EP3810482A1 - Verbindungseinrichtung mit energieabsorber und wagenkasten - Google Patents

Verbindungseinrichtung mit energieabsorber und wagenkasten

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Publication number
EP3810482A1
EP3810482A1 EP19746000.9A EP19746000A EP3810482A1 EP 3810482 A1 EP3810482 A1 EP 3810482A1 EP 19746000 A EP19746000 A EP 19746000A EP 3810482 A1 EP3810482 A1 EP 3810482A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
connecting device
outer housing
housing
car body
inner housing
Prior art date
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Granted
Application number
EP19746000.9A
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English (en)
French (fr)
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EP3810482B1 (de
Inventor
Gerhard Schmidt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Mobility GmbH
Original Assignee
Siemens Mobility GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Mobility GmbH filed Critical Siemens Mobility GmbH
Publication of EP3810482A1 publication Critical patent/EP3810482A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3810482B1 publication Critical patent/EP3810482B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61G—COUPLINGS; DRAUGHT AND BUFFING APPLIANCES
    • B61G9/00—Draw-gear
    • B61G9/12—Continuous draw-gear combined with buffing appliances, e.g. incorporated in a centre sill

Definitions

  • the invention relates to a connecting device for
  • Such connecting devices are used to fasten components (e.g. short car bodies or
  • the longitudinal direction here and in the rest of the application denotes the direction along the rails or the direction of movement of the rail vehicle.
  • Transverse direction the directions perpendicular to the longitudinal direction.
  • the distance reserved for mobility is not available as a longitudinal stroke for energy absorption.
  • articulated trains have a separate energy absorber (NS Sprinter LT, Mireo) for each individual space between the car body segments, or partially (Talent 2, FLIRT) or completely (TGV) do without targeted energy absorption in the train set of the rail vehicle.
  • the object is to provide a connecting device for connecting car bodies of a rail vehicle with improved energy absorption in the event of a collision
  • a connecting device of the type mentioned at the beginning comprising:
  • connection device with a car body housing of a car body, -
  • the outer housing, the inner housing and the energy absorber are arranged substantially along a common longitudinal axis, and
  • the connecting device is set up to tensile and compressive forces along the longitudinal axis
  • the energy absorber is set up to irreversibly deform when a predetermined compressive force along the longitudinal axis is exceeded, so that the length of the connecting device is reduced along the longitudinal axis and the inner housing partially in the
  • the car bodies of multi-unit rail vehicles can be connected to such a solution via an arrangement of the outer housing and the inner housing, with energy being irreversible in the event of a collision via the energy absorber
  • predetermined compressive force response force
  • Connection device shortened and absorbed by means of the force impressed on the energy absorber.
  • the damage in the event of a collision can thus be limited to the connecting device, which significantly simplifies repair.
  • Driving device is provided as a positive connection for the transmission of tensile forces between the inner housing and the outer housing.
  • the driver device is preferably connected to the inner housing and the outer housing in a tensile manner, but is not connected in a pressure-resistant manner.
  • the driving device can be designed as a rotationally symmetrical sleeve, which preferably runs in the transverse direction.
  • the invention uses a design of an energy-absorbing connecting device in which the energy absorber, which itself can only transmit compressive forces, between
  • Inner housing and outer housing preloaded is that A backlash-free system is guaranteed in the entire range of tensile and compressive forces that occur during normal operation.
  • the inner housing and the outer housing can then be designed such that tensile forces can be transmitted between them in a form-fitting manner.
  • the connecting device can also comprise additional elastic suspensions, the compressive forces below the
  • the energy absorber preferably comprises one
  • Push rod and the energy absorption sleeve are set up so that the push rod pushes into the energy absorption sleeve when the predetermined compressive force is exceeded and deforms it irreversibly.
  • the push rod and the energy absorption sleeve can extend along the
  • the energy absorption sleeve can have a deformation section and a lengthwise direction
  • a pressure ring is arranged at one axial end of the pressure rod, which is when the
  • the pressure ring can have a greater radial thickness than the energy absorption sleeve.
  • Energy absorption cover can do this in one
  • Deformation section have a smaller outer radius than in a back section.
  • the connecting device can have a, preferably cylindrical, cavity in which the deformation section can be widened. While maintaining the principle of bracing, there are also other geometrical arrangements or other principles of operation of the
  • Energy absorbers e.g. wrinkles or machining during irreversible deformation
  • the pressure ring preferably has a conical shape
  • the tensile forces acting on the connecting device can be diverted into pressure forces on the energy absorber via a cover connected (for example screwed) to the outer housing.
  • the lid can be attached to the with several screws
  • Energy absorption sleeve and the outer housing to be attached.
  • a cover embodiments with a central single screw or nut for connection to the energy absorption sleeve and the outer housing are also possible.
  • the entrainment device is at least partially in a load path of the tractive force transmission
  • Connection device is arranged. In normal operation (under the influence of a tensile force) the connection of the
  • the connecting device comprises functional surfaces for the positive transmission of tensile forces between the outer housing and the inner housing, the functional surfaces as half
  • the functional surfaces for the positive transmission of tensile forces between the outer housing and the inner housing, the functional surfaces being designed as elongated holes in the outer housing and in the inner housing, and the driving device being guided in the transverse direction in both elongated holes.
  • the functional surfaces can be arranged in the outer housing and the inner housing as elongated holes, which are dimensioned at least so long that the
  • Driving device in the event of an irreversible deformation by half the nominal stroke of the energy absorber in the longitudinal direction can move.
  • the functional surfaces are preferably arranged at the ends of the elongated holes. The functional surfaces thus tension the driving device in the starting position
  • the object of the invention is also achieved by a
  • Car body comprising a car body and at least one connected to the car body
  • the car body can be a short car body or just a car body segment.
  • connection device is preferably via the
  • Driving device connected to the car body. The attachment of the car body to the
  • Driving device can be form-fitting over a
  • the rigid assignment of the car body attached to the driving device to one of the two car bodies connected by the energy absorber is eliminated.
  • the car body can move between the adjacent car bodies regardless of the deformation force of the
  • the invention allows the arrangement of the driving device for connection in the power flow of the bracing of the
  • the invention allows the reliable implementation comparatively short and easy
  • Figure 1 is a sectional view of an inventive
  • Figure 3 is a sectional view of an inventive
  • Figures 1 to 4 show the same embodiment of a connecting device 1 according to the invention.
  • Figures 1 and 2 show the connecting device 1 in the extended position under train, that is, in the normal operation of a rail vehicle.
  • Figures 3 and 4 show the connecting device 1 after the irreversible deformation of the energy absorber, ie
  • the connecting device 1 comprises an outer housing 2, an inner housing 3 and one with the outer housing 2 and the
  • Inner housing 3 connected energy absorber 4.
  • the outer housing 2, the inner housing 3 and the energy absorber 4 are essentially arranged along a common longitudinal axis (here the vertical).
  • the connecting device 1 is set up to transmit tensile and compressive forces along the longitudinal axis.
  • the energy absorber 4 is set up for one
  • the connecting device 1 can also additionally comprise elastic suspensions 5, the compressive forces below the
  • the suspensions 5 are each designed as two elastic spring washers.
  • Energy absorber 4 an energy absorption sleeve 6 and a push rod 7.
  • Energy absorption sleeve 6 are set up in such a way that the pressure rod 7 is pushed into the energy absorption sleeve 6 when the predetermined pressure force is exceeded, and this pushes into it
  • Energy absorption sleeve 6 can extend along the longitudinal axis and, when the connecting device 1 is in the idle state, can rest positively on facing end faces
  • the energy absorption sleeve 6 comprises a radial expansion in which the push rod 7 rests.
  • the energy absorption sleeve 6 comprises a deformation section 8 and a rear section 9 in the longitudinal direction, preferably only the deformation section 8 being set up by the push rod 7 for controlled, irreversible deformation.
  • a pressure ring 10 which, when the pressure rod 7 is pushed into the energy absorption sleeve 6, expands the energy absorption sleeve 6 radially along the longitudinal axis (compare FIGS. 2 and 4).
  • the pressure ring can be formed in one piece with the pressure rod 7 or can be connected to the pressure rod 7 in a form-fitting or integral manner. The pressure force can then be applied from the inner housing 3 to the pressure ring 10 via the pressure rod 7. This provides a constant braking force and energy absorption.
  • the pressure ring 10 can have a greater radial thickness than the energy absorption sleeve 6.
  • the connecting device 1 can have a longitudinally at the level of the deformation section 8 a, preferably cylindrical, cavity 11 in which the deformation section 8 can be widened.
  • the cavity 11 can be in the radial direction between the
  • Energy absorption sleeve 6 and the outer housing 2 can be arranged.
  • the pressure ring 10 has a conical in the longitudinal direction
  • the pressure ring 10 can in a controlled and uniform manner
  • Axial ends of the energy absorber 4 and the outer housing 2 are connected to a common cover 12.
  • the cover 12 can be fastened to the energy absorption sleeve 6 and the outer housing 2 with several screws.
  • the connecting device 1 comprises a driving device 13 for connecting the connecting device 1 to a car body housing of a car body.
  • Driving device 13 is provided as a positive connection for the transmission of tensile forces between the inner housing 3 and the outer housing 2.
  • the driving device 13 is connected to the inner housing 3 and the outer housing 2 in a tensile manner, but is not connected in a pressure-resistant manner.
  • Driving device 13 is designed here as a rotationally symmetrical sleeve, which preferably runs in the transverse direction perpendicular to the longitudinal direction. The attachment of the
  • Connecting device 1 on a car body by means of the driving device 13 can be positively via a
  • the connecting device 1 comprises functional surfaces for the positive transmission of tensile forces between the
  • Functional surfaces are formed as elongated holes 14 in the outer housing 2 and in the inner housing 3.
  • the driving device 13 is guided in both elongated holes 14 in the transverse direction.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbindungseinrichtung (1) zur Verbindung von Wagenkästen eines Schienenfahrzeugs, deren Aufgabe darin besteht, eine verbesserte Energieabsorption bei einer Kollision zur Verfügung zu stellen. Erfindungsgemäß wird eine Verbindungseinrichtung (1) bereitgestellt, umfassend ein Außengehäuse (2), ein Innengehäuse (3), einen mit dem Außengehäuse (2) und dem Innengehäuse (3) verbundenen Energieabsorber (4), die im Wesentlichen entlang einer gemeinsamen Längsachse angeordnet sind. Die Verbindungseinrichtung (1) umfasst außerdem eine Mitnahmeeinrichtung (13) zur Verbindung der Verbindungseinrichtung (1) mit einem Wagenkastengehäuse eines Wagenkastens. Die Verbindungseinrichtung (1) ist dazu eingerichtet, Zugkräfte und Druckkräfte entlang der Längsachse zu übertragen. Der Energieabsorber (4) ist dazu eingerichtet, sich bei einem Überschreiten einer vorbestimmten Druckkraft entlang der Längsachse irreversibel zu verformen, sodass sich die Länge der Verbindungseinrichtung (1) entlang der Längsachse reduziert und sich das Innengehäuse (3) teilweise in das Außengehäuse (2) schiebt.

Description

Beschreibung
Verbindungseinrichtung mit Energieabsorber und Wagenkasten
Die Erfindung betrifft eine Verbindungseinrichtung zur
Verbindung von Wagenkästen eines Schienenfahrzeugs sowie einen Wagenkasten umfassend ein Wagenkastengehäuse und mindestens eine mit dem Wagenkastengehäuse verbundene
derartige Verbindungseinrichtung .
Derartige Verbindungseinrichtungen dienen der Befestigung von Komponenten (z. B. kurze Wagenkästen oder
Wagenkastenkomponenten) eines Schienenfahrzeugs, die in
Längsrichtung zwischen den beiden angrenzenden Wagenkästen angeordnet sind, zu diesen beiden jedoch aufgrund der während des normalen Fährbetriebs, etwa bei Kurvenfahrten,
auftretenden Relativbewegungen beabstandet bleiben müssen.
Die Längsrichtung bezeichnet hier und im Rest der Anmeldung die Richtung entlang der Schienen bzw. die Bewegungsrichtung des Schienenfahrzeugs. Entsprechend bezeichnet die
Querrichtung die Richtungen senkrecht zur Längsrichtung.
Es ist üblich, den gesamten zwischen den Wagenkästen
verfügbaren Weg in Längsrichtung (ausgenommen bei extremen Kurvenfahrten) zu Energieabsorption zu nutzen. Wenn die zwischen den Wagenkästen liegenden Komponenten in
Längsrichtung fest an einem der Wagenkästen bzw. Teilen der Verbindungseinrichtung angebunden werden, steht der für die Beweglichkeit vorgehaltene Abstand nicht als Längshub zur Energieabsorption zur Verfügung.
Die Energieabsorption bei einer Kollision erfolgt oftmals über separate Federungssysteme, die jedoch schwierig so einzurichten sind, dass sie bei einer bestimmten Druckkraft sofort und kontrolliert Wirkung zeigen. Häufig sind an bekannten Verbindungseinrichtungen (z. B. Kuppelstangen) kleinere Halter für Kabelführungen, Anschlagpuffer, Zentriereinrichtungen oder Übergangsbrücken befestigt. Diese Bauteile widersprechen zwar in ihrer nominalen Lage dem vorgesehenen Hub des Energieabsorbers, sind jedoch in der Festigkeit der Anbindung oder ihrer eigenen Struktur so schwach, dass sie keinen nennenswerten zusätzlichen
Widerstand verursachen.
Problematisch hingegen sind Fahrwerke und/oder Wagensegmente von vollem Querschnitt, die aufgrund ihrer Masse und
sonstiger einwirkender Kräfte nicht triviale Belastungen auf die Längsanbindung ausüben. Bisher ausgeführte Gliederzüge haben daher für jeden einzelnen Zwischenraum zwischen den Wagenkastensegmenten einen separaten Energieabsorber (NS Sprinter LT, Mireo) bzw. verzichten teilweise (Talent 2, FLIRT) oder vollständig (TGV) auf gezielte Energieabsorption im Zugverband des Schienenfahrzeugs.
Gerade für kleinere Kollisionen, beispielsweise bei einer Notbremsung eines Güterzugs, ist es jedoch wünschenswert, Schäden auf leicht austauschbare und möglichst wenige Teile eines Wagenkastens zu beschränken, um eine schnelle und kostengünstige Reparatur zu ermöglichen.
Die Aufgabe besteht darin, eine Verbindungseinrichtung zur Verbindung von Wagenkästen eines Schienenfahrzeugs mit einer verbesserten Energieabsorption bei einer Kollision zur
Verfügung zu stellen.
Erfindungsgemäß wird eine Verbindungseinrichtung der eingangs genannten Art zur Verfügung gestellt, umfassend:
- ein Außengehäuse,
- ein Innengehäuse,
- einen mit dem Außengehäuse und dem Innengehäuse verbundenen Energieabsorber, und
- eine Mitnahmeeinrichtung zur Verbindung der
Verbindungseinrichtung mit einem Wagenkastengehäuse eines Wagenkastens , - wobei das Außengehäuse, das Innengehäuse und der Energieabsorber im Wesentlichen entlang einer gemeinsamen Längsachse angeordnet sind, und
- wobei die Verbindungseinrichtung dazu eingerichtet ist, Zugkräfte und Druckkräfte entlang der Längsachse zu
übertragen, und
- wobei der Energieabsorber dazu eingerichtet ist, sich bei einem Überschreiten einer vorbestimmten Druckkraft entlang der Längsachse irreversibel zu verformen, sodass sich die Länge der Verbindungseinrichtung entlang der Längsachse reduziert und sich das Innengehäuse teilweise in das
Außengehäuse schiebt.
Die Wagenkästen mehrgliedriger Schienenfahrzeuge können mit einer solchen Lösung über eine Anordnung von Außengehäuse und Innengehäuse verbunden werden, wobei bei einer Kollision Energie über den Energieabsorber durch irreversible
Verformung absorbiert wird. Bei Überschreiten einer
vorbestimmten Druckkraft (Ansprechkraft) bewegen sich das Innengehäuse und das Außengehäuse aufeinander zu bzw.
ineinander hinein, sodass sich die Länge der
Verbindungseinrichtung verkürzt und mittels der durch die dem Energieabsorber aufgeprägten Kraft Energie absorbiert wird.
In einem gewissen Rahmen können so die Schäden bei einer Kollision auf die Verbindungseinrichtung begrenzt bleiben, was eine Reparatur deutlich erleichtert. Die
Mitnahmeeinrichtung ist als eine formschlüssige Verbindung zur Übertragung von Zugkräften zwischen dem Innengehäuse und dem Außengehäuse vorgesehen. Die Mitnahmeeinrichtung ist vorzugsweise mit dem Innengehäuse und dem Außengehäuse zugfest verbunden, jedoch nicht druckfest verbunden. Die Mitnahmeeinrichtung kann als rotationssymmetrische Hülse ausgebildet sein, die vorzugsweise in Querrichtung verläuft.
Die Erfindung nutzt eine Bauform einer energieabsorbierenden Verbindungseinrichtung, bei der der Energieabsorber, der selbst nur Druckkräfte übertragen kann, so zwischen
Innengehäuse und Außengehäuse vorgespannt verbaut ist, dass im gesamten Bereich der im normalen Betrieb auftretenden Zug- und Druckkräfte eine spielfreie Anlage gewährleistet ist. Das Innengehäuse und das Außengehäuse können dann so ausgebildet sein, dass Zugkräfte zwischen ihnen formschlüssig übertragen werden können.
Die Verbindungseinrichtung kann auch zusätzlich elastische Federungen umfassen, die Druckkräfte unterhalb der
vorbestimmten Druckkraft abfedern können. Erst wenn diese Federungen voll komprimiert sind und starr werden, kommt es zu einer irreversiblen Verformung im Energieabsorber.
Vorzugsweise umfasst der Energieabsorber eine
Energieabsorptionshülse und eine Druckstange, wobei die
Druckstange und die Energieabsorptionshülse so eingerichtet sind, dass sich die Druckstange beim Überschreiten der vorbestimmten Druckkraft in die Energieabsorptionshülse einschiebt und diese irreversibel verformt. Die Druckstange und die Energieabsorptionshülse können sich entlang der
Längsachse erstecken und im Ruhezustand der
Verbindungseinrichtung an einander zugewandten Stirnseiten formschlüssig anliegen. Die Energieabsorptionshülse kann in Längsrichtung einen Verformungsabschnitt und einen
Rückabschnitt umfassen, wobei vorzugsweise lediglich der Verformungsabschnitt durch die Druckstange zur
kontrollierten, irreversiblen Verformung eingerichtet ist.
Es ist bevorzugt, wenn an einem axialen Ende der Druckstange ein Druckring angeordnet ist, der beim Einschieben der
Druckstange in die Energieabsorptionshülse die
Energieabsorptionshülse radial entlang der Längsachse
aufweitet. Die Druckkraft kann dann vom Innengehäuse über die Druckstange auf den Druckring aufgebracht werden. Damit wird eine konstante Bremskraft und Energieabsorption
bereitgestellt. Der Druckring kann eine größere radiale Dicke als die Energieabsorptionshülle aufweisen. Die
Energieabsorptionshülle kann dazu in einem
Verformungsabschnitt einen geringeren Außenradius aufweisen als in einem Rückabschnitt. Die Verbindungseinrichtung kann in Längsrichtung auf Höhe des Verformungsabschnitts einen, vorzugsweise zylinderringförmigen, Hohlraum aufweisen, in dem der Verformungsabschnitt aufgeweitet werden kann. Es sind unter Beibehaltung des Prinzips der Verspannung auch andere geometrische Anordnungen oder andere Wirkprinzipien des
Energieabsorbers (z. B. Falten oder Zerspanen während der irreversiblen Verformung) denkbar.
Vorzugsweise weist der Druckring einen konisch in
Längsrichtung zulaufenden Querschnitt auf; somit kann der Druckring in kontrollierter und gleichmäßiger Weise die
Energieabsorptionshülle aufweiten. Die Gefahr eines
Verkantens der Druckstange und der Energieabsorptionshülse und somit eines Versagens des Energieabsorbers wird
reduziert .
Vorzugsweise sind jeweils ein axiales Ende des
Energieabsorbers und des Außengehäuses mit einem gemeinsamen Deckel verbunden. Zur Herstellung einer Verspannung können die auf die Verbindungseinrichtung wirkenden Zugkräfte über einen mit dem Außengehäuse verbundenen (z. B. verschraubten) Deckel in Druckkräfte auf den Energieabsorber umgelenkt werden. Der Deckel kann mit mehreren Schrauben an der
Energieabsorptionshülse und dem Außengehäuse befestigt sein. Alternativ zu einem Deckel sind auch Ausführungsformen mit einer zentralen einzelnen Schraube oder Mutter zur Verbindung mit der Energieabsorptionshülse und dem Außengehäuse möglich.
Es ist bevorzugt, wenn die Mitnahmeeinrichtung zumindest teilweise in einem Lastpfad der Zugkraftübertragung der
Verbindungseinrichtung angeordnet ist. Im normalen Betrieb (unter Einwirkung einer Zugkraft) ist die Anbindung der
Gehäuseteile über die Mitnahmeeinrichtung dann genauso belastbar wie eine durchgehende Verbindung zwischen den
Gehäuseteilen, da sie voll im Kraftfluss liegt. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Verbindungseinrichtung Funktionsflächen zur formschlüssigen Übertragung von Zugkräften zwischen dem Außengehäuse und dem Innengehäuse, wobei die Funktionsflächen als halbe
Rotationszylinder im Außengehäuse und im Innengehäuse
ausgebildet sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die
Verbindungseinrichtung Funktionsflächen zur formschlüssigen Übertragung von Zugkräften zwischen dem Außengehäuse und dem Innengehäuse, wobei die Funktionsflächen als Langlöcher im Außengehäuse und im Innengehäuse ausgebildet sind, und wobei die Mitnahmeeinrichtung in beiden Langlöchern in Querrichtung geführt ist. Die Funktionsflächen können in dem Außengehäuse und dem Innengehäuse als Langlöcher angeordnet sein, die wenigstens so lang bemessen sind, dass sich die
Mitnahmeeinrichtung bei einer irreversiblen Verformung um den halben nominellen Hub des Energieabsorbers in Längsrichtung darin bewegen kann. Die Funktionsflächen sind vorzugsweise an den Enden der Langlöcher angeordnet. Die Funktionsflächen verspannen so die Mitnahmeeinrichtung in Ausgangslage
zwischen den Gehäuseteilen bzw. begrenzen diese im
deformierten Zustand in ihrer Längsbewegung.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch durch einen
Wagenkasten umfassend ein Wagenkastengehäuse und mindestens eine mit dem Wagenkastengehäuse verbundene
Verbindungseinrichtung nach einer der vorstehenden
Ausführungsformen gelöst. Der Wagenkasten kann hier und im Rahmen dieser Anmeldung ein kurzer Wagenkasten oder auch nur ein Wagenkastensegment sein.
Vorzugsweise ist die Verbindungseinrichtung über die
Mitnahmeeinrichtung mit dem Wagenkastengehäuse verbunden. Die Befestigung des Wagenkastengehäuses an der
Mitnahmeeinrichtung kann formschlüssig über einen
Mitnahmezapfen erfolgen. Mit der vorliegenden Erfindung wird die starre Zuordnung des an der Mitnahmeeinrichtung befestigten Wagenkastens zu einem der beiden durch den Energieabsorber verbundenen Wagenkästen aufgehoben. Im Falle der irreversiblen Verformung bei einer Kollision kann sich der Wagenkasten zwischen den angrenzenden Wagenkästen unabhängig von der Verformungskraft des
Energieabsorbers bewegen, womit alle Freiräume in
Längsrichtung für einen energieabsorbierenden Hub zur
Verfügung stehen. Im normalen Betrieb dagegen ist die
Anbindung an der Mitnahmeeinrichtung, da voll im Kraftfluss liegend, genauso belastbar wie eine bekannte durchgehende Verbindungseinrichtung .
Die Erfindung erlaubt die Anordnung der Mitnahmeeinrichtung zur Anbindung im Kraftfluss der Verspannung des
Energieabsorbers. Die Erfindung erlaubt die zuverlässige Realisierung vergleichsweise kurzer und leichter
Wagenkästen (-Segmente) eines mehrgliedrigen Schienenfahrzeugs bei optimaler Nutzung der funktional bedingten
Bewegungsfreiräume für einen energieabsorbierenden Hub bei einer Kollision.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im
Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der
Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
Figur 1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen
Verbindungseinrichtung in gestreckter Position,
Figur 2 eine gegenüber Figur 1 um 90° um die Längsachse
gedrehte Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung in gestreckter Position, Figur 3 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen
Verbindungseinrichtung nach der irreversiblen
Verformung des Energieabsorbers, und
Figur 4 eine gegenüber Figur 3 um 90° um die Längsachse
gedrehte Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung nach der irreversiblen
Verformung des Energieabsorbers.
Die Figuren 1 bis 4 zeigen dieselbe Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung 1. Figuren 1 und 2 zeigen die Verbindungseinrichtung 1 in gestreckter Position unter Zug, also im normalen Betrieb eines Schienenfahrzeugs. Figuren 3 und 4 zeigen die Verbindungseinrichtung 1 nach der irreversiblen Verformung des Energieabsorbers, also
beispielsweise nach einer Kollision.
Die Verbindungseinrichtung 1 umfasst ein Außengehäuse 2, ein Innengehäuse 3 und einen mit dem Außengehäuse 2 und dem
Innengehäuse 3 verbundenen Energieabsorber 4. Das
Außengehäuse 2, das Innengehäuse 3 und der Energieabsorber 4 sind im Wesentlichen entlang einer gemeinsamen Längsachse angeordnet (hier die Vertikale) .
Die Verbindungseinrichtung 1 ist dazu eingerichtet, Zugkräfte und Druckkräfte entlang der Längsachse zu übertragen. Der Energieabsorber 4 ist dazu eingerichtet, sich bei einem
Überschreiten einer vorbestimmten Druckkraft entlang der Längsachse irreversibel zu verformen, sodass sich die Länge der Verbindungseinrichtung 1 entlang der Längsachse reduziert und sich das Innengehäuse 3 teilweise in das Außengehäuse 2 schiebt. Das Resultat dieser irreversiblen Verformung ist in den Figuren 3 und 4 dargestellt.
Die Verbindungseinrichtung 1 kann auch zusätzlich elastische Federungen 5 umfassen, die Druckkräfte unterhalb der
vorbestimmten Druckkraft abfedern können. Erst wenn diese Federungen 5 voll komprimiert sind und hart werden, kommt es zu einer irreversiblen Verformung im Energieabsorber 4. Die Federungen 5 sind hier als jeweils zwei elastische Federringe ausgebildet .
In der dargestellten Ausführungsform umfasst der
Energieabsorber 4 eine Energieabsorptionshülse 6 und eine Druckstange 7. Die Druckstange 7 und die
Energieabsorptionshülse 6 sind so eingerichtet, dass sich die Druckstange 7 beim Überschreiten der vorbestimmten Druckkraft in die Energieabsorptionshülse 6 einschiebt und diese
irreversibel verformt. Die Druckstange 7 und die
Energieabsorptionshülse 6 können sich entlang der Längsachse erstecken und im Ruhezustand der Verbindungseinrichtung 1 an einander zugewandten Stirnseiten formschlüssig anliegen
(siehe Figur 2) . In der dargestellten Ausführungsform umfasst die Energieabsorptionshülse 6 eine radiale Aufweitung in der die Druckstange 7 anliegt.
Die Energieabsorptionshülse 6 umfasst in Längsrichtung einen Verformungsabschnitt 8 und einen Rückabschnitt 9, wobei vorzugsweise lediglich der Verformungsabschnitt 8 durch die Druckstange 7 zur kontrollierten, irreversiblen Verformung eingerichtet ist.
An einem axialen Ende der Druckstange 7 ist ein Druckring 10 angeordnet, der beim Einschieben der Druckstange 7 in die Energieabsorptionshülse 6 die Energieabsorptionshülse 6 radial entlang der Längsachse aufweitet (vergleiche Figuren 2 und 4) . Der Druckring kann einstückig mit der Druckstange 7 ausgebildet sein oder formschlüssig oder Stoffschlüssig mit der Druckstange 7 verbunden sein. Die Druckkraft kann dann vom Innengehäuse 3 über die Druckstange 7 auf den Druckring 10 aufgebracht werden. Damit wird eine konstante Bremskraft und Energieabsorption bereitgestellt.
Der Druckring 10 kann eine größere radiale Dicke als die Energieabsorptionshülle 6 aufweisen. Die
Energieabsorptionshülle 6 kann dazu in dem Verformungsabschnitt 8 einen geringeren Außenradius aufweisen als in dem Rückabschnitt 9. Die Verbindungseinrichtung 1 kann in Längsrichtung auf Höhe des Verformungsabschnitts 8 einen, vorzugsweise zylinderringförmigen, Hohlraum 11 aufweisen, in dem der Verformungsabschnitt 8 aufgeweitet werden kann. Der Hohlraum 11 kann in Radialrichtung zwischen der
Energieabsorptionshülle 6 und dem Außengehäuse 2 angeordnet sein .
Der Druckring 10 weist einen konisch in Längsrichtung
zulaufenden Querschnitt auf; somit kann der Druckring 10 in kontrollierter und gleichmäßiger Weise die
Energieabsorptionshülle 6 aufweiten. Die Gefahr eines
Verkantens der Druckstange 7 und der Energieabsorptionshülse 6 und somit eines Versagens des Energieabsorbers 4 wird reduziert .
Axiale Enden des Energieabsorbers 4 und des Außengehäuses 2 sind mit einem gemeinsamen Deckel 12 verbunden. Der Deckel 12 kann mit mehreren Schrauben an der Energieabsorptionshülse 6 und dem Außengehäuse 2 befestigt sein.
Die Verbindungseinrichtung 1 umfasst eine Mitnahmeeinrichtung 13 zur Verbindung der Verbindungseinrichtung 1 mit einem Wagenkastengehäuse eines Wagenkastens. Die
Mitnahmeeinrichtung 13 ist als eine formschlüssige Verbindung zur Übertragung von Zugkräften zwischen dem Innengehäuse 3 und dem Außengehäuse 2 vorgesehen. Die Mitnahmeeinrichtung 13 ist mit dem Innengehäuse 3 und dem Außengehäuse 2 zugfest verbunden, jedoch nicht druckfest verbunden. Die
Mitnahmeeinrichtung 13 ist hier als rotationssymmetrische Hülse ausgebildet, die vorzugsweise in Querrichtung senkrecht zur Längsrichtung verläuft. Die Befestigung der
Verbindungseinrichtung 1 an einem Wagenkasten mittels der Mitnahmeeinrichtung 13 kann formschlüssig über einen
Mitnahmezapfen 15 erfolgen. Die Verbindungseinrichtung 1 umfasst Funktionsflächen zur formschlüssigen Übertragung von Zugkräften zwischen dem
Außengehäuse 2 und dem Innengehäuse 3, wobei die
Funktionsflächen als Langlöcher 14 im Außengehäuse 2 und im Innengehäuse 3 ausgebildet sind. Die Mitnahmeeinrichtung 13 ist in beiden Langlöchern 14 in Querrichtung geführt.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte
Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der
Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste
1 Verbindungseinrichtung
2 Außengehäuse
3 Innengehäuse
4 Energieabsorber
5 Federungen
6 Energieabsorptionshülse 7 Druckstange
8 Verformungsabschnitt
9 Rückabschnitt
10 Druckring
11 Hohlraum
12 Deckel
13 Mitnahmeeinrichtung
14 Langlöcher
15 Mitnähmezapfen

Claims

Patentansprüche
1. Verbindungseinrichtung (1) zur Verbindung von Wagenkästen eines Schienenfahrzeugs, umfassend:
- ein Außengehäuse (2),
- ein Innengehäuse (3) ,
- einen mit dem Außengehäuse (2) und dem Innengehäuse (3) verbundenen Energieabsorber (4), und
- eine Mitnahmeeinrichtung (13) zur Verbindung der
Verbindungseinrichtung (1) mit einem Wagenkastengehäuse eines Wagenkastens ,
- wobei das Außengehäuse (2), das Innengehäuse (3) und der Energieabsorber (4) im Wesentlichen entlang einer gemeinsamen Längsachse angeordnet sind, und
- wobei die Verbindungseinrichtung (1) dazu eingerichtet ist, Zugkräfte und Druckkräfte entlang der Längsachse zu
übertragen, und
- wobei der Energieabsorber (4) dazu eingerichtet ist, sich bei einem Überschreiten einer vorbestimmten Druckkraft entlang der Längsachse irreversibel zu verformen, sodass sich die Länge der Verbindungseinrichtung (1) entlang der
Längsachse reduziert und sich das Innengehäuse (3) teilweise in das Außengehäuse (2) schiebt.
2. Verbindungseinrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei der Energieabsorber (4) umfasst:
- eine Energieabsorptionshülse (6) und
- eine Druckstange (7),
wobei die Druckstange (7) und die Energieabsorptionshülse (6) so eingerichtet sind, dass sich die Druckstange (7) beim Überschreiten der vorbestimmten Druckkraft in die
Energieabsorptionshülse (6) einschiebt und diese irreversibel verformt .
3. Verbindungseinrichtung (1) nach Anspruch 2, wobei an einem axialen Ende der Druckstange (7) ein Druckring (10)
angeordnet ist, der beim Einschieben der Druckstange (7) in die Energieabsorptionshülse (6) die Energieabsorptionshülse (6) radial entlang der Längsachse aufweitet.
4. Verbindungseinrichtung (1) nach Anspruch 3, wobei der Druckring (10) einen konisch in Längsrichtung zulaufenden Querschnitt aufweist.
5. Verbindungseinrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei jeweils ein axiales Ende des
Energieabsorbers (4) und des Außengehäuses (2) mit einem gemeinsamen Deckel (12) verbunden sind.
6. Verbindungseinrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Mitnahmeeinrichtung (13) zumindest teilweise in einem Lastpfad der Zugkraftübertragung der
Verbindungseinrichtung (1) angeordnet ist.
7. Verbindungseinrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend Funktionsflächen zur formschlüssigen Übertragung von Zugkräften zwischen dem Außengehäuse (2) und dem Innengehäuse (3) , wobei die Funktionsflächen als halbe Rotationszylinder im Außengehäuse (2) und im Innengehäuse (3) ausgebildet sind.
8. Verbindungseinrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend Funktionsflächen zur formschlüssigen Übertragung von Zugkräften zwischen dem Außengehäuse (2) und dem Innengehäuse (3) , wobei die Funktionsflächen als
Langlöcher (14) im Außengehäuse (2) und im Innengehäuse (3) ausgebildet sind, und wobei die Mitnahmeeinrichtung (13) in beiden Langlöchern (14) in Querrichtung geführt ist.
9. Wagenkasten umfassend ein Wagenkastengehäuse und
mindestens eine mit dem Wagenkastengehäuse verbundene
Verbindungseinrichtung (1) nach einem der vorstehenden
Ansprüche .
10. Wagenkasten nach Anspruch 9, wobei die
Verbindungseinrichtung (1) über die Mitnahmeeinrichtung (13) mit dem Wagenkastengehäuse verbunden ist.
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