlossen sein. Um die einfache Zugänglichkeit zu bestimmten Komponenten des Fahrwerks zu gewährleisten (beispielsweise für Wartungszwecke), sind derartige Öffnungen bevorzugt in dem unter Strömungsgesichtspunkten weniger kritischen Mittenbereich vorgesehen. Bevorzugt weist der Querträgeruntergurt daher in einem in der Rahmenlängsrichtung zwischen den Stegelementen liegenden Längsmittenbereich eine Durchgangsöffnung auf. Vorzugsweise beträgt die Abmessung der Durchgangsöffnung in der Rahmenlängsrichtung weniger als 90% des ersten Abstandes, vorzugsweise weniger als 80% des ersten Abstandes, weiter vorzugsweise 60% bis 80% des ersten Abstandes, um die hierdurch in die Strömung eingebrachte Störung möglichst gering zu halten sowie vorlaufend und nachlaufend der Öffnung noch eine für das Wiederanlegen der Strömung ausreichend große Lauflänge zu gewährleisten.
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Vorzugsweise wird auch die Querabmessung der Öffnung möglichst gering gewählt, um die Störung auf einem schmalen Bereich zu begrenzen. So beträgt die Abmessung der Durchgangsöffnung in der Rahmenquerrichtung bei bestimmten Varianten der Erfindung, bei denen die Mittenlängsachsen der Langträger in der Rahmenquerrichtung um einen zweiten Abstand beabstandet sind, weniger als 30% des zweiten Abstandes, vorzugsweise weniger als 20% des zweiten Abstandes, weitere vorzugsweise 15% bis 20% des zweiten Abstandes.
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Bei bevorzugten Varianten des erfindungsgemäßen Fahrwerksrahmens geht der Querträgeruntergurt, insbesondere im Wesentlichen stufenfrei, in einen Langträgeruntergurt wenigstens eines der Langträger über, um auch an dieser Stelle eine besonders günstige, widerstandsarme Strömung zu erzielen.
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Der Querträgeruntergurt kann grundsätzlich aus beliebig vielen unterschiedlichen Komponenten bzw. Abschnitten bestehen. Vorzugsweise ist der Querträgeruntergurt jedoch zumindest über den Längsvorsprungsbereich einstückig ausgebildet.
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Als besonders günstig hat es sich erwiesen, wenn der Querträgeruntergurt in dem Längsvorsprungsbereich eine untere Verkleidung wenigstens einer in der Rahmenlängsrichtung von einem der Stegelemente hervorragenden Konsole, insbesondere einer Konsole zur Befestigung einer Motoreinrichtung und/oder einer Getriebeeinrichtung und/oder einer Bremseinrichtung, bildet. Hierdurch kann eine ungünstige Beeinflussung der Strömung durch derartige Konsolen reduziert bzw. gegebenenfalls sogar vermieden werden.
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Der Fahrwerksrahmen kann grundsätzlich auf beliebige geeignete Weise hergestellt sein. Bei besonders einfach herzustellenden Varianten ist zumindest der Querträger als Schweißkonstruktion ausgebildet.
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Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrwerk mit einem erfindungsgemäßen Fahrwerksrahmen sowie ein Schienenfahrzeug mit einem solchen erfindungsgemäßen Fahrwerk. Sie lässt sich grundsätzlich für Fahrzeuge mit beliebiger Nennbetriebsgeschwindigkeit einsetzen. Besonders stark kommen ihre Vorteile natürlich bei Schienenfahrzeugen zum Tragen, die für den Hochgeschwindigkeitsverkehr mit einer Nennbetriebsgeschwindigkeit oberhalb von 250 km/h, insbesondere oberhalb von 300 km/h, ausgebildet sind.
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Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen bzw. der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt. Es zeigen:
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1 eine schematische perspektivische Unteransicht eines Teils einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs mit einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrwerks mit einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrwerksrahmens;
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2 eine schematische perspektivische, teilweise geschnittene Draufsicht auf einen Teil des Fahrwerksrahmens aus 1.
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Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 1 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs 101 beschrieben. Bei dem Schienenfahrzeug 101 handelt es sich um einen Endwagen eines Triebzugs für den Hochgeschwindigkeitsverkehr, dessen Nennbetriebsgeschwindigkeit oberhalb von 250 km/h, nämlich bei vn = 300 km/h bis 380 km/h, liegt.
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Das Fahrzeug 101 umfasst einen (durch die Kontur 102 angedeuteten) Wagenkasten, der im Bereich seiner beiden Enden in herkömmlicher Weise jeweils auf einem Fahrwerk in Form eines Drehgestells 103 abgestützt ist, welches einen Fahrwerksrahmen 104 aufweist. Es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Erfindung auch in Verbindung mit anderen Konfigurationen eingesetzt werden kann, bei denen der Wagenkasten lediglich auf einem Fahrwerk abgestützt ist.
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Zum einfacheren Verständnis der nachfolgenden Erläuterungen ist in der 1 und 2 ein (durch die Radaufstandsebene des Drehgestells 103 vorgegebenes) Fahrzeug-Koordinatensystem x, y, z angegeben, in dem die x-Koordinate die Längsrichtung, die y-Koordinate die Querrichtung und die z-Koordinate die Höhenrichtung des Schienenfahrzeugs 101, des Drehgestells 103 bzw. des Fahrwerksrahmens 104 bezeichnen.
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Das Drehgestell 103 ist in einem Fahrwerksausschnitt des Wagenkastens 102 angeordnet, der an seinem vorlaufenden Ende durch eine vorlaufende Wand begrenzt ist. Zu beiden Fahrwerksseiten wird der Fahrwerksausschnitt durch Schürzen begrenzt.
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Das Drehgestell 103 weist in herkömmlicher Weise zwei Radeinheiten in Form von Radsätzen 103.1 auf, auf denen der Drehgestellrahmen 104 abgestützt ist. Jeder Radsatz 103.1 wird über ein Getriebe 105.2 durch einen Fahrmotor 105.1 angetrieben, der querliegend am Drehgestellrahmen 104 befestigt ist.
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Der Drehgestellrahmen 104 ist im Wesentlichen H-förmig gestaltet, wobei er einen zentralen Querträger 106 aufweist, über den seine beiden Langträger 107 in der Rahmenquerrichtung (y-Richtung) starr miteinander verbunden sind.
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Der Querträger ist ein im Wesentlichen kastenförmig gestaltetes Bauteil, welches einen (auf der dem Gleisbett zugewandten Unterseite angeordneten) Querträgeruntergurt 106.1, ein vorderes Stegelement in Form eines Quersteges 106.2, ein hinteres Stegelement in Form eines Quersteges 106.3 und einen Querträgerobergurt 106.4 aufweist, die im vorliegenden Beispiel jeweils miteinander verschweißt sind. Auch die Langträger 107 weisen eine grundsätzlich kastenförmige Gestaltung auf, die sich im Wesentlichen aus einem Langträgeruntergurt 107.1, einem inneren Längssteg 107.2, einem äußeren Längssteg 107.3 und einem Langträgerobergurt 107.4 zusammensetzt.
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Die sich in der Rahmenhöhenrichtung (z-Richtung) zwischen dem Querträgeruntergurt 106.2 und dem Querträgerobergurt erstreckenden Querstege 106.2 und 106.3 verlaufen in der Rahmenquerrichtung zwischen den Langträgern 107 und sind starr mit den inneren Längsstegen 107.2 verbunden, wobei sie im Anschlussbereich zu den Langträgern 107 die vordere bzw. hintere Außenbegrenzung des Querträgers 106 bilden.
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Wie 1 und 2 zu entnehmen ist, sind der vordere Quersteg 106.2 und der hintere Quersteg 106.3 mindestens um einen ersten Abstand QA voneinander in der Rahmenlängsrichtung (x-Richtung) beabstandet, wobei der erste Abstand QA etwa 17% der Gesamtlänge L der Langträger 107 beträgt. Im vorliegenden Beispiel liegt der Mindestabstand der Querstege 106.2, 106.3 im Anschlussbereich an die inneren Längsstege 107.2 vor. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung dieser Mindestabstand auch an anderer Stelle im Querträger vorliegen kann.
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Wie insbesondere der 1 zu entnehmen ist, weist der Querträgeruntergurt 106.1 einen vorderen Längsvorsprung 106.5 und einen hinteren Längsvorsprung 106.6 auf, die im vorliegenden Beispiel bezüglich der Mittenhochachse 106.7 des Querträgers 106 zueinander im Wesentlichen symmetrisch gestaltet sind. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch eine von einer solchen Symmetrie abweichende Gestaltung gewählt werden kann.
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Der vordere Längsvorsprung 106.5 und der hintere Längsvorsprung 106.6 erstrecken sich in der Rahmenlängsrichtung um wenigstens einen Mindestbetrag von VLmin über den vorderen Quersteg 106.2 bzw. den hinteren Quersteg 106.3 hinaus, der 27% des ersten Abstandes QA beträgt. Der Maximalbetrag VLmax um den sich der vordere Längsvorsprung 106.5 bzw. der hintere Längsvorsprung 106.6 in der Rahmenlängsrichtung über den vorderen Quersteg 106.2 bzw. den hinteren Quersteg 106.3 hinaus erstrecken beträgt im vorliegenden Beispiel etwa 53% des ersten Abstandes QA.
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Durch diese über die Längsvorsprünge 106.5 und 106.6 erzielte deutliche Verlängerung des Querträgeruntergurtes 106.1 über die Querstege 106.2 bzw. 106.3 hinaus wird der Vorteil erreicht, dass sich die ausgehend von den vorlaufenden Fahrwerkskomponenten, wie dem Radsatz 103.1, dem Fahrmotor 105.1 und dem Getriebe 105.2, auftreffende Luftströmung im Bereich des vorlaufenden vorderen Längsvorsprungs 106.5 früher unter erneuter Ausbildung einer Grenzschichtströmung an den Querträgeruntergurt 106.1 anlegen kann, während im Bereich des nachlaufenden hinteren Längsvorsprungs 106.6 eine Verzögerung der Ablösung der widerstandsarmen Grenzschichtströmung unter erneuter Ausbildung einer Scherschicht erzielt wird. Mit anderen Worten wird hierdurch also in vorteilhafter Weise die Lauflänge der widerstandsarmen Grenzschichtströmung an der Fahrwerksunterseite erhöht.
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Durch das frühere Wiederanlegen und spätere Ablösen der Strömung wird erreicht, dass sich im Bereich des Querträgers 106 eine den Strömungswiderstand und die Geräuschemission erhöhende Scherschicht erst wieder (in Fahrtrichtung) hinter dem Querträger 106 ausbildet und dann auch dort erst wieder aufweiten kann, sodass über den Fahrwerksbereich insgesamt eine Reduzierung der Aufweitung der Scherschicht erzielt wird. Dies hat eine verminderte Schallemission sowie einen verminderten Strömungswiderstand des Fahrwerks 103 zur Folge.
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Der vordere Längsvorsprung 106.5 und der hintere Längsvorsprung 106.6 erstrecken sich in der Rahmenquerrichtung jeweils über einen Längsvorsprungsbereich des Querträgers 106, der sich über eine Vorsprungsbreite VB erstreckt, die im vorliegenden etwa 57% des zweiten Abstands LA der Mittenlängsachsen 107.5 der Langträger 107 in der Rahmenquerrichtung entspricht.
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Im vorliegenden Beispiel sind die beiden Längsvorsprünge 106.5 und 106.6 in der Rahmenquerrichtung im Wesentlichen mittig angeordnet. Dies trägt dem Umstand Rechnung, dass unmittelbar innen an die Langträger 107 angrenzend die Radscheiben und Bremseinheiten der Radsätze 103.1 angeordnet sind, die zum einen vergleichsweise nahe an die Querstege 106.2 und 106.3 des Querträgers 106 heranreichen und zum anderen ohnehin ein entsprechend abweichendes Strömungsbild erzeugen.
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Um das Anlegen der Strömung an den Querträgeruntergurt 106.1 sowie eine möglichst störungsfreie und damit widerstandsarme Grenzschichtströmung zu erzielen, weist der Querträgeruntergurt 106.1 im Bereich der beiden Längsvorsprünge 106.5, 106.6 sowie auch im Bereich der Querstege 106.2 und 106.3 über seine gesamte Breite zwischen den Langträgern 107 eine geschlossene Oberfläche auf.
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Besonders günstige Strömungsverhältnisse werden weiterhin dadurch erzielt, dass der Querträgeruntergurt 106.1 eine im Wesentlichen ebene Unterseite aufweist, wodurch unerwünschte Störungen in der anliegenden Strömung vermieden werden.
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Im Mittenbereich (bezüglich der Rahmenlängsrichtung) des Querträgeruntergurtes 106.1 sind zwar eine zentrale Öffnung 108 sowie zwei seitliche Öffnungen 109 vorgesehen, welche den einfachen Zugang zu Fahrwerkskomponenten ermöglichen, die innerhalb des Querträgers 106 angeordnet sind. Diese Öffnungen 108, 109 wirken sich in diesem mittleren Bereich weniger kritisch auf die erzielte Reduzierung des Strömungswiderstands und der Geräuschemission aus. Dies liegt daran, dass die beschriebenen geschlossenen vorlaufenden Abschnitte des Querträgeruntergurtes 106.1 ein Anlegen der Strömung vor und nach einer solchen Öffnung 108, 109 bewirken, sodass die kurzfristige Strömungsablösung im Bereich einer solchen Öffnung 108, 109 weniger ins Gewicht fällt.
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Im vorliegenden Beispiel beträgt die Abmessung der Durchgangsöffnung 108 bzw. 109 in der Rahmenlängsrichtung etwa 88% bzw. 44% des ersten Abstandes QA, während die Abmessung der Durchgangsöffnung 108 bzw. 109 in der Rahmenquerrichtung bei etwa 25% bzw. 10% des zweiten Abstandes LA beträgt. Hierdurch wird die durch die Öffnungen 108, 109 in die Strömung eingebrachte Störung möglichst gering gehalten Wie insbesondere der 1 zu entnehmen ist, geht der Querträgeruntergurt 106.1 im Wesentlichen stufenfrei in den jeweiligen Langträgeruntergurt 107.1 über, um auch an dieser Stelle eine besonders günstige, widerstandsarme Strömung zu erzielen.
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Ein weiterer besonderer Vorteil der gezeigten Gestaltung liegt darin, dass der vordere Längsvorsprung 106.5 bzw. der hintere Längsvorsprung 106.6 jeweils eine untere Verkleidung von in der Rahmenlängsrichtung von dem vorderen Quersteg 106.2 bzw. dem hinteren Quersteg 106.3 hervorragenden Konsolen 110 und 111 bildet. Dabei dient die Konsole 110 zur Abstützung des Getriebes 105.2, während die Konsolen 111 zur Befestigung des jeweiligen Motors 105.1 dienen. Hierdurch kann eine ungünstige Beeinflussung der Strömung durch die Konsolen 110 und 111 reduziert bzw. gegebenenfalls sogar vermieden werden.
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Die Konsole 110 ragt in der Rahmenlängsrichtung weiter von dem jeweiligen Quersteg 106.2 bzw. 106.3 hervor, sodass in ihrem Bereich der Maximalbetrag VLmax erreicht wird, um den sich der vordere Längsvorsprung 106.5 bzw. der hintere Längsvorsprung 106.6 in der Rahmenlängsrichtung über den vorderen Quersteg 106.2 bzw. den hinteren Quersteg 106.3 hinaus erstreckt.
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Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend ausschließlich anhand eines Beispiels eine Triebdrehgestells beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass sie auch im Zusammenhang mit nicht angetriebenen Laufdrehgestellen oder dergleichen zum Einsatz kommen kann. Hier können ihre Vorteile sogar besonders gut zum Tragen kommen, da in diesem Fall vorlaufende bzw. nachlaufende größere Komponenten, wie Motor und Getriebe, fehlen, an welche sich die Strömung ebenfalls anlegen kann, sodass der Querträger einen noch größeren Anteil an der erzielbaren Reduktion des Strömungswiderstands bzw. der Geräuschemission hat.
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Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend ausschließlich anhand eines Fahrzeugs für Triebzüge im Hochgeschwindigkeitsverkehr beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung auch im Zusammenhang mit anderen Schienenfahrzeugen zum Einsatz kommen kann.
