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Die
Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug mit Crashabsorber-Anordnung,
insbesondere eine Straßenbahn. Die Crashabsorber-Anordnung
weist ein Aufprallelement auf, das eine Aufprallfläche
für einen Aufprall des Schienenfahrzeugs bildet. Die Erfindung
betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen einer Crashabsorber-Anordnung
für ein Schienenfahrzeug, insbesondere für eine
Straßenbahn.
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Fahrerkabinen
für Schienenfahrzeuge sind üblicherweise als Metallkonstruktion
ausgeführt und müssen bestimmten sicherheitstechnischen
Anforderungen genügen, um im Fall einer Kollision mit einem anderen
Fahrzeug oder einem Gegenstand zumindest weitgehend unversehrt zu
bleiben, so dass die Person oder Personen in der Fahrerkabine geschützt sind.
Die Fahrerkabine ist Teil des so genannten Wagenkastens des Schienenfahrzeugs.
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Es
ist bekannt, Wagenkästen mit plastisch deformierbaren Zonen
als Energieabsorber auszurüsten. Bei einem Crash werden
diese Zonen deformiert, wobei Stoßenergie für
die Deformierung benötigt und daher absorbiert wird. Derartige
Zonen werden auch als irreversible Crashabsorber bezeichnet. Beispiele
sind wabenförmige Aluminiumstrukturen. Daneben sind auch
reversible Crashabsorber gebräuchlich, die Stoßenergie
absorbieren können, dabei jedoch nicht irreversibel verformt
werden. Beispiele sind Kolben-/Zylindereinheiten, wobei der Zylinder
mit einer Flüssigkeit und/oder einem Elastomer gefüllt
ist.
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Die
für einen Crash von Schienenfahrzeugen gültige
europäische Norm EN 15227 betrifft Schienenfahrzeuge
desselben Typs. Eine Kollision solcher Schienenfahrzeuge führt
daher dazu, dass die für den Aufprall vorgesehenen Aufprallflächen
auf gleicher Höhe liegen. Die von den Aufprallelementen
(z. B. bügelförmiges Element) gebildeten Aufprallflächen
sind in der Regel nicht Außenoberflächen des Fahrzeugs.
Vielmehr weist das Fahrzeug meist noch eine zusätzliche
Hülle auf.
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In
den letzten Jahren wurden Straßenbahnen und andere Schienenfahrzeuge
für den öffentlichen Nahverkehr überwiegend
als Niederflurfahrzeuge konstruiert. Entsprechende Aufprallflächen
liegen daher in der Regel niedriger als bei älteren Fahrzeugen.
Auf denselben Streckennetzen verkehren daher häufig Fahrzeuge
mit Aufprallflächen auf unterschiedlichen Höhen.
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Die
Anmelderin hat bereits Überlegungen angestellt, bei Niederflurfahrzeugen
zusätzlich irreversible Crashabsorber vorzusehen, die mit
Aufprallflächen auf einer Höhe kombiniert sind,
die der Höhe von Aufprallflächen älterer
Schienenfahrzeuge entspricht. Z. B. können damit Kollisionen
bei Geschwindigkeiten von 4 bis 6 km/h zufriedenstellend abgefangen
werden.
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Allerdings
ist für die zusätzlichen Crashabsorber auf dem
größeren Höhenniveau zusätzlicher Platz
erforderlich, der entweder die Baulänge des Fahrzeugs vergrößert
oder den für die Fahrerkabine zur Verfügung stehenden
Platz oder den Fahrgastraum verkleinert. Auch können Kollisionen
bei höheren als den genannten Geschwindigkeiten nicht mehr zufriedenstellend
abgefangen werden.
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Ein
weiterer Nachteil von irreversiblen Crashabsorbern ist die Tatsache,
dass die Crashabsorber nach Gebrauch ausgetauscht werden müssen.
Hinzu kommt noch der Reparaturaufwand für weitere, bei der
Kollision beschädigte Teile. Es könnte nun überlegt
werden, die irreversiblen Crashabsorber auf dem größeren
Höhenniveau gegen reversible Crashabsorber auszutauschen.
Dafür würde jedoch noch mehr Bauraum benötigt
werden, der wiederum den Innenraum des Fahrzeugs verkleinert oder
die Fahrzeuglänge vergrößert.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schienenfahrzeug
mit einer Crashabsorber-Anordnung anzugeben, die bei geringem Raumbedarf
Kollisionen an Aufprallflächen in unterschiedlichen Höhen
ermöglicht, ohne den Fahrer zu gefährden. Es ist
eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein entsprechendes Herstellungsverfahren
zum Herstellen einer Crashabsorber-Anordnung für Schienenfahrzeuge
anzugeben.
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Es
ist ein grundlegender Gedanke der vorliegenden Erfindung, die Crashabsorber-Anordnung
so auszugestalten, dass bei einem Stoß auf die obere, höher
gelegene Aufprallfläche Stoßenergie sowohl von
einem Crashabsorber der höheren Aufprallfläche als
auch von einem Crashabsorber der tiefer gelegenen Aufprallfläche
absorbiert wird. Hierzu wird die höhere Aufprallfläche
mit dem Crashabsorber der tieferen Aufprallfläche gekoppelt.
Somit kann Stoßenergie nicht nur von dem Crashabsorber
der höher gelegenen Aufprallfläche, sondern auch
von dem Crashabsorber der tiefer gelegenen Aufprallfläche
aufgenommen werden. Insgesamt kann daher bei geringem Verlust an
Bauraum auf Höhe der höheren Aufprallfläche
viel Stoßenergie absorbiert werden. Z. B. bei Straßenbahnen
können daher Kollisionsgeschwindigkeiten von 15 km/h zufriedenstellend
gehandhabt werden, ohne den Wagenkasten irreparabel zu beschädigen.
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Wenn
hier von Aufprallflächen die Rede ist, befinden sich diese
Aufprallflächen üblicherweise im Front- und Heckbereich
des Schienenfahrzeugs, da es um Kollisionen in Fahrtrichtung oder
gegen Fahrtrichtung geht. Die Aufprallflächen können
unterschiedlich gestaltet sein. Z. B. weisen ältere Straßenbahnen
auf Höhen von 60 cm bis 1 m jeweils oberhalb der Fahrschienen
Stoßpuffer oder anders gestaltete Aufprallflächen
auf. Moderne Straßenbahnen dagegen weisen auf niedrigem
Niveau von ca. 40 bis 50 cm über den Fahrschienen Stoßbügel
auf, die hinter oder mit ihrer in Fahrtrichtung vorne liegenden
Außenoberfläche eine Aufprallfläche definieren.
Dabei können die Stoßbügel entsprechend
der üblichen gerundeten Form von Straßenbahnen
konvex gekrümmt sein. Es wird nun bevorzugt, auch die Aufprallfläche
auf dem höheren Niveau, die für eine Kollision
mit insbesondere älteren Fahrzeugen ausgelegt ist, als
Stoßbügel auszuführen.
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Mit
der auf höherem Niveau liegenden (zweiten) Aufprallfläche
wird vorzugsweise zumindest ein Crashabsorber kombiniert, der auf
dem gleichen Höhenniveau wie die zweite Aufprallfläche
liegt. Z. B. können hinter dem Stoßbügel
ein oder mehrere irreversible Crashabsorber angeordnet sein, so
dass bei einem Aufprall auf die zweite Aufprallfläche der
oder die irreversiblen Crashabsorber gegen eine hinter diesen liegende
Fläche gedrückt werden und verformt werden. Diese
Fläche wird wiederum von einem Teil oder Teilen des Fahrzeug-Wagenkastens gebildet
oder an dem Wagenkasten abgestützt. Das Teil oder die Teile
leiten die dabei auftretenden Kräfte in entsprechend stabile
Teile des Wagenkastens ein, so dass zunächst lediglich
die irreversiblen Crashabsorber verformt werden, bis sie keine Stoßenergie mehr
aufnehmen können. Aufgrund der Kopplung der zweiten Aufprallfläche
mit zumindest einem Crashabsorber der tiefer gelegenen ersten Aufprallfläche wird
aber außerdem Stoßenergie auf dem Höhenniveau
der ersten Aufprallfläche absorbiert. Auf dem höheren
Niveau wird daher weniger Bauraum benötigt, der z. B. für
die Fahrerkabine zur Verfügung steht.
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Unabhängig
von der Art des zumindest einen Crashabsorbers der zweiten Aufprallfläche
wird es bevorzugt, dass der Crashabsorber auf dem Höhenniveau
der ersten Aufprallfläche ein reversibel verformbarer,
d. h. ein so genannter reversibler, Crashabsorber ist. Dies schließt
nicht aus, dass zusätzlich noch ein oder mehrere irreversible
Crashabsorber auf der Höhe der ersten Aufprallfläche
angeordnet sind. Diese nehmen vorzugsweise jedoch erst dann Stoßenergie
auf, wenn der reversible Crashabsorber oder die reversiblen Crashabsorber
der ersten Aufprallfläche keine Stoßenergie mehr
aufnehmen können. Dem liegt der Gedanke zugrunde, dass
auf dem tieferen Niveau der ersten Aufprallfläche in der Regel sehr
viel mehr Bauraum zur Verfügung steht, so dass dort reversible
Crashabsorber eingesetzt werden können.
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Wenn
in dieser Anmeldung davon die Rede ist, dass mit einer Aufprallfläche
oder einem Aufprallelement, das eine Aufprallfläche bildet,
ein Crashabsorber kombiniert ist oder mit dem Aufprallelement verbunden
ist, dann ist damit ein Crashabsorber gemeint, der ungefähr
auf derselben Höhe liegt, wie die Aufprallfläche
bzw. das Aufprallelement. Dagegen führt die erfindungsgemäße
Kopplung der zweiten Aufprallfläche mit zumindest einem
Crashabsorber der ersten Aufprallfläche dazu, dass Stoßenergie beim
Aufprall auf die zweite Aufprallfläche in einen tiefer
gelegenen Crashabsorber eingeleitet wird. Auf Wege der Kopplung
wird noch näher eingegangen.
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Insbesondere
wird Folgendes vorgeschlagen: Ein Schienenfahrzeug mit Crashabsorber-Anordnung,
insbesondere Straßenbahn, wobei
- – ein
erstes Aufprallelement, das eine erste Aufprallfläche für
einen Aufprall des Schienenfahrzeugs bildet, auf einer ersten Höhe
angeordnet ist,
- – ein zweites Aufprallelement, das eine zweite Aufprallfläche
für einen Aufprall des Schienenfahrzeugs bildet, auf einer
zweiten, über der ersten Höhe liegenden Höhe
angeordnet ist,
- – mit dem ersten Aufprallelement zumindest ein erster
Crashabsorber verbunden ist, der bei einem Aufprall auf die erste
Aufprallfläche Stoßenergie absorbiert,
- – mit dem zweiten Aufprallelement zumindest ein zweiter
Crashabsorber verbunden ist, der bei einem Aufprall auf die zweite
Aufprallfläche Stoßenergie absorbiert,
- – das zweite Aufprallelement mit dem ersten Crashabsorber
gekoppelt ist, sodass bei einem Aufprall auf die zweite Aufprallfläche
Stoßenergie zusätzlich auch von dem ersten Crashabsorber absorbierbar
ist.
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Die
Kopplung kann auf unterschiedliche Weise ausgeführt sein.
Insbesondere kann die Kopplung des zweiten Aufprallelements mit
dem ersten Crashabsorber derart ausgestaltet sein, dass Stoßenergie bei
einem Aufprall auf das zweite Aufprallelement zunächst
von dem zweiten Crashabsorber absorbiert wird, bevor auch der erste
Crashabsorber Stoßenergie absorbiert. Vorzugsweise jedoch
wird Stoßenergie beim Aufprall auf das zweite Aufprallelement gleichzeitig
von dem zumindest einen ersten Crashabsorber und dem zumindest einen
zweiten Crashabsorber absorbiert.
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Auch
die mechanische Ausführung der Kopplung kann auf unterschiedliche
Weise erfolgen. Bevorzugt wird eine in Stoßrichtung verlaufende
Linearführung (z. B. eine Stange). Beim Aufprall führt die
Linearführung eine lineare Bewegung eines an dem zweiten
Aufprallelement befestigten zweiten Koppelelements. Die Linearführung
ist so stabil ausgeführt, dass sie im Crashfall funktionsfähig
bleibt, d. h. Bewegungen zuverlässig in der beabsichtigten Richtung
führt. Vorzugsweise ist eine zweite Linearführung
vorgesehen, die die beim Stoß auf das zweite Aufprallelement
von diesem ausgeführte Bewegung in Richtung der Längsachse
des Fahrzeugs führt, damit die erste Linearführung
die mechanische Koppelung zu den Crashabsorbern des ersten Aufprallelements
zuverlässig ausführen kann. Die zweite Linearführung
kann zum Beispiel zusätzlich zu den Crashabsorbern des
zweiten Aufprallelements vorhanden sein. Es ist jedoch auch möglich,
dass reversible Crashabsorber des zweiten Aufprallelements die zweite
Linearführung bilden, z. B. an einander gegenüberliegenden
seitlichen Enden des zweiten Aufprallelements.
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Das
zweite Koppelelement ist z. B. ein sich von der Höhe des
zweiten Aufprallelements nach unten erstreckendes Element, welches
bei der Ausführung der Linearführung als Stange
eine Bohrung aufweist, so dass es in Längsrichtung der
Stange verschieblich ist, wobei sich die Stange durch die Bohrung
hindurch erstreckt. Auch an dem ersten Aufprallelement kann zusätzlich
ein solches Koppelelement, im Folgenden ”erstes Koppelelement” genannt,
angeordnet sein. Bei der Ausführung der Linearführung als
Stange erstreckt sich das erste Koppelelement von der Höhe
des ersten Aufprallelements nach oben auf die Höhe der
Stange. Die Stange ist also auf einer Höhe zwischen der
Höhe des ersten und des zweiten Aufprallelements angeordnet
und erstreckt sich vorzugsweise in etwa horizontaler Richtung. Die
Kopplung weist einen Anschlag auf, an den das zweite Koppelelement
bei der linearen Bewegung anschlägt, so dass Stoßenergie
auch von dem ersten Crashabsorber absorbierbar ist. Über
den Anschlag überträgt das zweite Koppelelement
eine Kraft auf den ersten Crashabsorber, so dass der erste Crashabsorber
Stoßenergie aufnimmt.
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Die
Befestigung des zweiten Koppelelements an dem zweiten Aufprallelement
muss nicht dauerhaft sein. Unter Befestigung wird vielmehr verstanden,
dass das zweite Koppelelement in einer Position fixiert ist, in
der bei einem Aufprall das zweite Aufprallelement Aufprallkraft
bzw. Stoßkraft auf das zweite Koppelelement übertragen
kann.
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Der
Anschlag ist vorzugsweise als das erste Koppelelement ausgeführt.
Dies bedeutet, dass das zweite Koppelelement bei einem Aufprall
auf das zweite Aufprallelement Kraft über das erste Koppelelement
auf den zumindest einen ersten Crashabsorber in Höhe des
ersten Aufprallelements ausübt.
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Alternativ
oder zusätzlich kann der Anschlag, an den das zweite Koppelelement
bei der linearen Bewegung anschlägt, entlang der Linearführung
linear beweglich sein. Ferner kann ein Endanschlag an der Linearführung
vorgesehen sein, über den hinaus eine von der Linearführung
geführte Bewegung nicht mehr möglich ist. Z. B.
kann bei Erreichen des Endanschlages Stoßenergie über
diesen Endanschlag auf einen zusätzlichen irreversiblen
Crashabsorber übertragen werden und von diesem absorbiert
werden, wobei der zusätzliche Crashabsorber vorzugsweise
ein dem ersten Aufprallelement zugeordneter erster Crashabsorber
ist, d. h. sich auf Höhe des ersten Aufprallelements befindet.
Dies hat den Vorteil, dass während der Linearbewegung,
die von der Linearführung geführt wird, zunächst
Stoßenergie von einem reversiblen ersten Crashabsorber
absorbiert wird und nur dann, wenn dieser nicht mehr Stoßenergie
aufnehmen kann und der Endanschlag erreicht ist, der irreversible
Crashabsorber aktiviert wird, d. h. Energie aufnimmt.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist an dem
ersten Aufprallelement ein drittes Koppelelement befestigt, das
bei einem Aufprall auf das erste Aufprallelement entlang der Linearführung
linear beweglich ist und nach entsprechender Linearbewegung an dem
zweiten Koppelelement anschlägt, so dass Stoßenergie
auch von dem zweiten Crashabsorber absorbierbar ist. Das dritte
Koppelelement erstreckt sich bei der Ausführungsform der Kopplung
als Stange von dem Höhenniveau des ersten Aufprallelements
nach oben auf das Höhenniveau der Stange und weist eine
Durchgangsbohrung auf, durch die sich die Stange hindurch erstreckt.
Bei einem Aufprall auf das erste Aufprallelement verschiebt sich
das dritte Koppelelement auf der Stange. Dabei nimmt der zumindest
eine erste Crashabsorber, der vorzugsweise ein reversibler Crashabsorber ist,
Stoßenergie auf. Wenn das dritte Koppelelement an dem zweiten
Koppelelement anschlägt, wird über das zweite
Koppelelement Kraft auf den zumindest einen zweiten Crashabsorber übertragen
und bei der weiteren Linearbewegung, die von der Linearführung geführt
wird, Stoßenergie auch von dem zumindest einen zweiten
Crashabsorber absorbiert. Daher kann der an sich für die
Altfahrzeuge gedachte zweite Crashabsorber insbesondere bei besonders
hoher Stoßenergie auf das erste Aufprallelement mit zum Abfangen
des Stoßes genutzt werden.
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In
vielen Fällen soll das Schienenfahrzeug an dem Ende, an
dem sich die Crashabsorber-Anordnung befindet, mit einem anderen
Schienenfahrzeug gekoppelt werden können, z. B. um zwei
oder mehr Schienenfahrzeuge in so genannter Doppeltraktion betreiben
zu können. In diesem Fall wird eine Kupplungseinrichtung
benötigt, um die Schienenfahrzeuge miteinander kuppeln
zu können. Die Kupplungsvorrichtung kann für den
ungekuppelten Zustand eingeklappt werden. Da sich bei der Crashabsorber-Anordnung
jedoch Aufprallelemente auf verschiedenen Höhen befinden,
ist der Zugang zu der eingeklappten Kupplungsvorrichtung erschwert.
Daher wird vorgeschlagen, dass das erste Aufprallelement mittels
zumindest einer horizontal verlaufenden Schwenkachse verschwenkbar
ist, insbesondere nach oben. In dem verschwenkten Zustand kann die
Kupplungsvorrichtung ausgeklappt werden und das Fahrzeug mit einem
anderen Fahrzeug gekuppelt werden. Vorzugsweise bleibt das erste
Aufprallelement solange in der verschwenkten Stellung, bis die Kupplungsvorrichtung
wieder eingeklappt wird. Die Kupplungsvorrichtung erstreckt sich
in dem ausgeklappten Zustand vorzugsweise auf der Höhe
des ersten Aufprallelements, wenn dieses nicht nach oben verschwenkt ist.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen einer Crashabsorber-Anordnung
für ein Schienenfahrzeug, insbesondere Straßenbahn, wobei
das Verfahren folgende Schritte aufweist:
- – Anordnen
eines ersten Aufprallelements, das eine erste Aufprallfläche
für einen Aufprall des Schienenfahrzeugs bildet, auf einer
ersten Höhe,
- – Anordnen eines zweiten Aufprallelements, das eine
zweite Aufprallfläche für einen Aufprall des Schienenfahrzeugs
bildet, auf einer zweiten, über der ersten Höhe
liegenden Höhe,
- – Verbinden zumindest eines ersten Crashabsorbers,
der bei einem Aufprall auf die erste Aufprallfläche Stoßenergie
absorbiert, mit dem ersten Aufprallelement,
- – Verbinden zumindest eines zweiten Crashabsorbers,
der bei einem Aufprall auf die erste Aufprallfläche Stoßenergie
absorbiert, mit dem zweiten Aufprallelement,
- – Koppeln des zweiten Aufprallelements mit dem ersten
Crashabsorber, sodass bei einem Aufprall auf die zweite Aufprallfläche
Stoßenergie zusätzlich auch von dem ersten Crashabsorber
absorbierbar ist.
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Ausgestaltungen
und Weiterbildungen des Verfahrens ergeben sich aus der Beschreibung
von Ausgestaltungen und Ausführungsbeispielen des Schienenfahrzeugs
mit Crashabsorber-Anordnung.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügte
Zeichnung beschrieben. Die einzelnen Figuren der Zeichnung zeigen:
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1 schematisch
in dreidimensionaler Darstellung eine Crashabsorber-Anordnung, die
an tragenden Teilen eines Schienenfahrzeugs, insbesondere einer
Straßenbahn, befestigt ist,
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2 die
Crashabsorber-Anordnung gemäß 1 in
Seitenansicht, wobei die erfindungsgemäße Kopplung
weggelassen ist, um einen Schwenkmechanismus zum Hochschwenken eines
Stoßbügels gut sichtbar darzustellen,
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3 eine
Darstellung der Anordnung gemäß 1 und 2,
wobei jedoch eine Kupplungsvorrichtung ausgeklappt ist und der untere
Stoßbügel nach oben verschwenkt ist und sich ungefähr
auf der Höhe des oberen Stoßbügels befindet
und wobei ähnlich wie in 1 Teile
der Schwenkmechanik weggelassen sind,
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4 schematisch
eine Seitenansicht eines Teils der Crashabsorber-Anordnung gemäß 1 bis 3,
wobei ein Ausgangszustand der Kopplungseinrichtung dargestellt ist,
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5 die
Darstellung gemäß 4, wobei jedoch
die Kopplungseinrichtung in einem Zustand ist, der die Folge eines
Aufpralls auf den oberen Stoßbügel ist,
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6 die
Darstellung gemäß 4, wobei jedoch
die Kopplungseinrichtung in einem Zustand ist, der die Folge eines
Aufpralls auf den unteren Stoßbügel ist,
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7 eine
Teildarstellung der Anordnung gemäß 1 bis 3 von
rechts (d. h. die Vorderseite des Schienenfahrzeugs befindet sich
rechts in der Figur), wobei eine leicht veränderte Mechanik zum
Verschwenken des unteren Stoßbügels um horizontale
Schwenkachsen in einer Schwenkposition dargestellt ist, die nahe
der Position für die Aufnahme von Stößen
liegt, und
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8 die
Mechanik gemäß 7, wobei
jedoch die Schwenkmechanik in einem Zustand ist, in dem der untere
Stoßbügel nach oben verschwenkt ist.
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1 zeigt
Teile des Wagenkastens eines Schienenfahrzeugs, insbesondere einer
Straßenbahn. Tragende Teile des Wagenkastens sind pauschal
mit dem Bezugzeichen 9 bezeichnet und befinden sich in 1 überwiegend
in der rechten und oberen Bildhälfte. Links in 1 ist
ein unterer Stoßbügel 3 erkennbar. Er
bildet an seiner nach links vorne weisenden Oberfläche
eine erste Aufprallfläche. Im Ausführungsbeispiel
einer Straßenbahn entspricht die Höhe des ersten
Stoßbügels 3 der Höhe entsprechender
Crashvorrichtungen von anderen Straßenbahnen aus jüngerer
Zeit.
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Über
dem ersten Stoßbügel 3 und leicht in Fahrtrichtung
zurückversetzt befindet sich ein zweiter Stoßbügel 5,
der in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel im Gegensatz
zum ersten Stoßbügel 3 nicht rund geformt
ist, sondern geradlinige Segmente aufweist. Abhängig von
dem Design des Fahrzeugs und z. B. abhängig von der Position
der Scheinwerfer kann der zweite Stoßbügel auch
anders (z. B. rund wie der erste Stoßbügel) geformt
sein. Vorzugsweise ist an beiden Stoßbügeln ein
Aufkletterschutz gemäß der europäischen
Norm EN 15227 vorgesehen. In dem mittleren geradlinigen
Segment verläuft die von dem zweiten Stoßbügel 5 gebildete
Aufprallfläche senkrecht zur Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs. Beide
Stoßbügel 3, 5 verlaufen in
horizontaler Richtung. Sie sind symmetrisch zur vertikalen Mittelebene des
Schienenfahrzeugs, welche die Längsrichtung des Schienenfahrzeugs
enthält. Die Stoßbügel 3, 5 sind
vorzugsweise aus Metallprofilen oder als hochfestes Aluminium-Frästeil
gefertigt und beim Aufprall formstabil gegenüber den noch
zu beschreibenden Crashabsorbern, die sich beim Aufprall reversibel oder
irreversibel verformen sollen. Die Stoßbügel 3, 5 sind
insbesondere so ausgestaltet, dass sie Kräfte an ihren
seitlichen Enden über Crashabsorber in den Wagenkasten
einleiten. Darüber hinaus können optional auch
im mittleren Bereich oder anderen Bereichen der Stoßbügel 3, 5 zusätzliche
Crashabsorber angeordnet sein. Im Ausführungsbeispiel der 1 ist
dies bei dem oberen Stoßbügel 5 der Fall.
Hinter dem mittleren geradlinigen Segment des Stoßbügels 5 befinden
sich zwei irreversible Crashabsorber 15b, 15c.
Darüber hinaus befindet sich an den seitlichen Enden des
Stoßbügels 5 jeweils ein weiterer irreversibler
Crashabsorber 15a, 15d. Die Crashabsorber 15 sind
in dem Ausführungsbeispiel als Aluminium-Wabenstrukturen
ausgeführt. Es kommen jedoch auch andere Crashabsorber
zur Kombination mit dem oberen Stoßbügel 5 in
Frage. Z. B. bei ausreichendem Bauraum an den seitlichen Enden könnten dort
alternativ oder zusätzlich reversible Crashabsorber angeordnet
sein. Die in dem Ausführungsbeispiel gezeigten irreversiblen
Crashabsorber 15b, 15c im mittleren Bereich des
obere Stoßbügels 5 stützen sich
an der in Fahrtrichtung nach vorne weisenden Außenfläche
eines weiteren bügelförmigen Teils 7 ab,
wobei die äußeren Enden des bügelförmigen Teils 7 ausgenommen
sind, um die äußeren Crashabsorber 15a, 15d teilweise
aufzunehmen.
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Der
untere Stoßbügel 3 ist an seinen seitlichen, äußeren
Enden über jeweils einen kombinierten reversiblen und irreversiblen
Crashabsorber 13 mit einem in Fahrtrichtung dahinter liegenden
Teil 10 des Wagenkastens abgestützt. In 1 ist
davon nur der vorne im Bild liegende Crashabsorber 13 erkennbar.
Der hintere Crashabsorber 13 ist in der gewählten
perspektivischen Darstellung durch Bereiche des oberen Stoßbügels 5 verdeckt.
Der reversibel verformbare Teil des Crashabsorbers 13 ist
mit dem Bezugszeichen 13a bezeichnet. Ein im Wesentlichen rotationssymmetrischer
Teil, dessen Rotationsachse in Fahrtrichtung orientiert ist, wird
bei einem Aufprall auf den unteren Stoßbügel 3 gegen
eine elastische Rückstellkraft, im Ausführungsbeispiel
die elastische Kraft eines Elastomers, in Fahrtrichtung nach hinten verschoben.
Wie noch näher erläutert wird, ist dabei jedoch
ein Anschlag vorgesehen, bei dessen Erreichen der mit 13b bezeichnete
irreversible Teil des Crashabsorbers 13 aktiviert wird,
d. h. beginnt Stoßenergie zu absorbieren.
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Unten
in der Mitte von 1 ist die Kopplungsmechanik 11 dargestellt,
die noch näher erläutert wird. Ferner ist in etwa
demselben Bereich der 1 ein Teil der Verschwenkmechanik
dargestellt, mit der der untere Stoßbügel 3 um
eine horizontale Achse nach oben verschwenkt werden kann, um die Kupplungsvorrichtung
auszuklappen und einzuklappen. Teile dieser Verschwenkmechanik sind
jedoch in 1 weggelassen, um den Blick
auf die Kopplungsmechanik 11 freizulassen.
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2 zeigt
eine Seitenansicht auf die Darstellung gemäß 1,
wobei die Verschwenkmechanik 21 auf der einen Seite der
Anordnung, die im Bild vorne liegt, vollständig dargestellt
ist. Dagegen ist die Kopplungsmechanik 11 nicht dargestellt,
d. h. die entsprechenden Teile sind weggelassen.
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Man
erkennt in 2, dass die Vorderkante des
unteren Stoßbügels 3 in Fahrtrichtung
weiter vorne liegt als die Vorderkante des oberen Stoßbügels 5. Auch
bei anderen Ausgestaltungen der Erfindung als der in 1 und 2 kann
dies der Fall sein. Bei einem Aufprall auf ein Altfahrzeug, das
Crashabsorber oder andere Aufprallflächen in Höhe
des oberen Stoßbügels 5 aufweist, wird
daher abhängig von der Konstruktion des Altfahrzeugs und
abhängig von der abzufangenden Stoßenergie auch
der vorspringende untere Stoßbügel 3 in
Kontakt mit Teilen des anderen Fahrzeugs kommen.
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Auf
Höhe des oberen Stoßbügels 5 ist
in 2 auch einer der irreversiblen Crashabsorber 15a erkennbar.
Ebenfalls erkennbar ist der auf Höhe des unteren Stoßbügels 3 angeordnete
Crashabsorber 13 mit seinem reversiblen Teil 13a und
seinem irreversiblen Teil 13b erkennbar. Die tragenden
Teile des Wagenkastens sind wiederum mit dem Bezugszeichen 9 bezeichnet.
Es ist ersichtlich, dass die tragenden Teile auch Verstrebungen
aufweisen, so dass z. B. von dem oberen Stoßbügel 5 in
den Wagenkasten eingeleitete Kräfte diagonal nach unten abgeleitet
werden können. In dem Ausführungsbeispiel erstreckt
sich der obere Stoßbügel 5 über
einen etwas kleineren Höhenbereich als die dahinter liegende
bügelförmige Konstruktion 7 zwischen
der und dem Stoßbügel 5 die Crashabsorber 15 angeordnet sind.
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3 zeigt,
dass eine Kupplungsvorrichtung 31 ausgeklappt ist, so dass
das Schienenfahrzeug mit einem anderen Schienenfahrzeug gekuppelt
werden kann. Um die Kupplungsvorrichtung 31 ausklappen
und einklappen zu können, ist wie bereits erwähnt
die Verschwenkmechanik 21 vorgesehen (2),
auf die anhand von 7 und 8 noch näher
eingegangen wird. Der untere Stoßbügel 3 ist daher
nach oben verschwenkt und befindet sich ungefähr auf der
Höhe des oberen Stoßbügels 5 in
einer Position vor diesem. Ferner sind aus 3 Teile 45, 48 erkennbar,
die die Kopplungsmechanik betreffen und auf die anhand von 4 bis 6 noch
näher eingegangen wird.
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4 zeigt
in einer schematischen Seitenansicht den oberen Stoßbügel 5,
einen Crashabsorber 15a auf Höhe des oberen Stoßbügels 5,
die in Fahrtrichtung hinter dem Stoßbügel 5 liegende
tragende Struktur 9, Teile des unteren Stoßbügels 3, den
in Fahrtrichtung hinter dem unteren Stoßbügel 3 liegenden
Crashabsorber 13 sowie die Kopplungsmechanik. Die Kopplungsmechanik
befindet sich dabei in dem Zustand vor einem Aufprall. Die in 4 gezeigte
Anordnung befindet sich außerdem auch auf der anderen Seite
des Fahrzeugs, am anderen Ende des Stoßbügels 3.
Die in 4–6 gezeigte Anordnung
kann auch bei anderen Ausführungsformen einer Crashabsorber-Anordnung
vorgesehen sein, als 1–3 zeigen.
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Zu
der Kopplungsmechanik gehören ein fest mit dem unteren
Stoßbügel 3, nach oben ragendes Teil 41,
welches in horizontaler Richtung eine Durchgangsbohrung aufweist,
durch die sich eine Stange 43 hindurcherstrecken kann.
Wird der untere Stoßbügel 3 mit Hilfe
der genannten Verschwenkmechanik nach oben verschwenkt, kann sich
das Teil 41 von dem vorderen Ende der Stange 43 entfernen.
Das Teil 41 ist eine Ausführungsform des oben genannten dritten
Koppelelements. In der nicht verschwenkten Stellung trägt
das Teil 41 die Stange an ihrem vorderen Ende oder stützt
sie zumindest ab.
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Ebenfalls
fest mit dem unteren Stoßbügel 3 verbunden
ist ein an den seitlichen Enden nach hinten verlaufendes Teil 48,
welches beim Aufprall mit dem vorderen Ende des reversiblen Teils 13a des Crashabsorbers 13 zusammenwirkt.
Beim Verschwenken des unteren Stoßbügels 3 nach
oben löst sich der Eingriff der Teile 48, 13a und
das Teil 48 wird mit dem unteren Stoßbügel 3 verschwenkt,
wobei der reversible Crashabsorber 13a in seiner Position
verbleibt. Alternativ kann auf das Teil 48 verzichtet werden.
Der Crashabsorber 13 ist dann unmittelbar mit dem Stoßbügel 3 in
Kontakt.
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Fest
mit dem oberen Stoßbügel 5 verbunden ist
ein nach unten abragendes Teil 47, das eine Ausführungsform
des oben genannten zweiten Koppelelements ist. Es weist ebenfalls
eine Durchgangsbohrung in horizontaler Richtung auf, durch die sich
die Stange 43 erstreckt. Das Teil 47 befindet
sich in der in 4 gezeigten Ausgangsposition
der Koppelmechanik bereits in einem mittleren Bereich der Längserstreckung
der Stange 43.
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Ferner
weist die Kopplungsmechanik ein Teil 45 auf, das ein Ausführungsbeispiel
für das oben genannte erste Koppelelement ist. In der in 4 gezeigten
Ausgangsposition ist es mit dem unteren Stoßbügel 3 verbunden,
jedoch lösbar verbunden, um das Verschwenken des unteren
Stoßbügels 3 zu ermöglichen.
Das Teil 45 weist ebenfalls eine Durchgangsbohrung in horizontaler
Richtung auf, durch die sich die Stange 43 erstreckt, wobei
sich die Stange 43 in Fahrtrichtung von vorne nach hinten
zunächst durch das zweite Koppelelement 47 und
dann durch das erste Koppelelement 45 hindurch erstreckt.
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Zwischen
dem in Fahrtrichtung hinteren Rand des ersten Koppelelements 45 und
dem hinteren Ende der Stange 43 befindet sich ein freier
Abschnitt der Stange 43, der ein Verschieben des ersten und
zweiten Koppelelements 45, 47 in Fahrtrichtung nach
hinten bei einem Aufprall ermöglicht. Das hintere Ende
der Stange 43 stützt sich an einem im Ausführungsbeispiel
plattenförmigen Bereich 17 des irreversiblen Teils 13b des
Crashabsorbers 13 ab.
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Im
Folgenden wird nun anhand von 5 und 6 die
Funktion der Koppelmechanik beschrieben. Dabei sind dieselben Teile
wie in 4 dargestellt, jedoch jeweils in einer anderen
Position relativ zueinander.
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Die
in 5 dargestellte Situation ist das Resultat eines
Aufpralls ausschließlich auf den oberen Stoßbügel 5 oder
gleichzeitig auf den oberen Stoßbügel 5 und
den unteren Stoßbügel 3. Im Vergleich
zu der Ausgangsposition von 4 haben
sich der obere Stoßbügel 5 und der untere
Stoßbügel 3 sowie die damit verbundenen
Koppelelemente 41, 45, 47 in Längsrichtung
der Stange 43 in Fahrtrichtung nach hinten, d. h. in der 5 nach
rechts verschoben. Ferner wurde der reversible Teil 13a des
Crashabsorbers 13 aktiviert, d. h. hat Stoßenergie
absorbiert. Ferner wurde der reversible Crashabsorber 15a sowie
die gegebenenfalls weiteren Crashabsorber auf Höhe des
oberen Stoßbügels 5 aktiviert.
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In
dem in 5 dargestellten Fall ist der durch den Aufprall
auf den oberen Stoßbügel 5 in Fahrtrichtung
nach hinten zurückgelegte Weg des zweiten Koppelelements 47 zumindest
nicht kleiner als der aufgrund des möglicherweise gleichzeitig stattfindenden
Aufpralls auf den unteren Stoßbügel 3 zurückgelegte
Weg des ersten Koppelelements 45 und des dritten Koppelelements 41.
Das zweite Koppelelement 47 hat daher das erste Koppelelement 45 auf
der Stange 43 nach hinten verschoben oder ist dem ersten
Koppelelement 45 zumindest in der Anschlagsposition gefolgt.
Wenn dabei eine Kraft von dem zweiten Koppelelement 47 auf
das Koppelelement 45 ausgeübt wurde, wie es z.
B. der Fall ist, wenn ausschließlich auf den ersten Stoßbügel 5 Aufprallkräfte
wirken, sind Kräfte über das zweite Koppelelement 47,
das erste Koppelelement 45, das Teil 48 und das
vordere Ende des reversiblen Teils 13a des Crashabsorbers 13 in
den reversiblen Teil 13a eingeleitet worden. Da sich dabei
die genannten Teile auch in Fahrrichtung nach hinten bewegt haben
und der Crashabsorber 13 der Bewegung eine Widerstandskraft
entgegengesetzt hat, ist auch Stoßenergie in den reversiblen
Teil 13a eingeleitet worden und von diesem absorbiert worden.
Der Aufprall wurde daher sowohl von den Crashabsorbern auf Höhe
des oberen Stoßbügels 5 als auch von
dem reversiblen Teil 13a abgefangen.
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Wenn über
den in 5 dargestellten Zustand hinaus noch weitere Stoßenergie
zu absorbieren ist, wird der irreversible Teil 13b des
Crashabsorbers 13 aktiviert, da sich das erste Koppelelement 45 in
der Anschlagsposition an dem vorderen Ende 17 des irreversiblen
Teils 13b befindet.
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Eine
andere Aufprallsituation hat zu dem in 6 dargestellten
Zustand geführt. Der Aufprall fand ausschließlich
auf den unteren Stoßbügel 3 statt. Daher
haben sich der untere Stoßbügel, das dritte Koppelelement 41,
das erste Koppelelement 45, das Teil 48 und das
vordere Ende des reversiblen Teils 13a relativ zu der Stange 43 in
Fahrtrichtung nach hinten verschoben. Der reversible Teil 13a hat Stoßenergie
absorbiert. Die Crashabsorber 15 in Höhe des oberen
Stoßbügels 5 sind jedoch noch nicht aktiviert
worden.
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Wenn über
den in 6 dargestellten Zustand hinaus noch weitere Stoßenergie
abzufangen ist und daher Kräfte auf den unteren Stoßbügel 3 wirken,
wird ein Teil dieser Kräfte über das dritte Koppelelement 41 und
das zweite Koppelelement 47 auf dem oberen Stoßbügel 5 übertragen
und führt zu einer Aktivierung der Crashabsorber 15 auf
Höhe des oberen Stoßbügels 5.
Ferner wird der irreversible Teil 13b des Crashabsorbers 13 aktiviert.
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Von
der in 6 dargestellten Ausführungsvariante kann
abgewichen werden. Insbesondere muss die Aktivierung der Crashabsorber
in Höhe des oberen Stoßbügels 5 und
des irreversiblen Teils 13b des Crashabsorbers 13 in
Höhe des unteren Stoßbügels 3 nicht
gleichzeitig stattfinden.
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7 zeigt
eine gegenüber der Verschwenkmechanik 21 in 2 und 3 modifizierte
Ausführungsform in ihrer Ausgangsstellung, d. h. in der
Stellung, in der sich der untere Stoßbügel 3 nahezu
in der normalen, nicht verschwenkten Position befindet, in der er
für einen Aufprall zur Verfügung steht. Es ist
jedoch eine Lücke zwischen der Konstruktion 80 und dem
Teil 48 erkennbar. In der nicht verschwenkten Position
ist die Lücke geschlossen, sodass bei einem Aufprall Kraft
von dem Stoßbügel 3 über die
Konstruktion 80 auf den Teil 48 und damit auf
den reversiblen Crashabsorber 13a übertragen werden
kann.
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Ein
weiteres Exemplar der Verschwenkmechanik 21 befindet sich
am gegenüberliegenden (in Fahrtrichtung links liegenden)
Ende des Stoßbügels 3. Die Verschwenkmechanik 21 weist
eine fest mit dem unteren Stoßbügel 3 verbundene
Konstruktion 82 auf. Über eine erste horizontal
verlaufende Schwenkachse 80 ist diese Konstruktion 82 mit
einem ersten, oberen Schwenkhebel 81 gekoppelt, der wiederum über
eine zweite horizontal verlaufende Schwenkachse 78 mit
einer Konstruktion 84 drehbar gekoppelt ist, welche mit
dem Teil 45, dem ersten Koppelelement, verbunden ist. Ferner
ist über eine dritte horizontal verlaufende Schwenkachse 76 die Konstruktion 80 drehbar
mit einem zweiten Schwenkhebel 75 gekoppelt, der über
eine vierte horizontal verlaufende Schwenkachse mit dem Teil 45 oder
einem fest damit verbundenen Teil gekoppelt ist. Außerdem
ist eine Gasdruckfeder 77, 79 vorgesehen, dessen
Zylinder mit dem Bezugzeichen 77 und dessen Kolben mit
dem Bezugszeichen 79 bezeichnet ist. Das obere Ende der
Gasdruckfeder ist über eine weitere, fünfte horizontal
verlaufende Schwenkachse 74 mit dem zweiten Schwenkhebel 75 drehbar
gekoppelt. Das untere Ende der Gasfeder ist über eine sechste
horizontal verlaufende Schwenkachse 70 mit einem Teil 73 drehbar
gekoppelt, das fest mit dem Teil 48 verbunden ist. Der
Teil 48 ist wie oben beschrieben in Eingriff mit dem reversiblen
Teil 13a des Crashabsorbers 13. Der reversible
Teil 13a ist links in 7 erkennbar.
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8 zeigt
den Zustand, in dem der untere Stoßbügel 3 nach
oben verschwenkt ist. Das Verschwenken wird von Hand betätigt.
Dabei unterstützt die Gasdruckfeder 77, 79 das
Anheben des unteren Stoßbügels 3. Dementsprechend
befinden sich die Schwenkhebel 75, 81 nun in einer
Schwenkposition, in der sie sich mit ihren vorderen Enden in einer
höheren Position befinden. Ausgehend von der Darstellung
der 7 hat zum Erreichen der Schwenkposition von 8 jeweils
eine Drehbewegung im Gegenuhrzeigersinn um die ersten bis vierten
Schwenkachsen 76, 80, 72, 78 stattgefunden.
Der Stoßbügel 3 kann noch weiter verschwenkt
werden, bis der Schwenkhebel 81 an einem Anschlag der Konstruktion 84 anschlägt.
In dieser Position würde er sich etwa auf der Höhe
des oberen Stoßbügels 5 (nicht in 7 und 8 dargestellt)
befinden und kann durch geeignete Maßnahmen, z. B. durch
Sicherungsbolzen, in der Stellung gesichert werden.
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Um
den unteren Stoßbügel 3 nach oben verschwenken
zu können, wird vorzugsweise zunächst eine nicht
in den 7 und 8 dargestellte Arretierungseinrichtung
gelöst, so dass die Schwenkbewegung ermöglicht
wird. Dadurch kann insbesondere die lösbare Verbindung
zwischen dem unteren Stoßbügel und dem ersten
Koppelelement 45 gelöst werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - EN 15227 [0004]
- - EN 15227 [0036]
