EP2655157B1 - Wagenkasten mit einem kopf-formteil aus kunststoff - Google Patents
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- B61D17/043—Construction details of vehicle bodies with bodies of metal; with composite, e.g. metal and wood body structures connections between superstructure sub-units
- B61D17/045—The sub-units being construction modules
Definitions
- the invention relates to a car body for a rail vehicle, comprising a head molding of a plastic material and at least one impact energy absorbing element in the region of the head molding.
- the current standard EN 15227 must be met. Thereafter, impact energy absorbing elements are to be installed, which are to be grown on a sufficiently stable vehicle support structure. From the above-mentioned standard, minimum forces emerge for different vehicle types, such as high-speed trains and commuter trains, which are to be absorbed by the impact energy consumption elements used.
- energy absorbing elements are always mounted on a typical metal vehicle support structure, and regularly at the respective vehicle ends. These are then provided with one or more comparatively easily replaceable impact energy absorbing elements, which are also called "crash absorbers”.
- the preamble corresponding disclosure WO 2010/029188 A1 discloses impact energy absorbing elements disposed on a vehicle head structure made of fiber composite material.
- the impact energy dissipation elements are used in the event of a collision with an obstacle, which may be, for example, another rail vehicle or another impact opponent, for the defined absorption of impact energy by defined deformation or destruction. After an impact, the impact energy absorbing elements can be easily replaced, the underlying vehicle structure was protected from major damage. In this way, a survival space for passengers and drivers of the rail vehicle is guaranteed.
- the present invention seeks to further develop a car body for a rail vehicle of the type mentioned above, that can be dispensed with a particularly complex design of the undercarriage.
- the mounting area of the intended impact energy absorbing elements is in a more easily accessible area, so that an initial assembly effort and an assembly effort in the case when an impact energy absorbing member is to be replaced, compared with the prior art is reduced.
- the at least one impact energy dissipation member is attached to the head molding by means of mechanical fasteners. This results in a simple way of pre-assembly intended impact energy consumption. With mechanical attachment of the impact energy absorbing elements on the head molding comes as a metallic material material used.
- the head molding may comprise stiffeners emanating from the region of the at least one impact energy absorbing element for introducing forces into a subframe and upper longitudinal members of the car body.
- the stiffeners make it possible to influence a force flow from the at least one impact energy consumption element very well between the underframe and the upper side members.
- car body presented here can be used primarily for local rail vehicles, since lower forces are to be absorbed by defined deformation or destruction. However, an application of the car body in vehicles that are designed for higher speeds, is also within the meaning of this invention.
- FIGS. 1 and 2 are functionally similar components designated by the same reference numerals.
- FIG. 1 shows a known head structure of a steel car body 1, which is end equipped with an attached head molding 2 made of glass fiber reinforced plastic.
- a subframe 3 serves to support an impact energy dissipation element 4, so that forces occurring in the event of a crash are introduced into the undercarriage 3 of the rail vehicle.
- the impact energy dissipation element 4 is completely decoupled from the head molding 2 with respect to the transmission of any forces.
- the illustrated head structure can be found at the tram " Avenio".
- This vehicle is made of steel, the Stoßverzehrmaschine are directly attached to the metal structure of the vehicle.
- the GRP head (head molding) is carried out non-supporting, ie it serves only as a fairing.
- the impact energy absorbing element 4 is connected directly to the head molding 2.
- the impact energy absorbing element 4 is attached to the head molding 2 by means of suitable mechanical fastening means.
- the head molding has stiffeners extending from the region of the at least one impact energy absorbing element 4.
- the stiffeners are arranged transversely to the direction of travel and serve to reduce the deflection of the attachment surface for the absorber. Furthermore, good force transmission to the vertical columns is achieved.
- the stiffeners provided are designed such that forces in a desired ratio in the undercarriage 3 and upper side members 5 of the car body 1 can be introduced.
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Description
- Die Erfindung bezieht sich auf einen Wagenkasten für ein Schienenfahrzeug, mit einem Kopf-Formteil aus einem Kunststoffwerkstoff und wenigstens einem Stoßenergieverzehrelement im Bereich des Kopf-Formteils.
- Im Hinblick auf das Crash-Verhalten von Schienenfahrzeugen ist die aktuelle Norm EN 15227 zu erfüllen. Danach sind Stoßenergieverzehrelemente zu verbauen, die an einer ausreichend stabilen Fahrzeugtragstruktur anzubauen sind. Aus der erwähnten Norm gehen dabei für verschieden Fahrzeugtypen, wie Hochgeschwindigkeitszüge und Nahverkehrszüge, Mindestkräfte hervor, die von den eingesetzten Stoßenergieverzehrelementen aufzunehmen sind.
- Bisher werden Stoßenergieverzehrelemente immer an einer typischer Weise metallenen Fahrzeugtragstruktur angebaut, und zwar regelmäßig an den jeweiligen Fahrzeugenden. Diese sind dann mit einem oder mehreren vergleichsweise einfach austauschbaren Stoßenergieverzehrelementen, die auch "Crash-Absorber" genannt werden, versehen.
- Die dem Oberbegriff entsprechende Offenlegungsschrift
WO 2010/029188 A1 offenbart Stoßenergieverzehrelemente, die an einer Fahrzeugkopfstruktur aus Faserverbund-Werkstoff angeordnet sind. - Die Stoßenergieverzehrelemente dienen im Fall eines Zusammenstoßes mit einem Hindernis, bei dem es sich beispielsweise um ein anderes Schienenfahrzeug oder einen anderen Aufprallgegner handeln kann, zur definierten Aufnahme von Stoßenergie durch definierte Verformung oder Zerstörung. Nach einem Aufprall können die Stoßenergieverzehrelemente einfach getauscht werden, wobei die dahinter liegende Fahrzeugstruktur vor größeren Beschädigungen geschützt wurde. In dieser Weise bleibt ein Überlebensraum für Passagiere und Fahrzeugführer des Schienenfahrzeugs gewährleistet.
- Der unmittelbare Anbau der Stoßenergieverzehrelemente an eine feste Rohbaustruktur des Schienenfahrzeugs beruht darauf, dass dann auftretende Kräfte sehr einfach in das Untergestell des Schienenfahrzeugs, das weit überwiegend aus einem metallischen Werkstoff gefertigt ist, wie Aluminium oder Stahl, eingeleitet werden können.
- Die unmittelbare Anbindung der Stoßenergieverzehrelemente an das Untergestell des Schienenfahrzeugs hat jedoch den Nachteil, daß dieses sehr weit nach oben gezogen werden muß, um eine sinnvolle Anbindefläche für die Stoßenergieverzehrelemente bereitzustellen, da speziell bei Niederflurschienenfahrzeugen unterhalb des Energieabsorbers Bauraum für die (meist klappbar ausgeführte) Frontkupplung freigehalten werden muß. Dadurch kommt es zu einer sehr großen Beanspruchung des Untergestelles und damit zu sehr schweren Bauteilen.
- Wird das Verzehrelement im inneren Bereich des KopfFormteiles positioniert, so entsteht erheblicher Montageaufwand.
- Die o.g. Offenlegungsschrift
WO 2010/029188 A1 offenbart nun Stoßenergieverzehrelemente, die an einer Fahrzeugkopfstruktur aus Faserverbund-Werkstoff angeordnet sind. Die OffenlegungsschriftDE 10 2008 007 590 A1 lehrt wiederum Stoßenergieverzehrelemente, die in eine Fahrzeugkopfstruktur integriert sind. - Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Wagenkasten für ein Schienenfahrzeug der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, daß auf eine besonders aufwendige Gestaltung des Untergestelles verzichtet werden kann.
- Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Zusätzliche Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
- Indem das wenigsten eine Stossenergieverzehrelement unmittelbar auf dem Kopf-Formteil abgestützt ist, werden die auf das Kopf-Formteil einwirkenden Kräfte sowohl auf das Untergestell als auch in die oberen Längsträger (Dachlängsträger) verteilt. Dadurch kann die vorhandene Tragfähigkeit des GFK-Formteils (Kopf) sehr gut ausgenutzt werden.
- Weiterhin liegt der Befestigungsbereich der vorgesehenen Stoßenergieverzehrelemente in einem einfacher zugänglichen Bereich, so dass ein Erstmontageaufwand sowie auch ein Montageaufwand in dem Fall, wenn ein Stoßenergieverzehrelement auszutauschen ist, gegenüber dem Stand der Technik vermindert ist.
- Das wenigstens eine Stoßenergieverzehrelement ist an dem Kopf-Formteil mit Hilfe mechanischer Befestigungsmittel angebracht. Hier ergibt sich eine einfache Möglichkeit der Vormontage vorgesehener Stoßenergieverzehrelemente. Bei mechanischer Befestigung der Stoßenergieverzehrelemente an dem Kopf-Formteil kommt als Werkstoff ein metallischer Werkstoff zum Einsatz.
- Das Kopf-Formteil kann von dem Bereich des wenigstens einen Stoßenergieverzehrelementes ausgehende Aussteifungen zur Einleitung von Kräften in ein Untergestell und obere Längsträger des Wagenkastens aufweisen. Die Aussteifungen gestatten es, einen Kraftfluss von dem wenigstens einen Stoßenergieverzehrelement aus sehr gut zwischen Untergestell und oberen Längsträgern zu beeinflussen.
- Es ist darauf hinzuweisen, dass der hier vorgestellte Wagenkasten in erster Linie für Nahverkehrs-Schienenfahrzeuge zum Einsatz kommen kann, da hier niedrigere Kräfte durch definierte Verformung oder Zerstörung aufzunehmen sind. Ein Anwendung des Wagenkastens bei Fahrzeugen, die für höhere Geschwindigkeiten ausgelegt sind, liegt jedoch auch im Sinne dieser Erfindung.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigen:
- Figur 1
- eine perspektivische Ansicht eines Schienenfahrzeugkopfes nach dem Stand der Technik und
- Figur 2
- eine perspektivische Ansicht eines Schienenfahrzeugs mit an einem Kopf-Formteil abgestützten Stoßenergieverzehrelement.
- In den
Figuren 1 und2 sind funktionsähnliche Bauelemente mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. -
Figur 1 zeigt eine bekannte Kopfstruktur eines Stahlwagenkastens 1, der endseitig mit einem angesetzten Kopf-Formteil 2 aus glasfaserverstärktem Kunststoff ausgestattet ist. Ein Untergestell 3 dient zur Abstützung eines Stoßenergieverzehrelementes 4, so dass im Crash-Fall auftretende Kräfte in das Untergestell 3 des Schienenfahrzeugs eingeleitet werden. Das Stoßenergieverzehrelement 4 ist von dem Kopf-Formteil 2 hinsichtlich der Übertragung etwaiger Kräfte vollständig entkoppelt. Die dargestellte Kopfstruktur findet sich bei der Straßenbahn "Avenio". Dieses Fahrzeug ist aus Stahl gefertigt, die Stoßverzehrelemente sind an der metallenen Fahrzeugstruktur direkt befestigt. Der GFK-Kopf (Kopf-Formteil) ist nichttragend ausgeführt, d.h. er dient nur als Verkleidung. - Bei der anhand von
Figur 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist das Stoßenergieverzehrelement 4 unmittelbar an das Kopf-Formteil 2 angebunden. Dabei ist das Stoßenergieverzehrelement 4 mit Hilfe geeigneter mechanischer Befestigungsmittel an dem Kopf-Formteil 2 angebracht. - Bei mechanischer Anbindung des Stoßenergieverzehrelementes 4 an das Kopf-Formteil 2 bestehen Wahlmöglichkeiten hinsichtlich des Materials für das Stoßenergieverzehrelement 4. Hier ist es aus Metall hergestellt.
- Das Kopf-Formteil weist von dem Bereich des wenigstens einen Stoßenergieverzehrelementes 4 ausgehende Aussteifungen auf. Die Aussteifungen sind quer zur Fahrtrichtung angeordnet und dienen dazu, die Durchbiegung der Anbindefläche für die Absorber zu verringern. Des Weiteren wird eine gute Kraftweiterleitung an die senkrecht stehenden Säulen erzielt. Die vorgesehenen Aussteifungen sind derart ausgebildet, dass Kräfte in einem gewünschten Verhältnis in das Untergestell 3 und obere Längsträger 5 des Wagenkastens 1 einleitbar sind.
Claims (3)
- Wagenkasten (1) für ein Schienenfahrzeug, mit einem Kopf-Formteil (2) aus einem Kunststoffwerkstoff und wenigstens einem Stoßenergieverzehrelement (4) im Bereich des Kopf-Formteils (2), wobei das wenigstens eine Stoßenergieverzehrelement (4) unmittelbar auf dem Kopf-Formteil (2) abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass
das wenigstens eine Stoßenergieverzehrelement (4) an dem Kopf-Formteil (2) mit Hilfe mechanischer Befestigungsmittel angebracht ist, wobei
das wenigstens eine Stoßenergieverzehrelement (4) aus einem metallischen Werkstoff hergestellt ist. - Wagenkasten nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Kunststoffwerkstoff faserverstärkt ist. - Wagenkasten nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Kopf-Formteil (2) von dem Bereich des wenigstens einen Stoßenergieverzehrelementes (4) ausgehende Aussteifungen zur Einleitung von Kräften in ein Untergestell (3) und obere Längsträger (5) des Wagenkastens (1) aufweist.
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