AT502758A2

AT502758A2 - Crashelement zur aufnahme übergrosser stösse auf die tragstruktur eines wagenkastenuntergestells eines schienenfahrzeuges

Info

Publication number: AT502758A2
Application number: AT17832006A
Authority: AT
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 2005-10-27
Filing date: 2006-10-24
Publication date: 2007-05-15
Also published as: AT502758B1; DE102005051621A1; CH698916B1; DE102005051621B4; AT502758A3

Description

Die Erfindung betrifft ein Crashelement zur Aufnahme übergrosser Stösse auf die Tragstruktur eines
Wagenkastenuntergestells eines Schienenfahrzeuges, wobei die Stossenergie durch die Verformung mindestens eines Rohrelementes aufgezehrt wird.
Derartige Crashelemente, die bei Schienenfahrzeugen zur Anwendung kommen, sind beispielsweise aus den Druckschriften DE-OS 1 530 223 und der DE-AS 1 947 819 bekannt. Gemeinsam ist diesen beiden Vorschlägen, dass das Crashelement aus zwei koaxial angeordneten Rohren besteht, von denen eines einen kleineren Aussendurchmesser aufweist als der Innendurchmesser des anderen Rohres.

Trifft auf dieses Element ein übergrosser Stoss auf, so schieben sich die Rohre ineinander, wobei entsprechende Ausbildungen vorgesehen sind, die ein Aufweiten des äusseren Rohres bewirken, so dass hierdurch die Stossenergie aufgezehrt wird.
Derartige Crashelemente erfordern einen relativ grossen Bauraum, und zwar schon allein deshalb, weil sie üblicherweise vor der eigentlichen Fahrzeugstruktur eingebaut werden, also beispielsweise vor dem Wagenkastenuntergestell zwischen einem Puffer und einer Traverse des Untergestells.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Crashelement zu schaffen, das raumsparender und kostengünstiger einzusetzen bzw.

herzustellen ist.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäss mit einem Crashelement, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es zwischen zwei Querträgern der Tragstruktur des Wagenkastenuntergestells angeordnet ist und ein zwischen zwei Befestigungsflanschen angeordnetes Aussenrohr aufweist, das mit zumindest über einen Teil des Aussenumfanges sich erstreckenden Sollknickstellen versehen ist, wobei im Inneren des Aussenrohres zwei Rohre koaxial angeordnet sind, die sich jeweils über einen Teil der Länge des Aussenrohres erstrecken, unterschiedliche Durchmesser aufweisen und mit ihren einen Enden einerseits teilweise ineinander gesteckt sind, während das andere Ende des im Durchmesser grösseren Rohres mit dem Befestigungsflansch verschweisst und das andere Ende des im Durchmesser kleineren Rohres bis nahe an die Rückseite des Befestigungsflansches reicht und dass das innerste,

im Durchmesser kleinere Rohr, an dem in das Ende des im Durchmesser grösseren Rohres hineingesteckten Ende mit einer nach aussen weisenden Umbördelung versehen ist, die an der Stirnseite des grösseren Rohres angeschweisst ist.
Trifft auf ein derartiges Crashelement ein starker Stoss auf, so werden zunächst die Sollknickstellen am Aussenrohr beansprucht, d.h., an diesen Stellen weitet sich das Aussenrohr auf, wobei diese Aufweitung dann fortschreitend zu einer Art Faltenbildung am Aussenrohr führt. Nahezu zeitgleich wirkt dieser Stoss aber auch auf die im Inneren des Aussenrohres angeordneten Rohre . Dabei schiebt sich das im Durchmesser kleinere, innerste Rohr in das es umgebende äussere, im Durchmesser grössere Rohr ein.

Da das innerste Rohr mit einer Umbördelung versehen ist, die an der Stirnseite des äusseren Rohres angeschweisst ist, wird im weiteren Verlauf dieses innerste Rohre aufgerollt (so genannte rollende Biegung) , ohne dass es zu einer nennenswerten Verformung des äusseren, im Durchmesser grösseren Rohres kommt. Gleichzeitig wird das andere Ende des innersten, im Durchmesser kleineren Rohres durch eine
Durchtrittsöffnung im Befestigungsflansch heraus geschoben.
Hierdurch tritt ein Energieverzehr auf, wobei die Kraftspitze am Anfang des Crashhubes deutlich reduziert wird, und zwar durch den zeitlich geringfügig versetzten Kraftpeak des beschriebenen zweiten Rohrsystems . Im diesen Zusammenhang sei erwähnt, dass diese Konstruktion auch in so weit vorteilhaft ist, als das InnenrohrSystem durch das Aussenrohr von der Betriebslast entkoppelt ist.

So werden beispielsweise über das Aussenrohr alle Zugkräfte definiert übertragen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Zu diesen Ausgestaltungen gehört, dass das Aussenrohr einen quadratischen Querschnitt aufweist und zwei Sollknickstellen vorgesehen sind, die sich an gegenüberliegenden Seiten des Aussenrohres befinden.
Vorteilhaft ist es, wenn die Sollknickstellen als nach Aussen weisender Wulst ausgebildet sind.

Diese Konstruktion trägt dazu bei, dass einerseits vergleichsweise grössere Kräfte aufgenommen werden können und damit der Energieverzehr auch entsprechend grösser ist .
Besonders zweckmässig ist es, wenn der axiale Abstand der Sollknickstellen von dem einen Befestigungsflansch kleiner ist als von dem anderen Befestigungsflansch, wobei nach einem weiteren Merkmal die Sollknickstellen näher dem den Energiestoss zuerst aufnehmenden, vorderen Befestigungsflansch angeordnet sind.
Ausserdem kann das innerste, im Durchmesser kleinere Rohr einen geringen Abstand von der Rückseite des zugeordneten Befestigungsflansches aufweisen.
Andererseits ist das äussere, im Durchmesser grössere Rohr mit der Rückseite des ihm zugeordneten Befestigungsflansches verschweisst.

Das erfindungsgemässe Crashelement ist zum Erreichen des minimalen Bauraumes, abweichend vom bisherigen Stand der Technik, in der Tragstruktur des Wagenkastenuntergestells zwischen Hauptträger und einem Vorbauträger oder einer ähnlichen Untergestell-Traverse angeordnet.
Zur Ausrichtung bzw. Arretierung des innersten Rohres im Aussenrohr ist nahe dem freien Ende des innersten, im Durchmesser kleineren Rohres eine sich zwischen dem Aussenumfang dieses Rohres und dem Innenumfang des Aussenrohres erstreckende Scheibe vorgesehen, die mit dem innersten Rohr durch Schweissen verbunden ist.

Ausser der Zentrierung übernimmt diese Scheibe noch eine weiteren Funktion, und zwar dadurch, dass diese bzw. das Ende des im Durchmesser kleineren Rohres einen geringen Abstand von der Rückseite des zugeordneten Befestigungsflansches hat, wird erst das Aussenrohr verformt, während dann die oben beschriebene Verformung des innersten, im Durchmesser kleineren Rohres stattfindet. Dabei wirkt die Scheibe als Mitnehmer für das innerste Rohr.
Zusammenfassend ergeben sich durch die erfindungsgemässe
Lösung insbesondere folgende Vorteile:
Da das Crashelement nicht vor dem Fahrzeug, also vor der eigentlichen Fahrzeugstruktur eingebaut ist, ist der Aufbau wesentlich raumsparender, wobei durch die konstruktive Gestaltung selbst sich erhebliche Gewichtsvorteile ergeben. Die Herstellung ist einfach, und es können preiswerte Standardelemente verwendet werden.

Bei Aufnehmen eines Stosses erfolgt ein weitgehend gleichmässiger Energieverzehr über einen grossen Verformungsbereich. Die Anordnung und der Aufbau des Crashelementes ermöglichen auch den Energieverzehr bei seitlichen Aufprallsituationen, weil sich das Crashelement nicht vor der Fahrzeugstruktur, sondern in dieser befindet.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand eines
Ausführungsbeispiels näher beschrieben, das in der Zeichnung prinzipartig dargestellt ist. Es zeigen
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung des Crashelementes,
Fig. 2 eine erste Seitenansicht,
Fig. 3 eine zweite Seitenansicht,
Fig. 4 den Längsschnitt nach der Linie A - A in Fig. 2.
Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, weist das Crashelement ein im Querschnitt quadratisches Aussenrohr 1 auf .

An beiden Enden des Aussenrohres 1 befinden sich angeschweisste Befestigungsflansche 2 und 3, die mittels Schrauben oder durch Schweissen an der Fahrzeugstruktur eines Schienenfahrzeuges, also dessen Wagenkastenuntergestell, montiert werden.
Insbesondere die Fig. 2 und 3 zeigen, dass am Aussenumfang des Aussenrohres 1 zwei Sollknickstellen 6 und 7 vorgesehen sind, und zwar an gegenüberliegenden Seiten.
Der Gesamtaufbau des Crashelements ergibt sich vor allem aus der Figur 4 :
Das Aussenrohr 1 hat die besagten Befestigungsflansche 2 und 3 sowie die als Wulste ausgebildeten Sollknickstellen 6 und 7. Im Inneren dieses Aussenrohres 1 sind zwei Rohre mit unterschiedlichen Durchmessern angeordnet, die mit 4 und 5 bezeichnet sind. Das innerste Rohr 4 wird nahe dem einen Befestigungsflansch 2, von dem es einen geringen axialen Abstand aufweist, durch eine Scheibe 8 zentriert.

Diese
Scheibe 8 ist mit dem Aussenumfang des innersten, im Durchmesser kleineren Rohres 4 verschweisst. Das andere Ende dieses innersten Rohres 4 steckt in dem im Durchmesser grösseren Rohr 5. Dieses Ende des innersten Rohres 4 ist mit einer Umbördelung 9 versehen, die an der Stirnseite 10 des äusseren Rohres 5 angeschweisst ist . Das andere Ende des Rohres 5 ist an der Rückwand des hinteren Befestigungsflansches 3 angeschweisst. Der andere, vordere Befestigungsflansch 2 enthält eine Durchtrittsöffnung 11 für das innerste Rohr 4.

Claims

Patentansprüche

1. Crashelement zur Aufnahme übergrosser Stösse auf die Tragstruktur eines Wagenkastenuntergestells eines Schienenfahrzeuges, wobei die Stossenergie durch die

Verformung mindestens eines Rohrelementes aufgezehrt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Crashelement zwischen zwei Querträgern der Tragstruktur des Wagenkastenuntergestells angeordnet ist und ein zwischen zwei Befestigungsflanschen (2, 3) angeordnetes Aussenrohr (1) aufweist, das mit zumindest über einen Teil des Aussenumfanges sich erstreckenden Sollknickstellen (6, 7) versehen ist, wobei im Inneren des Aussenrohres (1) zwei Rohre (4, 5) koaxial angeordnet sind, die sich jeweils über einen Teil der Länge des Aussenrohres (1) erstrecken, unterschiedliche Durchmesser aufweisen und mit ihren einen Enden einerseits teilweise ineinander gesteckt sind, während das andere Ende des im Durchmesser grösseren Rohres (5) mit dem Befestigungsflansch (3) verschweisst und das andere Ende des im Durchmesser kleineren Rohres (4) bis nahe an die Rückseite des Befestigungsflansches (2)

reicht und dass das innerste, im Durchmesser kleinere Rohr (4) an dem in das Ende des im Durchmesser grösseren Rohres (5) hineingesteckten Ende mit einer nach aussen weisenden

Umbördelung (9) versehen ist, die an der Stirnseite des grösseren Rohres (5) angeschweisst ist.

2. Crashelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Rohr (4) mit dem kleineren Durchmesser zugewandte Befestigungsflansch (2) mit einer Durchtrittsöffnung (11) für dieses Rohr (4) versehen ist.

3. Crashelement nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass das Aussenrohr (1) einen quadratischen Querschnitt aufweist.

4. Crashelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Sollknickstellen (6, 7) vorgesehen sind, die sich an gegenüberliegenden Seiten des Aussenrohres (1) befinden.

5. Crashelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollknickstellen (6, 7) als nach aussen weisender Wulst ausgebildet sind.

6. Crashelement nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Abstand der Sollknickstellen (6, 7) von dem einen Befestigungsflansch (2) kleiner ist als von dem anderen Befestigungsflansch (3) .

7. Crashelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollknickstellen (6, 7) näher dem den Energiestoss zuerst aufnehmenden, vorderen Befestigungsflansch (2) angeordnet sind.

8. Crashelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es in der Tragstruktur des

Wagenkastenuntergestells zwischen Hauptquerträger und einem Vorbauträger angeordnet ist .

9. Crashelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8 , dadurch gekennzeichnet, dass das innerste, im Durchmesser kleinere Rohr (4) einen geringen Abstand von der Rückseite des zugeordneten Befestigungsflansches (2) aufweist.

10. Crashelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das äussere, im Durchmesser grössere Rohr (5) mit der Rückseite des ihm zugeordneten Befestigungsflanschs (3) verschweisst ist.

11. Crashelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass nahe dem dem Befestigungsflansch (2) zugewandten Ende des innersten, im Durchmesser kleineren Rohres (4) eine sich zwischen dem Aussenumfang dieses Rohres (4) und dem Innenumfang des Aussenrohres (1) erstreckende Scheibe (8) vorgesehen ist, die mit dem innersten, im Durchmesser kleineren Rohr (4) durch Schweissen verbunden ist.