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Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsanordnung zur Aufnahme von Kräften, die beim Bruch einer Antriebswelle eines Fahrzeugs, insbesondere Schienenfahrzeugs, auftreten können, mit einem eine Oberseite und eine Unterseite aufweisenden Abschnitt der Wagenkastenstruktur, mit einer Fangvorrichtung, die ein Fangmittel, das die Antriebswelle zumindest teilweise umgibt, und mindestens eine Halterung zur Befestigung des Fangmittels an dem Abschnitt der Wagenkastenstruktur aufweist, und mit einem ersten Befestigungsmittel, das die Halterung der Fangvorrichtung mit dem Abschnitt der Wagenkastenstruktur verbindet. Ferner betrifft die Erfindung ein Schienenfahrzeug mit einer solchen Sicherheitsanordnung.
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Bei Antriebsanlagen von Schienenfahrzeugen ist es üblich, die Antriebskraft beispielsweise eines Dieselantriebs mittels Gelenkwellen zu übertragen. Diese Antriebswellen müssen mittels geeigneten Sicherheitsanordnungen mit einer integrierten Fangvorrichtung, zum Beispiel enthaltend Fangbügel oder Fangseile, gegen ein Herunterfallen bei einem möglichen Bruch der Antriebswelle gesichert werden. Diese Sicherheitsanordnungen müssen die dabei auftretenden Kräfte in die Fahrzeugstruktur einleiten können.
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Die Fahrzeugstruktur, im Folgenden auch Wagenkastenstruktur genannt, bildet die Tragstruktur bzw. das Gerüst des Wagenkastens und besteht häufig aus einem Aluminiumwerkstoff. Die Krafteinleitung bei einem Bruch der Antriebs- bzw. Gelenkwelle gestaltet sich aber bei Fahrzeugen, deren Rohbau aus einem Aluminiumwerkstoff gefertigt ist, relativ schwierig, insbesondere wenn es sich dabei um Hohlprofile handelt, aus denen die Wagenkastenstruktur in diesem Bereich gefertigt ist.
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, eine Fangvorrichtung unterseitig mit dem Untergestell der Wagenkastenstruktur über C-Schienen zu verbinden, indem ein Teil der Halterung der jeweiligen Fangvorrichtung in die mit dem Untergestell verbundenen C-Schienen eingeschoben und dort fixiert wird. Es ist auch bekannt, die jeweilige Halterung zur Befestigung des Fangmittels unmittelbar mit dem Untergestell der Wagenkastenstruktur zu verschrauben. Ein Beispiel für eine Sicherheitsanordnung, bei der die Fangvorrichtung mit der Unterseite eines Abschnitts der Wagenkastenstruktur verbunden ist, beschreibt beispielsweise die
WO 2004/078551 A1 .
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sicherheitsanordnung mit einer alternativen Befestigungsmöglichkeit einer Fangvorrichtung an der Wagenkastenstruktur bereitzustellen.
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Die zuvor hergeleitete und aufgezeigte Aufgabe wird gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung bei einer Sicherheitsanordnung zur Aufnahme von Kräften, die beim Bruch einer Antriebswelle, zum Beispiel einer Gelenkwelle, eines Fahrzeugs, insbesondere Schienenfahrzeugs, zum Beispiel mit einem Dieselantrieb, auftreten können, mit einem eine Oberseite und eine Unterseite aufweisenden Abschnitt, insbesondere einem plattenförmigen Abschnitt, der Wagenkastenstruktur, mit einer Fangvorrichtung, die ein Fangmittel, zum Beispiel einen Fangbügel und/oder ein Fangseil, das die Antriebswelle zumindest teilweise umgibt, und mindestens eine Halterung zur Befestigung des Fangmittels an dem Abschnitt der Wagenkastenstruktur aufweist, und mit einem ersten Befestigungsmittel, das die Halterung der Fangvorrichtung mit dem Abschnitt der Wagenkastenstruktur verbindet, dadurch gelöst, dass mindestens eine sich von der Oberseite bis zur Unterseite des Abschnitts der Wagenkastenstruktur erstreckende Öffnung vorgesehen ist, dass das erste Befestigungsmittel einen Kopfabschnitt und einen Schaftabschnitt aufweist, wobei der Kopfabschnitt, vorzugsweise einstückig, mit dem Schaftabschnitt verbunden ist und insbesondere einen größeren Querschnitt als der Schaftabschnitt aufweist, dass der Schaftabschnitt zumindest abschnittsweise in die mindestens eine Öffnung eingeführt und vorzugsweise durch die Öffnung hindurchgeführt ist, dass der Kopfabschnitt seitlich über den Rand der Öffnung hinausragt und das erste Befestigungsmittel an dem Abschnitt der Wagenkastenstruktur in Richtung der Unterseite axial fixiert und dass ein mit der Halterung verbundenes zweites Befestigungsmittel vorgesehen ist, das die Halterung mit dem Schaftabschnitt des ersten Befestigungsmittels, insbesondere kraftschlüssig, verbindet.
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Das erste Befestigungsmittel bzw. sein Kopfabschnitt bildet also ein erstes Widerlager, welches auf der von der Fangvorrichtung abgewandten Seite des Abschnitts der Wagenkastenstruktur angeordnet ist. Das zweite Befestigungsmittel bildet zusammen mit der Halterung der Fangvorrichtung ein zweites Widerlager, welches auf der der Fangvorrichtung zugewandten Seite des Abschnitts der Wagenkastenstruktur angeordnet ist. Zwischen erstem Widerlager und zweitem Widerlager wird auf diese Weise die Halterung und besagter Abschnitt der Wagenkastenstruktur festgeklemmt. Bei einem Bruch der Antriebs- bzw. Gelenkwelle auftretende Kräfte werden dadurch über den gesamten vertikalen Querschnitt des genannten Abschnitts der Wagenkastenstruktur, der Bestandteil eines, vorzugsweise in Integralbauweise gefertigten, Untergestells der Wagenkastenstruktur sein kann, verteilt.
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Eine solche Befestigung einer Fangvorrichtung an der Wagenkastenstruktur hat sich als besonders günstig für den Fall erwiesen, dass der genannte Abschnitt der Wagenkastenstruktur aus einem Aluminiumwerkstoff, insbesondere Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, und/oder aus mindestens einem Hohlprofil, zum Beispiel einem extrudierten Hohlprofil, besteht.
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Eine optimale Kraftverteilung im Falle von bei einem Bruch einer Antriebswelle auftretenden Kräften wird nicht nur über den vertikalen Querschnitt, also in Richtung der Dickendimension, sondern auch in Richtung der Längserstreckung des Abschnitts der Wagenkastenstruktur gemäß einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sicherheitsanordnung dadurch erreicht, dass die Fangvorrichtung mindestens zwei Halterungen zur Befestigung des Fangmittels an dem Abschnitt der Wagenkastenstruktur aufweist, wobei je Halterung mindestens ein erstes Befestigungsmittel, das die Halterung mit dem Abschnitt der Wagenkastenstruktur verbindet, und je erstem Befestigungsmittel eine sich von der Oberseite zur Unterseite des Abschnitts der Wagenkastenstruktur erstreckende Öffnung vorgesehen ist. Dabei ist es bevorzugt, wenn jedes erste Befestigungsmittel einen Kopfabschnitt und einen Schaftabschnitt aufweist, wobei der Kopfabschnitt mit dem Schaftabschnitt verbunden ist, wobei der Schaftabschnitt zumindest abschnittsweise in die jeweilige Öffnung eingeführt ist, wobei der Kopfabschnitt seitlich über den Rand der jeweiligen Öffnung hinausragt und das jeweilige erste Befestigungsmittel an dem Abschnitt der Wagenkastenstruktur in Richtung der Unterseite axial fixiert und wobei je erstem Befestigungsmittel ein mit der jeweiligen Halterung verbundenes zweites Befestigungsmittel vorgesehen ist, das die jeweilige Halterung mit dem Schaftabschnitt des jeweiligen ersten Befestigungsmittels verbindet. Auf diese Weise werden auftretende Kräfte an verschiedenen Stellen des Abschnitts der Wagenkastenstruktur in diese eingeleitet.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sicherheitsanordnung kann vorgesehen sein, dass die mindestens eine Halterung eine Adapterplatte aufweist, die mit einem Teil der Halterung, beispielsweise über eine Schraubverbindung, verbunden ist, an dem das Fangmittel befestigt ist, und die mit an der Unterseite des Abschnitts der Wagenkastenstruktur ausgebildeten C-Schienen haltend zusammenwirkt. Mit einer solchen Adapterplatte können einerseits C-Schienen, die Bestandteil der Wagenkastenstruktur sein können, zur zusätzlichen Befestigung der Halterung an besagtem Abschnitt der Wagenkastenstruktur genutzt werden. Solche C-Schienen können auf einfache Weise an der Wagenkastenstruktur vorgesehen werden, beispielsweise schon im Rahmen der Fertigung entsprechender, insbesondere extrudierter, Hohlprofile, die später das Untergestell bilden können. Andererseits kann über eine solche Adapterplatte die Verbindungsfläche zwischen Halterung und Wagenkastenstruktur vergrößert werden, indem die Adapterplatte eine größere Anlagefläche zur Anlage an der Unterseite der Wagenkastenstruktur als der mit dem Fangmittel verbundene Teil der Halterung aufweist. Mit Anlagefläche ist die zur Wagenkastenstruktur hin weisende Fläche des jeweiligen Teils der Halterung gemeint, die bei Befestigung des jeweiligen Teils der Halterung an der Wagenkastenstruktur mit dieser in Kontakt kommen würde. Durch eine vergrößerte Anlagefläche wird auch die zur Krafteinleitung zur Verfügung stehende Fläche vergrößert, wodurch die Belastungen im Falle eines Bruchs der Antriebswelle über einen größeren Bereich der Wagenkastenstruktur verteilt werden können. Die Adapterplatte kann also als Teil der Halterung nicht nur über das erste und das zweite Befestigungsmittel, sondern außerdem zusätzlich noch zu einer oder mehreren Seiten des ersten und zweiten Befestigungsmittels mit dem Abschnitt der Wagenkastenstruktur verbunden werden. Als besonders geeignet hat sich dabei erwiesen, wenn die Adapterplatte außerdem noch zumindest mit einem Abschnitt ihrer Oberfläche an der Unterseite des Abschnitts der Wagenkastenstruktur anliegt.
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Die Adapterplatte kann dabei über Schrauben oder Bolzen, deren Kopf in einer der C-Schienen angeordnet ist, mit der jeweiligen C-Schiene kraftschlüssig verbunden sein. Die Adapterplatte bildet dabei vorzugsweise den Teil der Halterung, den das mindestens eine erste Befestigungsmittel mit dem Abschnitt der Wagenkastenstruktur verbindet. Grundsätzlich ist es aber auch – zusätzlich oder alternativ – denkbar, dass der Teil der Halterung, an dem das Fangmittel befestigt ist, den Teil der Halterung bildet, den das mindestens eine erste Befestigungsmittel mit dem Abschnitt der Wagenkastenstruktur verbindet.
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Gemäß wiederum einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sicherheitsanordnung weist das zweite Befestigungsmittel ein Außengewinde auf, das mit einem korrespondierenden Innengewinde am Schaftabschnitt des damit verbundenen ersten Befestigungsmittels zusammenwirkt. Grundsätzlich ist auch der umgekehrte Fall denkbar, wonach das zweite Befestigungsmittel ein Innengewinde aufweist, das mit einem korrespondierenden Außengewinde am Schaftabschnitt des damit verbundenen ersten Befestigungsmittels zusammenwirkt. In letzterem Fall ragt vorzugsweise ein Teil des Schaftabschnitts unterseitig aus dem Abschnitt der Wagenkastenstruktur heraus, was im erstgenannten Fall nicht zwingend erforderlich ist. Durch zwei zusammenwirkende Gewinde können das erste Befestigungsmittel und das zweite Befestigungsmittel auf einfache Weise miteinander, vorzugsweise kraftschlüssig, verbunden werden. Dadurch ist einerseits eine sichere Befestigung der Fangvorrichtung möglich, andererseits kann die Sicherheitsanordnung dadurch auch besonders einfach hergestellt und im Bedarfsfall ausgetauscht werden.
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Gemäß einer anderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sicherheitsanordnung ist der Schaftabschnitt des ersten Befestigungsmittels in einer Adapterhülse geführt, deren äußerer Querschnitt vorzugsweise dem Querschnitt der Öffnung entspricht. Insbesondere entspricht dabei der Außendurchmesser der Adapterhülse dem Durchmesser der Öffnung. Eine solche Adapterhülse kann die Kräfte, die im Fall eines Bruches einer Antriebswelle in das erste Befestigungsmittel eingeleitet werden, optimal auf die Wagenkastenstruktur übertragen. Dazu ist die Adapterhülse vorzugsweise aus einem steiferen Material als Aluminium, beispielsweise aus einem Stahl, gefertigt.
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Um auch an der Oberseite des Abschnitts der Wagenkastenstruktur einen möglichst großen Bereich zur Kraftverteilung und -übertragung zu schaffen, ist gemäß wiederum einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sicherheitsanordnung zwischen dem Kopfabschnitt des ersten Befestigungsmittels und der Oberseite des Abschnitts der Wagenkastenstruktur eine Platte angeordnet. Auch diese Platte besteht vorzugsweise aus einem steiferen Material als Aluminium, beispielsweise einem Stahl. Im Falle des Vorhandenseins einer Adapterhülse kann die besagte Platte auch mit der Adapterhülse, zum Beispiel einstückig, verbunden sein.
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Schließlich wird die Aufgabe gemäß einer zweiten Lehre durch ein Schienenfahrzeug mit einer Sicherheitsanordnung gelöst, wie sie zuvor beschrieben wurde.
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Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Sicherheitsanordnung und des erfindungsgemäße Schienenfahrzeug auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu sei einerseits verwiesen auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt:
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1 ein Ausführungsbeispiel einer Sicherheitsanordnung und
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2 eine alternative Befestigung für eine Sicherheitsanordnung gemäß 1.
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In 1 ist eine Sicherheitsanordnung 1 zur Aufnahme von Kräften dargestellt, die beim Bruch einer Antriebswelle 2, hier einer Gelenkwelle, eines Schienenfahrzeugs auftreten können.
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Die Sicherheitsanordnung 1 weist einen plattenförmigen Abschnitt 3 der Wagenkastenstruktur 4 auf und hat eine Oberseite 3a und eine Unterseite 3b. Der hier dargestellte Abschnitt 3 der Wagenkastenstruktur 4 ist Bestandteil eines in Integralbauweise gefertigten Untergestells 15, auf welchem später der Fußbodenaufbau gelagert wird. Der Abschnitt 3 besteht bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel aus mehreren extrudierten Hohlprofilen aus einem Aluminiumwerkstoff, die in einer horizontalen Ebene miteinander fest verbunden sind.
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Vertikal unterhalb des Abschnitts 3 der Wagenkastenstruktur 4 ist eine Fangvorrichtung 5 angeordnet, die einen zweiteiligen Fangbügel als Fangmittel 6 aufweist, durch den bzw. das die Antriebswelle 2 geführt ist. Ferner weist die Fangvorrichtung 5 zwei Halterungen 7 zur Befestigung des Fangmittels 6 an dem Abschnitt 3 der Wagenkastenstruktur 4 auf.
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Als Verbindungselement zwischen Wagenkastenstruktur 4 und Halterung 7 dient ein erstes Befestigungsmittel 8, welches mit einem zweiten Befestigungsmittel 10 zusammenwirkt. Dazu ist je erstem Befestigungsmittel 8 eine sich von der Oberseite 3a zur Unterseite 3b des Abschnitts 3 der Wagenkastenstruktur 4 erstreckende Öffnung 9 vorgesehen, wobei jedes erste Befestigungsmittel 8 einen Kopfabschnitt 8a und einen Schaftabschnitt 8b aufweist, die einstückig miteinander verbunden sind. Der Kopfabschnitt 8a weist dabei einen größeren Querschnitt als der Schaftabschnitt 8b auf. Der Schaftabschnitt 8b ist abschnittsweise in die jeweilige Öffnung 9 eingeführt und teilweise auch durch diese hindurchgeführt, wobei der Kopfabschnitt 8a aufgrund seines größeren Querschnitts seitlich über den Rand der jeweiligen Öffnung 9 hinausragt und das erste Befestigungsmittel 8 an dem Abschnitt 3 der Wagenkastenstruktur 4 auf diese Weise in Richtung der Unterseite 3b axial fixiert bzw. arretiert.
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Das zweite vorgesehene Befestigungsmittel 10 ist mit der Halterung 7, genau genommen mit einer Adapterplatte 7a, verbunden und verbindet die Halterung 7 mit dem Schaftabschnitt 8b des ersten Befestigungsmittels 8 kraftschlüssig. Das erste Befestigungsmittel, bei dem es sich um einen Bolzen mit einem Innengewinde handelt, bzw. der Kopfabschnitt 8a des ersten Befestigungsmittels 8 bildet damit ein erstes Widerlager und das zweite Befestigungsmittel 10, bei dem es sich um eine Schraube mit einem zu dem Innengewinde korrespondierenden Außengewinde handelt, bildet ein zweites Widerlager. Zwischen dem ersten Widerlager und dem zweiten Widerlager ist der Abschnitt 3 der Wagenkastenstruktur 4 und die Adapterplatte 7a des Adapters 7 verklemmt.
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Die erwähnte Adapterplatte 7a ist mit einem Teil 7b der Halterung 7 verschraubt, an dem das Fangmittel 6 befestigt ist. Die Adapterplatte 7a hat eine größere Breite als der damit verbundene Teil 7b der Halterung 7 und ist mittels Schrauben 12, deren Kopf 12a jeweils in einer von mehreren C-Schienen 11 angeordnet ist, kraftschlüssig mit der jeweiligen C-Schiene 11 verbunden, die wiederum fest mit der Wagenkastenstruktur 4 verbunden ist. Die C-Schienen 11 sind bei der Herstellung zusammen mit den Hohlprofilen 16 mittels Extrusion geformt worden.
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Die Adapterplatte 7a bildet damit den Teil der Halterung 7, den das mindestens eine erste Befestigungsmittel 8 mit dem Abschnitt 3 der Wagenkastenstruktur 4 verbindet.
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Ferner ist in 1 eine Platte 14 je erstem Befestigungsmittel 8 vorgesehen, die die von dem Kopfabschnitt 8a auf die Wagenkastenstruktur 4 zu übertragenden Kräfte über eine größere Fläche verteilt.
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Wie zuvor anhand von 1 beschrieben, weist das zweite Befestigungsmittel 10 in diesem Ausführungsbeispiel ein Außengewinde auf, das mit einem korrespondierenden Innengewinde am Schaftabschnitt 8b des damit verbundenen ersten Befestigungsmittels 8 zusammenwirkt. 2 zeigt nun ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem eine alternative Möglichkeit der Befestigung der Fangvorrichtung 5 an der Wagenkastenstruktur 4 vorgesehen ist.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel von 2 kann eine Sicherheitsanordnung 1 wie in 1 aufgebaut sein, wobei allerdings in diesem Fall das erste Befestigungsmittel 8 weiter als im vorangehend anhand von 1 beschriebenen Ausführungsbeispiel unterseitig aus dem Abschnitt 3 der Wagenkastenstruktur 4 hervorragt und ein Außengewinde aufweist, welches mit einem Innengewinde eines zweiten Befestigungsmittels (nicht dargestellt) zusammenwirken kann.
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Zusätzlich ist zwischen dem Kopfabschnitt 8a des ersten Befestigungsmittels 8 und der Oberseite 3a des Abschnitts 3 der Wagenkastenstruktur 4 auch eine Platte 14' vorgesehen, die hier aber mit einer Adapterhülse 13 einstückig verbunden ist, durch die der Schaftabschnitts 8b des ersten Befestigungsmittels 8 hindurchgeführt ist. Dabei entspricht der Außendurchmesser der Adapterhülse 13 dem Durchmesser der Öffnung 9. Der Kopfabschnitt 8a des Befestigungsmittels 8 ist verdrehsicher in der Platte 14' gelagert.
