DE102012014328A1

DE102012014328A1 - Deformationselement, Schienenfahrzeug mit Deformationselement und Verfahren zur Herstellung eines Deformationselementes

Info

Publication number: DE102012014328A1
Application number: DE201210014328
Authority: DE
Inventors: Frank Schieck; Andreas Sterzing
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2012-07-12
Filing date: 2012-07-12
Publication date: 2014-05-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Deformationselement, ein Schienenfahrzeug mit solch einem Deformationselement und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Deformationselementes, insbesondere zur Herstellung eines Hohlprofil-Formteiles für ein Schienenfahrzeug. Das Deformationselement dient zur Absorption von Aufprallenergie bei Druckbelastung in Längsrichtung des Deformationselementes. Dazu umfasst das Deformationselement wenigstens einen ersten Hohlprofilabschnitt mit einem mehreckigen Querschnitt, wobei zumindest eine sich in die Längsrichtung erstreckende Außenkante dieses ersten Hohlprofilabschnittes eine dreieckförmig geknickte oder bogenförmig gekrümmte Form aufweist. Ferner ist vorgesehen, dass ein Schienenfahrzeug mit einem Wagenkasten, an dessen Wagenboden eine Crashausrüstung angeordnet ist, als energieabsorbierendes Element in dieser Crashausrüstung ein solches vorbeschriebenes Deformationselement enthält, um die bei einer Kollision auftretende Energie vollständig aufnehmen zu können. Das Deformationselement ist dabei bevorzugt aus einem Ausgangshohlprofil mit einem runden oder mehreckigen Querschnitt hergestellt, indem das Ausgangshohlprofil in einer Richtung quer zu seiner Längsrichtung einer definierten Verformung unterzogen wird, so dass am Umfang des daraus gefertigten Hohlprofil-Formteiles zumindest eine sich in Längsrichtung erstreckende Außenkante mit einer mindestens abschnittsweise dreieckförmig geknickten oder bogenförmig gekrümmten Form gebildet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Deformationselement, insbesondere für ein Schienenfahrzeug, zur Absorption von Aufprallenergie bei Druckbelastung in Längsrichtung des Deformationselementes.
Die Erfindung betrifft ferner ein Schienenfahrzeug, insbesondere für den Eisenbahnverkehr, mit einem Wagenkasten, an dessen Wagenboden eine Crashausrüstung angeordnet ist, welche zumindest ein energieabsorbierendes Element aufweist, um die bei einer Kollision auftretende Energie aufzunehmen.
Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Herstellung eines Deformationselementes, insbesondere eines Hohlprofil-Formteiles für ein Schienenfahrzeug, aus einem Ausgangsprofil, insbesondere aus einem Ausgangshohlprofil mit einem runden oder mehreckigen Querschnitt.
Schienenfahrzeuge, wie Straßenbahn, U-Bahn, Eisenbahn und dergleichen, sind an den Stirnseiten in der Regel mit sogenannten Puffern ausgerüstet, die im Falle eines Zusammenstoßes oder eines Aufpralls die Aufprallenergie aufnehmen und dadurch Beschädigungen am Fahrzeug oder der Ladung verhindern sollen. Ein Puffer besteht gewöhnlicherweise aus einer Pufferhülse, die am Schienenfahrzeug befestigt ist, und aus einem Pufferstößel, der relativ zur Pufferhülse verschiebbar ist und auf der Vorderseite einen Pufferteller mit Stoßfläche aufweist. Im Inneren des Puffers sind zwischen Pufferhülse und Pufferstößel Pufferfedern (z. B. in Form von Ringfedern oder Polymerfedern) angeordnet, um die in Schienenfahrzeug-Längsrichtung von außen einwirkenden Stöße und Druckkräfte durch eine reversible elastische Deformation der zwischengefügten Pufferfedern aufnehmen zu können.
Diese elastisch wirkenden Puffer sind lediglich dafür ausgelegt, um als Stoßverzehrelemente wirksam zu werden, wenn auf gleichem Gleis sich befindliche Schienenfahrzeuge in betrieblich nicht vermeidbarer Weise miteinander leicht in Berührung kommen. Solche im Schienenverkehr unvermeidlichen Stöße treten zum Beispiel beim Anfahren an einen Prellbock (auch Pufferwehr genannt) auf oder wenn beim Rangieren mehrere aneinander gereihte Fahrzeuge geschoben werden. In diesen beiden vorgenannten betrieblichen Normalfällen sind die Puffer noch dazu in der Lage, einen Stoß vollständig aufzunehmen bzw. einen andauernden Druck auszuhalten.
Bei sehr großen Belastungen, wie sie zum Beispiel im Falle einer Unfallkollision des Schienenfahrzeuges mit einem anderen Fahrzeug auftreten, stößt jedoch die elastische Federung durch die Puffer schnell an ihre Grenzen. Die Puffer sind somit nicht ausreichend, um im Falle eines ernsthaften Zusammenstoßes die strukturelle Integrität des Schienenfahrzeuges und insbesondere im Falle eines Schienenfahrzeuges zum Passagiertransport den Schutz der in ihm geförderten Personen sicher zu gewährleisten.
Bei einem Aufprall auf die Puffer steht nur ein sehr geringer elastischer Einfederungsweg zur Verfügung, so dass keine ausreichende Aufnahme der bei der Kollision auftretenden Energie stattfindet. Dieser Einfederungsweg ist schnell ausgereizt und die Pufferfederung an ihrem Anschlag mit der Folge, dass es schon bei geringen Auflaufgeschwindigkeiten zu plastischen Verformungen des Wagenkastens und somit zur Gefährdung von Wagenführer und Fahrgästen kommen kann.
Im Gegensatz zum Automobilbau sind in konventionellen Schienenfahrzeugen außer in den vorbeschriebenen gefederten Puffern keine Deformationsstrecken zur Aufnahme von Kollisionsenergie vorgesehen. Demzufolge kann es bei konventionellen Schienenfahrzeugen aufgrund ihrer vor allem in Längsrichtung sehr biegesteifen Bauweise im Kollisionsfall leicht zum Entgleisen, zum Ineinanderschieben oder zum Aufklettern der kollidierenden Fahrzeuge kommen, so dass auch die Fahrzeugbereiche, in denen sich Personen bzw. Güter befinden, unmittelbar gefährdet sind.
Im Hinblick auf die 2008 veröffentlichte europäische Norm EN 15227, welche Sicherheitsanforderungen aufstellt, die die Folgen von Kollisionsunfällen bei Schienenfahrzeugen mindern sollen, sind in den vergangenen Jahren verstärkt Anstrengungen unternommen worden, um die Crashsicherheit von Schienenfahrzeugen zu erhöhen. Um eine ausreichende Absorption der Kollisionsenergie zu gewährleisten, sind hierbei besondere Ausbildungen der Rohbaustruktur des Wagenkastens mit zusätzlichen, plastisch deformierbaren Zonen als Energieabsorber bekannt geworden.
Aus der EP 1 900 593 A2 ist es bekannt, zusätzlich zu den Puffern eine Crashbox als energieabsorbierendes Element einzusetzen, wobei Puffer und Crashbox im Fall der frontalen Kollision mit einem Gegenstand zeitlich verzögert wirksam werden. Kommt es zu einem Frontalaufprall, wird somit zunächst der Puffer beansprucht, wobei dieser gestaucht wird und als Energieabsorber wirkt. Ist der Pufferweg aber aufgebraucht, übernimmt die Crashbox die weitere Energieaufnahme, indem sie durch Falt- und Stauchungsprozesse (plastische Verformungsarbeit) Kollisionsenergie absorbiert, wobei gegebenenfalls noch vorhandene Restenergie vom Wagenkasten aufgenommen wird.
Die als gehäuseartiges Blechbauteil ausgebildete Crashbox dient zwar als weiteres Energieabsorptionselement, jedoch findet ein definiertes, d. h. reproduzierbares, Zusammenfalten dieser Crashboxstruktur im Kollisionsfall nicht statt. Daher kann der plastische Verformungsvorgang der Crashbox und folglich die durch die Crashbox aufgenommene Kollisionsenergie im Voraus durch Berechnungsmodelle nicht genau erfasst werden, so dass aufwendige Tests im realen Betrieb zur Validierung der Unfalleignung dieser Crashboxstruktur notwendig sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Deformationselement bereitzustellen, das sich bei Überschreiten einer bestimmten Pufferkraft auf definierte, im Voraus einstellbare Weise verformt und somit einen definierten, vorbestimmbaren Anteil an Crashenergie aufnehmen kann, sowie ein Schienenfahrzeug bereitzustellen, dessen passive Crashsicherheit erheblich verbessert ist.
Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem ein solches Deformationselement auf besonders einfache Weise hergestellt werden kann.
Die Aufgabe wird hinsichtlich des Deformationselementes mit den Merkmalen des Anspruches 1 und hinsichtlich des Schienenfahrzeuges mit den Merkmalen des Anspruches 11 gelöst. Ferner wird die Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruches 19 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, das Deformationselement aus wenigstens einem Hohlprofilabschnitt mit einem mehreckigen Querschnitt zu bilden, wobei zumindest eine sich in die Längsrichtung erstreckende Außenkante dieses Hohlprofilabschnittes eine dreieckförmig geknickte oder bogenförmig gekrümmte Form aufweist.
Dadurch, dass eine Außenkante dieses Hohlprofilabschnittes mit zumindest einem solchen dreieckförmigen Knick bzw. einer solchen bogenförmigen Krümmung versehen ist, wird in die Umfangskontur des Deformationselementes bewusst eine „Falthilfe” eingeführt, damit bei einer Druckbelastung des Deformationselementes in Längsrichtung eine erwünschte Faltenbildung in diesem Knick- bzw. Krümmungsbereich auftritt.
Ist der Knick bzw. die Krümmung nach innen gerichtet, so wird sich bei einem Aufprall entlang der Längsachse des Deformationselementes der Hohlprofilabschnitt im Bereich dieser muldenförmigen Vertiefung unter Bildung einer Innenfalte einfalten. Ist hingegen der Knick bzw. die Krümmung nach außen gerichtet, so wird sich bei einem Aufprall entlang der Längsachse des Deformationselementes der Hohlprofilabschnitt im Bereich dieser kuppelförmigen Erhebung unter Bildung einer Außenfalte auffalten.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist ein Hohlprofilabschnitt des Deformationselementes mehrere sich jeweils in seiner Längsrichtung erstreckende Außenkanten auf, wobei diese Außenkanten mehrere sich in Längsrichtung erstreckende Außenflächen des Hohlprofilabschnittes begrenzen, und wobei diese Außenflächen in Umfangsrichtung abwechselnd im Längsverlauf kuppelförmig nach außen und im Längsverlauf muldenförmig nach innen geknickt oder gekrümmt sind. Durch diese in Umfangsrichtung des Hohlprofilabschnittes alternierende Orientierung der Knicke bzw. Krümmungen in radialer Richtung nach innen bzw. in radialer Richtung nach außen wird im Kollisionsfall ein wechselseitiges Aus- bzw. Einstülpen der Faltengeometrie bezogen auf den Ausgangsprofilquerschnitt erreicht, so dass hohe lokale radiale Aufweitungen bzw. Einschnürungen im Bereich der Falten vermieden werden.
Das Deformationselement kann gemäß einem weiter bevorzugten Ausführungsbeispiel aus mehreren solchen Hohlprofilabschnitten mit dreieckförmig geknickter oder bogenförmig gekrümmter Außenkante zusammengesetzt sein, indem diese Hohlprofilabschnitte axial unmittelbar hintereinander angeordnet werden, so dass das Deformationselement ein Hohlprofil mit zumindest einer in Längsrichtung des Hohlprofils zickzackförmig oder wellenförmig verlaufenden Außenkante umfasst. Aufgrund dieser ziehharmonika- bzw. faltenbalgförmigen Außenkontur des Hohlprofils lässt sich eine regelmäßige Faltenbildung mit gleichmäßiger Faltenhöhe über den Längsverlauf des Deformationselementes im Kollisionsfall erreichen, wodurch sich ein ausgezeichnetes Kompensationsvermögen für die auftreffende Verformungsenergie ergibt.
Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel sind Hohlprofilabschnitte mit dreieckförmig geknickter bzw. bogenförmig gekrümmter Außenkante und Hohlprofilabschnitte, die über die Längsrichtung querschnittskonstant (z. B. ringförmig) ausgebildet sind, axial unmittelbar hintereinander folgend in alternierender Reihenfolge angeordnet. Durch diese zwischengefügten, querschnittskonstanten (z. B. ringförmigen) Hohlprofilabschnitte wird eine kontrollierte Faltenbildung weiter unterstützt, indem diese Falten bei einem Aufprall in einem eingestellten definierten Abstand zueinander auftreten, so dass sich die erforderliche Deformationsenergie noch gezielter einstellen lässt.
Entsprechend dem Anspruch 11 ist vorteilhaft weiterhin ein Schienenfahrzeug vorgesehen, dessen am Wagenboden angeordnete Crashausrüstung als energieabsorbierendes Element ein Deformationselement mit einem oder mehreren der vorgenannten Merkmale enthält. Durch die Verwendung eines solchen Deformationselementes als energieabsorbierendes Element in einem Schienenfahrzeug kann die Crashsicherheit dieses Schienenfahrzeuges enorm erhöht werden. Vom Deformationselement kann die bei einer Kollision auftretende Energie über eine gezielte und definierte Verformung dieses Elementes aufgenommen werden, wodurch die sicherheitsrelevanten Bereiche des Schienenfahrzeuges vom Führerwagen bis hin zu den Passagier- und/oder Güterwagen zuverlässig vor den Kollisionsfolgen, insbesondere vor der Gefahr des Entgleisens, des Ineinanderschiebens oder Aufkletterns dieser Fahrzeugbereiche, geschützt werden können.
Ein Ausführungsbeispiel sieht vor, dass die Crashausrüstung des Schienenfahrzeuges einen elastischen Puffer mit einer Stoßfläche als weiteres energieabsorbierendes Element enthält, wobei dieser elastische Puffer und das erfindungsgemäße Deformationselement vorteilhafterweise axial miteinander fluchten und fest miteinander verbunden sind. Durch diese Reihenschaltung der energieabsorbierenden Elemente kann im Kollisionsfall die Aufprallenergie gezielt dissipiert werden, indem bis zu einem bestimmten Kraftniveau zunächst der Puffer elastisch beansprucht wird und beim Überschreiten dieses Kraftniveaus schließlich die gezielte plastische Verformung des Deformationselementes einsetzt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Schienenfahrzeuges ist das erfindungsgemäße Deformationselement über zwei quer zur Längsrichtung des Wagenkastens verlaufende Querträger an der zum Schienenniveau gewandten Unterseite des Wagenbodens gehalten, wobei in weiter vorteilhafter Ausgestaltung die Querträger einen U-förmigen Querschnitt aufweisen, so dass das Deformationselement mit zwei rohrförmigen Endabschnitten jeweils zwischen den beiden Seitenschenkeln der Querträger bis zum Anschlag an dem Bodenschenkel der Querträger eingesteckt ist. Durch diese Querträgeranordnung lässt sich das Deformationselement durch einfache Montage auch in bereits bestehende Wagenkastenstrukturen von konventionellen Schienenfahrzeugen nachträglich integrieren.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Deformationselementes nach Anspruch 19 sieht vor, das Ausgangsprofil, insbesondere Ausgangshohlprofil aus einem runden oder mehreckigen Querschnitt, in einer Richtung quer zu seiner Längsrichtung einer definierten Verformung zu unterziehen, so dass am Umfang des Deformationselementes zumindest eine sich in Längsrichtung erstreckende Außenkante mit einer mindestens abschnittsweise dreieckförmig geknickten oder bogenförmig gekrümmten Form gebildet wird. Durch ein solches Verfahren kann vorteilhafterweise das Deformationselement gegenüber dem Ausgangsprofil in Querrichtung gezielt aufgeweitet bzw. eingeschnürt werden, so dass Radien oder Winkel im Längs- und Umfangsverlauf des Deformationselementes so gewählt werden können, dass die Steifigkeit in Längsrichtung und damit die erforderliche Deformationsenergie optimal an den jeweiligen Anwendungsfall des Deformationselementes angepasst werden kann.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Verfahrens werden die in Längsrichtung geknickten bzw. gekrümmten Bereiche des Deformationselementes lokal einer in den Umformprozess integrierten Wärmebehandlung unterzogen. Durch eine solche prozessintegrierte lokale Wärmebehandlung kann ein lokal definiertes Ausknicken der Faltenbereiche durch beispielsweise abwechselnd weiche und harte Bereiche im Längsverlauf des Deformationselementes gezielt gefördert werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:
1a und 1b eine Seitenansicht sowie eine Vorderansicht eines Deformationselementes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in schematischer Darstellung,
2a und 2b eine Seitenansicht sowie eine Vorderansicht eines Deformationselementes gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in schematischer Darstellung, und
3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer am Wagenboden eines Schienenfahrzeuges angeordneten Crashausrüstung als Seitenansicht in schematischer Darstellung.
1a und 1b zeigt in einer Seitenansicht und in einer Vorderansicht ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Deformationselementes 1. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Deformationselement 1 aus einem im Querschnitt sechseckigen Hohlprofil 5 gebildet, das an seinen beiden Längsenden jeweils einen rohrförmigen Endabschnitt 7a, 7b aufweist. Dieses mittlere, sechseckige Hohlprofil 5 stellt den Längsabschnitt des Deformationselementes 1 dar, der im Kollisionsfall durch Druckbelastung in Längsrichtung L unter kontrollierter Bildung von Falten zerknautscht wird, weshalb auf seine geometrische Gestaltung im Folgenden detailliert eingegangen wird.
Das Deformationselement 1 (und somit auch das mittlere Hohlprofil 5) ist zwar einstückig aus einem entsprechenden Ausgangshohlprofil geformt worden. Trotzdem lässt sich das die im Kollisionsfall auftretende Aufprallenergie absorbierende Hohlprofil 5 in mehrere entlang seiner Längserstreckungsrichtung L periodisch wiederkehrende Formabschnitte 2a unterteilen. Genauer gesagt, besteht das Hohlprofil 5 des Deformationselementes 1 aus fünf geometrisch übereinstimmenden Hohlprofilabschnitten 2a, die in Längsrichtung L axial fluchtend unmittelbar hintereinander angeordnet sind. Diese Hohlprofilabschnitte 2a weisen jeweils einen regelmäßigen sechseckigen Querschnitt auf, bilden also jeweils sechs Außenkanten 3a–3f aus, die in 1b in frontaler Ansicht erkennbar sind.
Diese sechs Außenkanten 3a–3f der Hohlprofilabschnitte 2a verlaufen jeweils in Längsrichtung L des Deformationselementes 1, wobei die einzelnen Außenkanten 3a–3f der fünf Hohlprofilabschnitte 2a miteinander fluchten, so dass sechs, sich jeweils über die gesamte Länge des zentralen Hohlprofils 5 erstreckende Außenkanten 6 gebildet werden. Der Verlauf dieser sechs Außenkanten 6 in Längsrichtung L ist für die Erfindung wesentlich, so dass im Folgenden bezogen auf die einzelnen Hohlprofilabschnitte 2a dieser Kantenverlauf einer näheren Betrachtung unterzogen wird.
Im Querschnitt bilden gemäß 1b die fünf Hohlprofilabschnitte jeweils ein liegendes Sechseck, so dass zwei zueinander parallel verlaufende, obere Außenkanten 3a und 3b, die eine obere Außenfläche 4a begrenzen, zwei zueinander parallel verlaufende untere Außenkanten 3c und 3d, die eine untere Außenfläche 4b begrenzen, sowie zwei seitliche Außenkanten 3e und 3f, die mit den oberen bzw. unteren Außenkanten 3a, 3b bzw. 3c, 3d jeweils zwei seitliche Außenflächen 4c, 4d und 4e, 4f begrenzen, vorliegen. Diese sechs Außenkanten 3a–3f verlaufen jedoch nicht geradlinig in Längsrichtung L, sondern weisen einen quer zu dieser Längsrichtung L abgeknickten Verlauf auf, so dass sich der sechseckige Querschnitt der Hohlprofilabschnitte 2a über den Längsverlauf L verändert.
Die sechs Außenkanten 3a–3f der Hohlprofilabschnitte 2a sind hierbei allesamt in Längsrichtung L mit einem dreieckförmig geknickten Verlauf versehen, so dass sich der radiale Abstand der Außenkanten 3a–3f zur Mittelachse L ändert. Jedoch sind die dreieckförmigen Knickverläufe der sechs Außenkanten 3a–3f in unterschiedliche Richtungen quer zur Längsrichtung L orientiert. Während die beiden oberen und unteren Außenkanten 3a, 3b und 3c, 3d jeweils so geformt sind, dass sie einen Knick nach oben bzw. einen Knick nach unten jeweils von der Mittelachse L weg vollziehen, sind die beiden seitlichen Außenkanten 3e, 3f jeweils so geformt, dass sie einen Knick nach rechts bzw. einen Knick nach links jeweils zu der Mittelachse L hin vollziehen. Demzufolge sind die obere und untere Außenfläche 4a und 4b des sechseckförmigen Hohlprofilabschnittes 2a jeweils kuppelförmig nach außen oben bzw. nach außen unten geknickt, während die beiden seitlichen Außenflächen 4c, 4d und 4e, 4f jeweils muldenförmig seitwärts nach innen geknickt sind.
Als Resultat dieser Knickgeometrie ergibt sich ein sechseckförmiger Hohlprofilabschnitt 2a, dessen Querschnitt zwar in Bezug auf den Flächeninhalt über den Längsverlauf L konstant bleibt, jedoch in Bezug auf die vertikalen und horizontalen Querabmessungen deutlichen Änderungen über den Längsverlauf L unterliegt. Aus einer Zusammenschau von 1a und 1b wird deutlich, dass die Hohlprofilabschnitte 2a jeweils bis zur Mitte ihrer Längserstreckung hin so gestaltet sind, dass die Höhe ihres sechseckförmigen Querschnitts kontinuierlich zunimmt, während die Breite ihres sechseckförmigen Querschnitts dabei kontinuierlich abnimmt. In der Mitte ihrer Längserstreckung ist schließlich ein „Maximalknick” erreicht, bei dem der sechseckförmige Querschnitt des Hohlprofilabschnittes 2a seine maximale Höhe und minimale Breite über die Längsrichtung L einnimmt. Zum Längsende des Hohlprofilabschnittes 2a nimmt bezogen auf diesen „Maximalknick” die Querschnittsbreite wieder zu und die Querschnittshöhe wieder ab, bis ein sechseckförmiger Querschnitt erreicht ist, der in seinen Abmessungen genau dem anfänglichen, am gegenüberliegenden Längsende des Hohlprofilabschnittes 2a ausgebildeten Querschnitt entspricht.
Der Hohlprofilabschnitt 2a ist somit über die Umfangsrichtung U bezogen auf den längsendseitigen sechseckförmigen Ausgangsprofilquerschnitt wechselseitig aus- bzw. eingestülpt. Während die obere und untere Außenfläche 4a und 4b nach außen aufgeweitet sind, sind die seitlichen Außenflächen 4c, 4d und 4e, 4f nach innen eingeschnürt.
Indem mehrere solche Hohlprofilabschnitte 2a zur Bildung eines Hohlprofils 5 gemäß 1a hintereinander angeordnet werden, ergeben sich sechs in Längsrichtung L des Hohlprofils 5 zickzackförmig verlaufende Außenkanten 6. Indem die Außenkanten 3a–3f der Hohlprofilabschnitte 2a jeweils in einem stumpfen Winkel α geknickt sind, entsteht durch die Aneinanderreihung der Hohlprofilabschnitte 2a eine faltenbalgförmige Kontur mit einem stumpfen Winkel α zwischen den aus den geknickten Kantenabschnitten gebildeten Falten. Ein derart zusammengesetztes Deformationselement 1 lässt sich bei einem Stoß in Deformationsrichtung L in dem ziehharmonikaförmig gestalteten Bereich des Hohlprofils 5 balgartig zusammenfalten. Durch diese definierte Zusammenfaltung kann die vom Deformationselement 1 im Kollisionsfall absorbierte Crashenergie im Voraus theoretisch berechnet und modelliert werden, so dass die Geometrie des Deformationselementes 1 (z. B. Längen- und Querschnittsabmessungen der Hohlprofilabschnitte 2a, Knickwinkel α etc.) je nach den spezifischen Anforderungen des jeweiligen Einsatzfalles noch vor der Fertigung angepasst und theoretisch validiert werden kann.
Ein derartiges Deformationselement 1 bietet dementsprechend den entscheidenden Vorteil, dass es über eine gezielte und definierte Faltenbildung Kollisionsenergie aufnehmen kann. Die Längspositionen, an denen jeweils die maximalen Erhebungen bzw. die maximalen Vertiefungen in den Außenflächen 4a–4f des Hohlprofils 5 erreicht sind, nämlich jeweils in der Mitte der Längserstreckung der Hohlprofilabschnitte 2a und an den Längsenden der Hohlprofilabschnitte 2a, verkörpern „Schwachstellen” des Hohlprofils 5, an denen sich bei einer Stauchung des Deformationselementes 1 in Längsrichtung L durch Ein- bzw. Ausbeulung axiale Falten ausbilden.
An einer Stelle der maximalen Ausstülpung, wie sie in der oberen und unteren Außenfläche 4a und 4b in der Längsmitte der Hohlprofilabschnitte 2a jeweils wiederkehrend erreicht wird, beult das Hohlprofil 5 unter Bildung einer Außenfalte aus, während es an einer Stelle der maximalen Einstülpung, wie sie in der oberen und unteren Außenfläche 4a und 4b an den Längsenden der Hohlprofilabschnitte 2a wiederkehrend erreicht wird, unter Bildung einer Innenfalte einbeult. Durch den zickzackförmig geknickten Verlauf der Außenkanten 6 im Hohlprofil 5 wird somit eine definierte und reproduzierbare Faltenbildung am Deformationselement 1 während der Druckbelastung im Falle eines Aufpralls in Längsrichtung L sichergestellt, so dass sich ein möglichst gleichmäßiger Kraftverlauf ergibt und somit geringere Kraftspitzen auftreten als bei den bekannten Deformationselementen, ohne dass es dadurch zu einer Verminderung der Energieaufnahme kommt.
Zudem wird durch das erfindungsgemäße Deformationselement 1 nicht nur gewährleistet, dass die während des Deformationsvorganges gebildeten Falten eine definierte relative Lage zueinander aufweisen, sondern auch die Höhe der gebildeten Falten kann in diesem Deformationselement 1 auf einen definierten Wert beschränkt werden. Indem die Außenflächen 4a–4f der Hohlprofilabschnitte 2a in Umfangsrichtung U abwechselnd im Längsverlauf L kuppelförmig nach außen und im Längsverlauf L muldenförmig nach innen geknickt sind, werden bei einer Zusammenfaltung des Deformationselementes 1 im Crashfall hohe lokale radiale Aufweitungen im Bereich der Falten vermieden, da die Bildung einer nach außen aufgeweiteten Falte immer mit der Bildung einer in Umfangsrichtung U benachbarten, nach innen eingeschnürten Falte einhergeht und somit die Deformationsenergie von mehreren Falten entlang des Umfanges U aufgenommen werden kann. Durch die vom erfindungsgemäßen Deformationselement 1 ermöglichte regelmäßige Faltenbildung bei gleichzeitig geringer Faltenhöhe ergibt sich ein ausgezeichnetes Kompensationsvermögen für die auftreffende Verformungsenergie, wobei die absorbierte Verformungsenergie bei baugleichen Deformationselementen 1 im Wesentlichen konstant bleibt.
Das in der 2a und 2b dargestellte zweite Ausführungsbeispiel des Deformationselementes 1 unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel nach 1a und 1b dadurch, dass die einzelnen Hohlprofilabschnitte 2a mit dreieckförmig geknickten Außenkanten 3a–3f jeweils durch einen querschnittskonstanten Hohlprofilabschnitt 2d ohne geknickte oder gekrümmte Außenkanten voneinander getrennt worden sind. Diese zwischengefügten, querschnittskonstanten Hohlprofilabschnitte 2b sind ringförmig ausgebildet und weisen den gleichen Durchmesser wie die beiden rohrförmigen Endabschnitte 7a, 7b des Deformationselementes 1 auf, wobei dieser Durchmesser der vertikalen Höhe des sechseckigen Querschnitts an den Längsenden des geknickten Hohlprofilabschnittes 2a entspricht. Der ringförmige Hohlprofilabschnitt 2b schließt somit in der quer zur Längsrichtung L gemessenen, vertikalen Höhe bündig mit dem sechseckförmigen Hohlprofilabschnitt 2a ab, während der sechseckförmige Hohlprofilabschnitt 2a in der quer zur Längsrichtung L gemessenen, horizontalen Breite jedoch über den ringförmigen Hohlprofilabschnitt 2b radial hervorsteht (vgl. 2b).
Durch die alternierende Reihenfolge von fünf in ihrer Außenkontur jeweils dreieckförmig geknickten Hohlprofilabschnitten 2a und vier in ihrer Außenkontur jeweils geradlinigen, ringförmigen Hohlprofilabschnitten 2b wird ein trapezförmiger Längsverlauf der Außengeometrie des daraus zusammengesetzten Hohlprofils 5 erzielt, so dass das Hohlprofil 5 im Crashfall ebenfalls auf kontrollierte und reproduzierbare Weise faltenbalgartig zusammengeknautscht werden kann. Mittels der zwischengefügten, ringförmigen Hohlprofilabschnitte 2b kann die Steifigkeit des Deformationselementes 1 in Längsrichtung L und damit die erforderliche Deformationsenergie noch gezielter eingestellt werden, indem ein lokal definiertes Ausknicken der Faltenbereiche durch abwechselnd weiche und harte ringförmige Hohlprofilabschnitte 2b im Längsverlauf L des Deformationselementes 1 unterstützt wird.
Das erfindungsgemäße Deformationselement 1 wird auf besonders einfache Weise dadurch hergestellt, dass ein Ausgangshohlprofil mit einem runden oder mehreckigen Querschnitt in einer Richtung quer zu seiner Längsrichtung L einer definierten Verformung unterzogen wird, so dass Hohlprofilabschnitte 2a mit zumindest abschnittsweise dreieckförmig geknickten Außenkantenbereichen 3a–3f gebildet werden. Indem dieser quergerichtete Umformprozess in regelmäßigen Längsabständen entlang der Längsrichtung L des Ausgangshohlprofils durchgeführt wird, wird eine regelmäßig wiederkehrende Anordnung der aus- bzw. eingeknickten Außenkantenbereiche 3a–3f geschaffen, wodurch im Hohlprofil-Formteil 1 eine zickzackförmige Außenstruktur 6 entsteht. Diese Struktur 6 kann durch die Variation des Knickwinkels α und der jeweiligen Längen- und Querschnittsabmessungen im Rahmen des Umformprozesses so eingestellt werden, dass eine gewünschte Steifigkeit in Längsrichtung L und somit eine bestimmte Kollisionsenergie-Absorptionskapazität durch das Deformationselement 1 erreicht wird.
Eine weitere Möglichkeit zur Beeinflussung der Längssteifigkeit und somit Absorptionskapazität des Deformationselementes 1 wird dadurch ermöglicht, dass die in Längsrichtung L geknickten bzw. gekrümmten Bereiche des Hohlprofil-Formteiles 1 lokal einer prozessintegrierten Wärmebehandlung unterzogen werden. Durch eine solche prozessintegrierte Wärmebehandlung, z. B. analog dem Presshärteverfahren, wird eine gezielte Faltenbildung über den Längsverlauf L des Deformationselementes 1 weiter gefördert, indem verschiedene Längsbereiche des Deformationselementes 1 unterschiedliche Härten aufweisen, so dass ein Ausknicken des Deformationselementes 1 stellenweise verhindert, stellenweise jedoch gerade begünstigt wird.
Die Herstellung eines solchen beispielsweise als Deformationselement fungierenden Hohlprofil-Formteiles 1 wird durch die definierte quergerichtete Verformung eines runden oder mehreckigen Ausgangshohlprofils bewirkt, wobei diese Querverformung durch Anwendung verschiedener Technologien erreicht werden kann, z. B. durch wirkmedienbasierte Umformverfahren (Innenhochdruckumformverfahren IHU, Gas-Forming etc.) bei Raumtemperatur und erhöhten Temperaturen (abhängig vom Werkstoff von 20°C bis 1100°C), durch Elektromagnetumformverfahren, durch Umformung mit Gummi- bzw. Polymerkissen, durch mechanische Umformverfahren unter Nutzung segmentierter Werkzeuge bzw. kontinuierlicher Prozesse wie Walzprofilieren oder durch eine Kombination der vorgenannten Verfahren.
3 illustriert in schematischer Weise den Einsatz des erfindungsgemäßen Deformationselementes 1 nach 1a und 1b in einem Schienenfahrzeug zur Erhöhung der passiven Sicherheit im Crashfall. Der Aufbau des Deformationselementes 1 und geeignete Herstellverfahren zu seiner Fertigung wurden bereits eingehend beschrieben, so dass im Folgenden lediglich auf die spezielle Einbausituation des Deformationselementes 1 im Schienenfahrzeug eingegangen wird.
Ein Wagenkasten bildet das Tragwerk eines jeden Schienenfahrzeuges. Von diesem Wagenkasten ist in 3 lediglich das tragende Untergestell, der sogenannte Wagenboden 8, dargestellt. An diesem Wagenboden 8 ist eine Crashausrüstung 9 angeordnet, die bei frontalen Kollisionen des Wagenkastens mit Hindernissen zur Energieabsorption genutzt wird.
Die Crashausrüstung 9 umfasst hierzu zwei energieabsorbierende Elemente 1, 10, um die bei einer Kollision auftretende Energie aufzunehmen. Zum einen wird als energieabsorbierendes Element ein konventioneller Puffer 10 verwendet, der in Fahrtrichtung F vor dem in Fahrtrichtung F vorderen Ende des Wagenbodens 8 angeordnet ist und durch eine elastische Deformation die im normalen Betrieb auftretenden, auf seine Stoßfläche 10a auftreffenden Kollisionen abfängt. Zum anderen wird als energieabsorbierendes Element ein Deformationselement 1 verwendet, wie es bereits unter Bezugnahme auf 1a und 1b als erstes Ausführungsbeispiel eingehend beschrieben wurde.
Dieses Deformationselement 1 ist in Fahrtrichtung F hinter dem in Fahrtrichtung F vorderen Ende des Wagenbodens 8 angeordnet und befindet sich somit vollständig unterhalb des Wagenbodens B. Das Deformationselement 1 ist zwischen zwei quer zur Längsrichtung L des Wagenkastens verlaufenden Querträgern 11a, 11b eingefügt, wobei die Querträger 11a, 11b das Deformationselement 1 an der zum Schienenniveau gewandten Unterseite 8u des Wagenbodens 8 halten.
Die Querträger 11a, 11b weisen einen jeweils U-förmigen Querschnitt mit zwei Seitenschenkeln 12a, 12b und einem diese beiden Seitenschenkel 12a, 12b verbindenden Bodenschenkel 12c auf, wobei diese Querträger 11a, 11b einander mit ihren offenen Seiten zugewandt sind. Die Befestigung des Deformationselementes 1 an den Querträgern 11a, 11b erfolgt derart, dass die längsendseitigen rohrförmigen Endabschnitte 7a, 7b des Deformationselementes 1 jeweils zwischen den beiden Seitenschenkeln 12a, 12b der U-förmigen Querträger 11a, 11b bis zum Anschlag an. dem Bodenschenkel 12c der U-förmigen Querträger 11a, 11b eingesteckt sind.
Der elastische Puffer 10 und das Deformationselement 1 sind jeweils in Längsrichtung L des Wagenkastens ausgerichtet und fluchten axial miteinander. Sie sind zudem fest miteinander verbunden, indem der elastische Puffer 10 an der dem Deformationselement 1 abgewandten Seite des Bodenschenkels 12c des ersten, vorderen Querträgers 11a, der bündig mit dem frontseitigen Ende des Wagenbodens 8 abschließt, angeschlossen ist. Durch diese axial fluchtende Hintereinanderschaltung von Puffer 10 und Deformationselement 1 wirken diese im Crashfall zeitlich nacheinander. Kleine Kollisionskräfte werden zunächst vom Puffer 10 absorbiert, wohingegen große Kollisionskräfte zusätzlich zu einer kontrollierten Zusammenfaltung des Deformationselementes 1 führen, wodurch eine große Energieaufnahme gewährleistet wird.
Das Deformationselement 1 kann auf einfache Weise in eine bestehende Crashausrüstung 9 eines Schienenfahrzeuges integriert werden, indem der bestehende, unterhalb des Wagenbodens 8 angeordnete Längsträger 13 gekürzt wird und die neue Struktur, bestehend aus zwei Querträgern 11a, 11b mit zwischengefügtem Deformationselement 1, mit dem Stirnende dieses gekürzten Längsträgers 13 verbunden, z. B. verschweißt, wird.
Durch diese Integration des Deformationselementes 1, das sich im Einsatzfall gezielt und definiert verformt und dabei einen erheblichen Anteil der Crashenergie aufnimmt, werden die Belastungen für Fahrgäste deutlich reduziert und die Gefahr des Entgleisens von Waggons verringert. Durch die entsprechende Gestaltung des Deformationselementes 1 hinsichtlich Werkstofffestigkeit, Querschnitts- und Faltengeometrie sowie durch die Variation der Länge des Deformationselementes 1 lässt sich ein großer Bereich von Anwendungsfällen abdecken, angefangen von Waggons für Stadt- oder Regionalbahnen bis hin zu Hochgeschwindigkeitszügen.
Das Deformationselement 1 kann in praktisch allen Schienenfahrzeugen zum Einsatz kommen, da sowohl die Höhe und Art der Belastung sowie die Einbaudimension an den jeweiligen Einsatzfall angepasst werden kann. Dabei sind sowohl Schienenfahrzeuge mit und ohne eigene Antriebseinheit vorstellbar. Primär zielt der Einsatz des Deformationselementes 1 aber auf den direkten Insassenschutz von Personenzügen ab. Es ist jedoch auch eine Anwendung im Bereich des Gütertransports vorstellbar, z. B. bei Gefahrgütern oder ähnlichen Anwendungsfällen.
Die Erfindung betrifft ein Deformationselement, ein Schienenfahrzeug mit solch einem Deformationselement und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Deformationselementes, insbesondere zur Herstellung eines Hohlprofil-Formteiles für ein Schienenfahrzeug. Das Deformationselement dient zur Absorption von Aufprallenergie bei Druckbelastung in Längsrichtung des Deformationselementes. Dazu umfasst das Deformationselement wenigstens einen ersten Hohlprofilabschnitt mit einem mehreckigen Querschnitt, wobei zumindest eine sich in die Längsrichtung erstreckende Außenkante dieses ersten Hohlprofilabschnittes eine dreieckförmig geknickte oder bogenförmig gekrümmte Form aufweist. Ferner ist vorgesehen, dass ein Schienenfahrzeug mit einem Wagenkasten, an dessen Wagenboden eine Crashausrüstung angeordnet ist, als energieabsorbierendes Element in dieser Crashausrüstung ein solches vorbeschriebenes Deformationselement enthält, um die bei einer Kollision auftretende Energie vollständig aufnehmen zu können. Das Deformationselement ist dabei bevorzugt aus einem Ausgangshohlprofil mit einem runden oder mehreckigen Querschnitt hergestellt, indem das Ausgangshohlprofil in einer Richtung quer zu seiner Längsrichtung einer definierten Verformung unterzogen wird, so dass am Umfang des daraus gefertigten Hohlprofil-Formteiles zumindest eine sich in Längsrichtung erstreckende Außenkante mit einer mindestens abschnittsweise dreieckförmig geknickten oder bogenförmig gekrümmten Form gebildet wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1900593 A2 [0010]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Norm EN 15227 [0009]

Claims

Deformationselement, insbesondere für ein Schienenfahrzeug, zur Absorption von Aufprallenergie bei Druckbelastung in Längsrichtung des Deformationselementes, dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationselement (1) wenigstens einen ersten Hohlprofilabschnitt (2a) mit einem mehreckigen Querschnitt umfasst, wobei zumindest eine sich in die Längsrichtung (L) erstreckende Außenkante (3a–3f) dieses ersten Hohlprofilabschnittes (2a) eine dreieckförmig geknickte oder bogenförmig gekrümmte Form aufweist.
Deformationselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Hohlprofilabschnitt (2a) einen regelmäßigen polygonalen Querschnitt, zum Beispiel in Form eines regelmäßigen Drei-, Vier-, Fünf-, Sechs-, Sieben- oder Achtecks, aufweist.
Deformationselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Hohlprofilabschnitt (2a) mehrere sich jeweils in seiner Längsrichtung (L) erstreckende Außenkanten (3a–3f) aufweist, wobei diese Außenkanten (3a–3f) vorzugsweise mehrere sich in Längsrichtung (L) erstreckende Außenflächen (4a–4f) des ersten Hohlprofilabschnittes (2a) begrenzen, und wobei diese Außenflächen (4a–4f) insbesondere in Umfangsrichtung (U) abwechselnd im Längsverlauf (L) kuppelförmig nach außen und/oder im Längsverlauf (L) muldenförmig nach innen geknickt oder gekrümmt sind.
Deformationselement nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Hohlprofilabschnitt (2a) des Deformationselementes (1) im Querschnitt ein auf einer Seite liegendes Sechseck bildet, wobei die beiden oberen und unteren Außenkanten (3a, 3b und 3c, 3d) des ersten Hohlprofilabschnittes (2a) im Längsverlauf (L) jeweils dreieckförmig nach außen geknickt sind, während die beiden seitlichen Außenkanten (3e, 3f) des ersten Hohlprofilabschnittes (2a) jeweils dreieckförmig nach innen geknickt sind, so dass die obere und untere Außenfläche (4a, 4b) dieses ersten Hohlprofilabschnittes (2a) im Längsverlauf (L) kuppelförmig nach außen geknickt sind, während die jeweils zwei seitlichen Außenflächen (4c, 4d und 4e, 4f) dieses ersten Hohlprofilabschnittes (2a) im Längsverlauf (L) muldenförmig nach innen geknickt sind.
Deformationselement nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationselement (1) aus mehreren ersten Hohlprofilabschnitten (2a) zusammengesetzt ist, die vorzugsweise axial unmittelbar hintereinander angeordnet sind, und das Deformationselement (1) ein Hohlprofil (5) mit zumindest einer in Längsrichtung (L) des Hohlprofils (5) zickzackförmig oder wellenförmig verlaufenden Außenkante (6) aufweist.
Deformationselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkanten (3a–3f) des ersten Hohlprofilabschnittes (2a) in einem stumpfen Winkel (α) dreieckförmig geknickt sind, so dass das daraus zusammengesetzte Hohlprofil (5) eine faltenbalgförmige Kontur mit einem stumpfen Winkel (α) zwischen den Falten aufweist.
Deformationselement nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationselement (1) aus mehreren ersten Hohlprofilabschnitten (2a) und mehreren zweiten Hohlprofilabschnitten (2b) zusammengesetzt ist, die vorzugsweise axial unmittelbar hintereinander folgend in alternierender Reihenfolge angeordnet sind, insbesondere der zweite Hohlprofilabschnitt (2b) über seine Längsrichtung (L) querschnittskonstant ist.
Deformationselement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Hohlprofilabschnitt (2b) ringförmig ausgebildet ist.
Deformationselement nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischengefügten, zweiten Hohlprofilabschnitte (2b) des Deformationselementes (1) eine unterschiedliche Härte aufweisen, insbesondere um ein lokal definiertes Ausknicken des Deformationselementes (1) im Belastungsfall zu unterstützen.
Deformationselement nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationselement (1) an zumindest einem Längsende, vorzugsweise an seinen beiden Längsenden, einen rohrförmigen Endabschnitt (7a, 7b) aufweist.
Schienenfahrzeug, insbesondere für den Eisenbahnverkehr, mit einem Wagenkasten, an dessen Wagenboden (8) eine Crashausrüstung (9) angeordnet ist, welche zumindest ein energieabsorbierendes Element (1, 10) aufweist, um die bei einer Kollision auftretende Energie aufzunehmen, dadurch gekennzeichnet, dass als energieabsorbierendes Element ein Deformationselement (1) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 10 vorgesehen ist.
Schienenfahrzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der Crashausrüstung (9) als zweites energieabsorbierendes Element ein elastischer Puffer (10) vorgesehen ist, der eine Stossfläche (10a) aufweist.
Schienenfahrzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Puffer (10) und das Deformationselement (1) in Längsrichtung (L) des Wagenkastens axial miteinander fluchten und/oder fest miteinander verbunden sind.
Schienenfahrzeug nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Puffer (10) in Fahrtrichtung (F) vor dem in Fahrtrichtung (F) vorderen Ende des Wagenbodens (8) angeordnet ist, während das Deformationselement (1) in Fahrtrichtung (F) hinter dem in Fahrtrichtung (F) vorderen Ende des Wagenbodens (8) angeordnet ist.
Schienenfahrzeug nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Deformationselement (1) in Längsrichtung (L) des Wagenkastens erstreckt und vorzugsweise über zwei quer zur Längsrichtung (L) des Wagenkastens verlaufende Querträger (11a, 11b), insbesondere einem ersten, am in Fahrtrichtung (F) gesehen vorderen Ende des Deformationselementes (1) angebrachten Querträger (11a) und einem zweiten, am in Fahrtrichtung (F) gesehen hinteren Ende des Deformationselementes (1) angebrachten Querträger (11b), an der zum Schienenniveau gewandten Unterseite (8u) des Wagenbodens (8) gehalten ist.
Schienenfahrzeug nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Querträger (11a, 11b) einen jeweils U-förmigen Querschnitt mit einander zugewandten offenen Seiten haben, insbesondere die Querträger (11a, 11b) jeweils mit einem Seitenschenkel (12a) an den Wagenboden (8) angelegt sind, und vorzugsweise das Deformationselement (1) mit seinen beiden rohrförmigen Endabschnitten (7a, 7b) jeweils zwischen den beiden Seitenschenkeln (12a, 12b) der U-förmigen Querträger (11a, 11b) vorzugsweise bis zu einem Anschlag an dem Bodenschenkel (12c) der U-förmigen Querträger (11a, 11b) eingesteckt ist.
Schienenfahrzeug nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Querträger (11a) an dessen dem Deformationselement (1) abgewandten Seite mit dem elastischen Puffer (10) verbunden ist, während der zweite Querträger (11b) an dessen dem Deformationselement (1) abgewandten Seite mit einem in Längsrichtung (L) des Wagenkastens verlaufenden Längsträger (13) verbunden ist.
Schienenfahrzeug nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass pro Stirnseite des Schienenfahrzeuges jeweils zwei elastische Puffer (10) und/oder zwei Deformationselemente (1) vorgesehen sind.
Verfahren zur Herstellung eines Deformationselementes, insbesondere eines Hohlprofil-Formteiles (1) für ein Schienenfahrzeug, aus einem Ausgangsprofil, insbesondere aus einem Ausgangshohlprofil mit einem runden oder mehreckigen Querschnitt, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsprofil in einer Richtung quer zu seiner Längsrichtung (L) einer definierten Verformung unterzogen wird, so dass am Umfang (U) des Deformationselementes (1) zumindest eine sich in Längsrichtung (L) erstreckende Außenkante (3a–3f) mit einer mindestens abschnittsweise dreieckförmig geknickten oder bogenförmig gekrümmten Form gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsprofil in regelmäßigen Längsabständen der quergerichteten Verformung unterzogen wird, so dass am Deformationselement (1) zumindest eine Außenkante (6) mit einem in Längsrichtung (L) zickzackförmig oder wellenförmig geknickten bzw. gekrümmten Verlauf gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass eine quergerichtete Verformung des Ausgangsprofiles durch ein wirkmedienbasiertes Umformverfahren, insbesondere Innenhochdruckumformen oder Gas-Forming, oder durch ein Elektromagnetumformverfahren bewirkt wird.
Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die quergerichtete Verformung des Ausgangsprofiles durch den Einsatz von Gummi- bzw. Polymerkissen bewirkt wird und/oder die quergerichtete Verformung des Ausgangsprofiles durch ein mechanisches Umformverfahren, z. B. unter Nutzung segmentierter Werkzeuge oder kontinuierlicher Prozesse wie Walzprofilieren, bewirkt wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die in Längsrichtung (L) geknickten bzw. gekrümmten Bereiche des Deformationselementes (1) lokal einer prozessintegrierten Wärmebehandlung unterzogen werden.