DE102013210580A1

DE102013210580A1 - Schienenfahrzeug mit einer Außenstruktur und einer Energieabsorptionsvorrichtung

Info

Publication number: DE102013210580A1
Application number: DE102013210580.0A
Authority: DE
Inventors: Prof. Dr. Friedrich Horst E.; Martin Holzapfel; Rüdiger Keck; Markus Kaden; Jens König; Gerhard Kopp
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2013-06-06
Filing date: 2013-06-06
Publication date: 2014-12-11

Abstract

Um ein Schienenfahrzeug mit einer frontseitigen Außenstruktur und einer Energieabsorptionsvorrichtung zur Absorption von Aufprallenergie, zu schaffen, bei dem die Energieabsorptionsvorrichtung günstiger herzustellen ist, wird vorgeschlagen, dass die mindestens eine Energieabsorptionseinheit durch die Außenstruktur gebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug mit einer Außenstruktur und einer Energieabsorptionsvorrichtung zur Absorption von Aufprallenergie, welche mindestens eine Energieabsorptionseinheit umfasst.
Derartige Schienenfahrzeuge sind aus dem Stand der Technik bekannt. Die bekannten Schienenfahrzeuge weisen in der Regel eine Außenstruktur auf, die lediglich aerodynamischen Zwecken dient. Die Energieabsorptionsvorrichtung ist in der Regel in eine Kupplungsvorrichtung, zumindest teilweise, integriert.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schienenfahrzeug zu schaffen, bei dem die Energieabsorptionsvorrichtung günstiger herzustellen ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die mindestens eine Energieabsorptionseinheit durch die Außenstruktur gebildet ist.
Die Außenstruktur umfasst insbesondere die Außenhülle und eine Fahrzeugnase.
Da die Außenstruktur üblicherweise lediglich aerodynamischen Zwecken dient, kann diese einfach angepasst werden, um Aufprallenergie aufzunehmen. Lediglich die Außenform der Außenstruktur ist für die Aerodynamik relevant, so dass zur Ausbildung als Energieabsorptionseinheit keine weiteren Einschränkungen vorliegen.
Die Außenstruktur erfüllt auf diese Weise eine Doppelfunktion, wodurch Bauteile eingespart werden können.
Günstig ist es, wenn das Schienenfahrzeug keine mechanische Kupplung aufweist, da so bei der Gestaltung der Außenstruktur nicht darauf geachtet werden muss, dass die mechanische Kupplung zugänglich ist.
Darüber hinaus kann somit die Außenstruktur dauerhaft zur Absorption von Aufprallenergie dienen, da diese nicht weggeklappt werden muss, um eine mechanische Kupplung freizugeben.
Eine günstige Möglichkeit sieht vor, dass die Außenstruktur mindestens ein Segment umfasst, welches die mindestens eine Energieabsorptionseinheit der Energieabsorptionsvorrichtung bildet. Somit muss nicht die ganze Außenstruktur zur Energieabsorption ausgestaltet werden, es ist ausreichend, dass nur ein Teil der Außenstruktur zur Energieabsorption ausgebildet ist. Des Weiteren kann das Segment gezielt an Unfallsicherheitsvorschriften angepasst werden.
Eine besonders günstige Möglichkeit sieht vor, dass die Außenstruktur eine Fahrzeugnase umfasst, welche mindestens ein Segment umfasst, das die mindestens eine Energieabsorptionseinheit der Energieabsorptionsvorrichtung bildet. Somit ist die Energieabsorptionsvorrichtung im Frontbereich des Schienenfahrzeugs angeordnet, wodurch die Energieabsorptionsvorrichtung die Aufprallkräfte/Aufprallenergie in einem Bereich absorbieren kann, in dem die Aufprallkräfte/Aufprallenergie auf das Schienenfahrzeug wirkt.
Eine vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass das mindestens eine Segment einen in Umfangsrichtung geschlossenen Abschnitt aufweist. Auf diese Weise kann die Stabilität gegen ein Kippen der Wände des Segments erhöht werden, so dass das Segment die Aufprallenergie gut absorbieren kann.
Günstig ist es insbesondere, wenn mehrere oder alle Segmente einen in Umfangsrichtung geschlossenen Abschnitt aufweisen. Somit können die Segmente die Aufprallenergie gut absorbieren.
Eine besonders vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass das mindestens eine Segment einen Hohlraum zumindest teilweise umschließt. Auf diese Weise können in dem Hohlraum weitere funktionelle Elemente angeordnet werden.
Ferner ist es günstig, wenn das mindestens eine Segment Spanten und Stringer aufweist. Dadurch wird das Segment weiter versteift, so dass das Segment bei der Aufnahme von Aufprallenergie eine erhöhte Formstabilität aufweist.
Eine günstige Lösung sieht vor, dass das mindestens eine Segment einen Faserverbundwerkstoff aufweist. Faserverbundwerkstoffe sind leichte und sehr stabile Werkstoffe, deren mechanische Eigenschaft durch die Auswahl der Fasern und der Matrix gezielt einstellbar sind, so dass sich diese Materialien gut für eine Energieabsorptionseinheit eignen.
Insbesondere umfasst das Segment beispielsweise Glasfasern, Aramid-Fasern, Kohlefasern und eine polymere Matrix.
Eine besonders günstige Lösung sieht vor, dass das mindestens eine Segment zur Absorption von Aufprallenergie durch Zerstörung ausgebildet ist.
In der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen umfasst der Begriff Zerstörung nicht reversible Änderungen an einem Feststoff, insbesondere Brechen, Splittern, Zerspanen und plastisches Verformen.
Dadurch dass das mindestens eine Segment zur Absorption von Aufprallenergie durch Zerstörung ausgebildet ist, kann das Segment viel Aufprallenergie absorbieren, insbesondere bezogen auf das Eigengewicht mehr Aufprallenergie absorbieren als Vorrichtungen, die auf Dämpfern oder ähnlichem basieren, welche mehrfach verwendet werden können.
Eine vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die Außenstruktur und/oder eine Fahrzeugnase mindestens zwei Energieabsorptionseinheiten bildende Segmente aufweist, die unterschiedliche Kraft-Weg-Beziehungen aufweisen.
In der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen wird der Begriff Kraft-Weg-Beziehung definiert als die Funktion zwischen der Kraft, die notwendig ist, um eine Energieabsorption zu erreichen, insbesondere eine Längenänderung der Energieabsorptionseinheit zu bewirken, und der Längenänderung, welche die Energieabsorptionseinheit zur Energieabsorption aufgrund der Kraftwirkung ausführt. Der Begriff Längenänderung umfasst plastische und elastische Verformungen, Brechen, Schneiden, Verschieben und ähnliches, so dass eine Abmessung des betreffenden Gegenstands in mindestens einer Raumrichtung sich ändert, insbesondere verkleinert.
Dadurch, dass mindestens zwei Segmente unterschiedliche Kraft-Weg-Beziehungen aufweisen, werden diese bei der Absorption von Unfallenergie nacheinander zerstört. Die Reihenfolge in der die Segmente zerstört werden, kann durch die Kraft-Weg-Beziehung der Segmente festgelegt werden.
Vorteilhaft ist es, wenn die Kraft-Weg-Beziehungen der Segmente derart sind, dass zuerst ein Segment zerstört wird, das einfacher austauschbar ist als ein mindestens zweites Segment, das nach dem ersten Segment zerstört wird. So kann bei einem Aufprall mit geringerer Geschwindigkeit, bei dem weniger Aufprallenergie absorbiert werden muss, es erreicht werden, dass nicht die gesamte Energieabsorptionsvorrichtung ersetzt werden muss, sondern nur diejenige Energieabsorptionseinheit, welche zumindest teilweise zerstört wurden.
Eine für die Herstellung günstige Lösung sieht vor, dass die mindestens zwei Segmente dadurch unterschiedliche Kraft-Weg-Beziehungen aufweisen, dass sie unterschiedliche Wandstärken aufweisen. Auf diese Weise kann planbar und reproduzierbar die Kraft-Weg-Beziehung der Segmente eingestellt werden.
Eine für die Montage vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die mindestens zwei Segmente einstückig ausgebildet sind, da sich auf diese Weise die Anzahl der Einzelteile reduziert.
Eine für die Reparatur vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die Außenstruktur und/oder eine Fahrzeugnase mindestens zwei Energieabsorptionseinheiten bildende Segmente aufweist, die voneinander getrennt ausgebildet sind. Dadurch sind diese Segmente austauschbar, so dass bei der Reparatur nach einem Aufprall die zerstörten Segmente ersetzt werden können, während die nicht beschädigten Segmente weiter verwendet werden können.
Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die mindestens zwei Segmente jeweils mindestens eine Verbindungsvorrichtung aufweisen, mit welcher die mindestens zwei Segmente miteinander verbindbar oder verbunden sind. Auf diese Weise können die Segmente direkt miteinander verbunden werden, so dass eine Kraftübertragung von einem Segment direkt zu dem nächsten Segment gegeben ist.
Vorteilhaft ist es, wenn die mindestens zwei Segmente jeweils mindestens eine Verbindungsvorrichtung aufweisen, mit welcher die mindestens zwei Segmente lösbar miteinander verbindbar oder verbunden sind, so kann eine Austauschbarkeit der Segmente gewährleistet werden.
Insbesondere kann die Verbindungsvorrichtung beispielsweise durch formschlüssigen, kraftschlüssigen oder stoffschlüssigen Verbindung beispielsweise mittels Schrauben, Nieten, Bolzen oder Klebstoff ausgebildet sein.
Ferner sieht eine günstige Möglichkeit vor, dass die Energieabsorptionsvorrichtung mindestens eine Energieabsorptionseinheit umfasst, die ein Energieabsorptionselement aufweist, das sich von einem Segment der Außenstruktur unterscheidet. Dadurch wird der Gestaltungsspielraum weiter erhöht, insbesondere ist es möglich, die absorbierbare Aufprallenergiemenge weiter zu erhöhen.
Insbesondere ist das Energieabsorptionselement ein separates Element, beispielsweise ein Zerspanungsrohr oder eine Crashbox.
Vorteilhaft ist es, wenn das Energieabsorptionselement in der Außenstruktur integriert ist.
Ferner sieht eine besonders günstige Möglichkeit vor, dass die Energieabsorptionsvorrichtung eine Quertraverse umfasst, welche sich quer zur Fahrtrichtung erstreckt. Zum einen wird durch die Quertraverse die Außenstruktur, insbesondere ein Segment der Außenstruktur stabilisiert und zum anderen können die beim Aufprall auftretenden Kräfte auf die ganze Breite des Schienenfahrzeugs verteilt werden.
Des Weiteren deckt die Quertraverse einen großen Teil der Breite des Schienenfahrzeugs ab, so dass auch zwischen den Wänden der Segmente auftreffende Objekte aufgefangen werden können.
Vorteilhaft ist es, wenn die Außenstruktur mindestens zwei Energieabsorptionseinheiten bildende Segmente aufweist und dass die Energieabsorptionsvorrichtung eine Tragestruktur aufweist, an welcher die mindestens zwei Segmente gehalten sind. Auf diese Weise kann die Montage der Segmente vereinfacht werden, was darüber hinaus die Austauschbarkeit der Segmente verbessert.
Insbesondere ist die Tragestruktur käfigartig ausgebildet und weist beispielsweise Metall auf.
Bevorzugt ist es, wenn das Schienenfahrzeug eine Fahrzeugbasisstruktur aufweist und dass die Tragestruktur eine kraftwirksame Verbindung von einem der mindestens zwei Segment der Außenstruktur zu der Fahrzeugbasisstruktur bewirkt.
Die Fahrzeugbasisstruktur trägt das Gewicht des Schienenfahrzeugs, somit kann durch die kraftwirksame Verbindung zwischen dem Segment der Außenstruktur und der Fahrzeugbasisstruktur das Schienenfahrzeug im Falle eines Aufpralls abbremsen.
Eine besonders bevorzugte Möglichkeit sieht vor, dass die Energieabsorptionsvorrichtung mindestens eine Energieabsorptionseinheit umfasst, die ein Energieabsorptionselement aufweist, das sich von einem Segment der Außenstruktur unterscheidet und dass die Tragestruktur eine kraftwirksame Verbindung von einem Segment der Außenstruktur zu dem Energieabsorptionselement bewirkt. Auf diese Weise kann das Energieabsorptionselement in eine Kaskade der Segmente der Außenstruktur integriert werden.
Eine weitere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die Energieabsorptionsvorrichtung mehrere Energieabsorptionseinheiten umfasst, die jeweils eine Kraft-Weg-Beziehung aufweisen und dass sich die Kraft-Weg-Beziehungen der Energieabsorptionseinheiten unterscheiden. Auf diese Weise kann eine Energieabsorptionskaskade über alle Energieabsorptionseinheiten der Energieabsorptionsvorrichtung erzielt werden.
Ferner sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass sich Kraft-Weg-Beziehungen der Energieabsorptionseinheiten dadurch unterscheiden, dass die zur Längenänderung und/oder Energieaufnahme notwendige Kraftschwelle unterschiedlich ist. Somit wird erreicht, dass die Energieabsorptionseinheiten der Reihe nach zerstört werden. Insbesondere kann die Reihenfolge, in der die Energieabsorptionseinheiten zerstört werden, danach gerichtet werden, wie hoch die Kosten der jeweiligen Energieabsorptionseinheiten sind, an welcher Stelle die Energieabsorptionseinheiten angeordnet sind, insbesondere der Unterschied zwischen vorne und hinten und wie leicht die Energieabsorptionseinheiten austauschbar sind.
Weitere bevorzugte Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und zeichnerischen Darstellung mehrerer Ausführungsformen.
In den Zeichnungen zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Zuges mit mehreren Schienenfahrzeugen;
2 eine schematische Schnittdarstellung einer Fahrzeugnase eines Schienenfahrzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform entlang einer vertikalen Längsmittelebene;
3 eine schematische Darstellung einer Tragestruktur;
4 eine schematische Schnittdarstellung einer Fahrzeugnase eines Schienenfahrzeugs gemäß einer zweiten Ausführungsform entlang einer vertikalen Längsmittelebene;
5 eine schematische Darstellung einer Verbindungsvorrichtung eines Segments der Fahrzeugnase gemäß der zweiten Ausführungsform;
6 eine schematische Schnittdarstellung einer Fahrzeugnase eines Schienenfahrzeugs gemäß einer dritten Ausführungsform entlang einer vertikalen Längsmittelebene;
7 eine schematische Schnittdarstellung einer Fahrzeugnase eines Schienenfahrzeugs gemäß einer vierten Ausführungsform entlang einer vertikalen Längsmittelebene;
8 eine schematische Schnittdarstellung einer Fahrzeugnase eines Schienenfahrzeugs gemäß einer fünften Ausführungsform entlang einer vertikalen Längsmittelebene;
9 eine schematische Schnittdarstellung einer Fahrzeugnase eines Schienenfahrzeugs gemäß einer sechsten Ausführungsform entlang einer vertikalen Längsmittelebene;
10 eine schematische Schnittdarstellung einer Fahrzeugnase eines Schienenfahrzeugs gemäß einer siebten Ausführungsform entlang einer vertikalen Längsmittelebene;
11 eine schematische Schnittdarstellung einer Fahrzeugnase eines Schienenfahrzeugs gemäß einer achten Ausführungsform entlang einer vertikalen Längsmittelebene;
12 eine schematische Schnittdarstellung einer Fahrzeugnase eines Schienenfahrzeugs gemäß einer neunten Ausführungsform entlang einer vertikalen Längsmittelebene;
13 ein Diagramm einer Kraft-Weg-Beziehung einer Energieabsorptionseinheit und
14 ein Diagramm einer Kraft-Weg-Beziehung einer Kaskade aus mehreren Energieabsorptionseinheiten.
Eine in 1 dargestellte erste Ausführungsform eines Schienenfahrzeugs 10 ist Teil eines Zuges 12 und weist eine Fahrzeugbasisstruktur 14, zwei Fahrwerke 16, mit welchen das Schienenfahrzeug 10 auf einem Fahrweg 18 abgestützt rollen kann, ein Führerhaus 20, in welchem ein Zugführer das Schienenfahrzeug 10 steuern kann, eine Fahrzeugnase 22, welche eine Spitze 58 des Schienenfahrzeugs 10 bildet und eine am anderen Ende des Schienenfahrzeugs 10 angeordnete Kupplungseinrichtung 24 auf.
Beispielsweise ist das Schienenfahrzeug 10 ein Triebwagen 26, welcher den Zug 12 antreibt und welcher der erste oder der letzte Wagen im Zug 12 ist.
Das Schienenfahrzeug 10 weist im Bereich der Fahrzeugnase 22 keine mechanisch wirkende Kupplung auf oder alternativ hierzu eine nicht mechanische fernwirkende Kupplung 28 auf.
Ferner weist das Schienenfahrzeug 10 eine Außenstruktur 30 auf, welche die äußere Begrenzung des Schienenfahrzeugs 10 bildet und insbesondere die Fahrzeugnase 22 zwei Seitenwände 32 und ein Dach 34 des Schienenfahrzeugs 10 aufweist.
Das Schienenfahrzeug 10 weist eine Energieabsorptionsvorrichtung 36 auf, welche im Fall einer Kollision des Schienenfahrzeugs 10 mit einem Hindernis 38 dabei auftretende Aufprallenergie 40 absorbieren kann.
Die Aufprallenergie 40 wird bei der Kollision des Schienenfahrzeugs 10 mit dem Hindernis 38 frei und ist im Wesentlichen durch die Bewegungsenergie 42 des Schienenfahrzeugs 10 gegeben und falls sich das Hindernis 38 ebenfalls bewegt, zusätzlich die Bewegungsenergie des Hindernisses 38.
Durch die Kollision des Schienenfahrzeugs 10 mit dem Hindernis 38 wird das Schienenfahrzeug 10 auf sehr kurzer Strecke abgebremst, wodurch aufgrund der Massenträgheit sehr hohe Kräfte auftreten, welche ein hohes zerstörerisches Potential aufweisen und zu erheblichen Schäden an dem Hindernis 38 und dem Schienenfahrzeug 10 führen können.
Die Energieabsorptionsvorrichtung 36 kann eine bestimmte Menge an Aufprallenergie 40 absorbieren, so dass keine Schäden an dem Rest des Schienenfahrzeugs 10 auftreten. Die Menge der durch die Energieabsorptionsvorrichtung 36 absorbierbaren Aufprallenergie 40 ist begrenzt durch die mechanischen Eigenschaften der Energieabsorptionsvorrichtung 36.
Die Energieabsorptionsvorrichtung 36 weist mehrere Energieabsorptionseinheiten 44 auf, die jeweils eine bestimmte Menge an Aufprallenergie 40 aufnehmen können. Die Energieabsorptionseinheiten 44 nehmen die Aufprallenergie 40 dadurch auf, dass die Energieabsorptionseinheiten 44 zerstört werden.
Beispielsweise können die Energieabsorptionseinheiten 44 derart ausgebildet sein, dass sie durch Verformung, Brechen, Zerspanen oder ähnliches zerstört werden.
In jedem Fall wird durch die Zerstörung der Energieabsorptionseinheiten 44 eine Verkürzung der Energieabsorptionseinheiten 44 bei Anlegen einer Kraft F, die oberhalb einer Kraftschwelle 50 der Energieabsorptionseinheiten 44 ist, erzielt. Das Energieabsorptionsverhalten der Energieabsorptionseinheiten 44 kann durch eine Kraft-Weg-Beziehung 48 beschrieben werden. Die Kraft-Weg-Beziehung 48 stellt die Kraft F, die notwendig ist, um eine Verkürzung der Energieabsorptionseinheit 44 zu erreichen, in Relation zu dem Weg s, um den die Energieabsorptionseinheit 44 bereits verkürzt wurde.
Im Idealfall weisen Energieabsorptionseinheiten 44 eine konstante Kraft-Weg-Beziehung auf, das heißt übersteigt die Kraft F, welche an die Energieabsorptionseinheit 44 angelegt wird, eine Kraftschwelle 50, beginnt sich die Energieabsorptionseinheit 44 zu verkürzen, wobei die für eine weitere Verkürzung bewegte Kraft F konstant bleibt. Dadurch kann bei einer möglichst geringen Kraftschwelle 50 auf einer gegebenen Strecke die größtmögliche Energie absorbiert werden.
Sind in einer Energieabsorptionsvorrichtung 36 mehrere Energieabsorptionseinheiten 44 vorhanden, ist es günstig, wenn die einzelnen Energieabsorptionseinheiten 44 unterschiedliche Kraft-Weg-Beziehungen 48 aufweisen, insbesondere unterschiedliche Kraftschwellen 50 aufweisen, so dass die einzelnen Energieabsorptionseinheiten 44 nacheinander zerstört werden.
Die Energieabsorptionsvorrichtung 36 des Schienenfahrzeugs 10 weist mehrere Energieabsorptionseinheiten 44 auf, welche durch die Außenstruktur 30 des Schienenfahrzeugs 10 gebildet sind.
Insbesondere sind die Energieabsorptionseinheiten 44 durch Segmente 52 der Außenstruktur 30 gebildet.
Die Segmente 52 und damit die Energieabsorptionseinheiten 44 bilden die Fahrzeugnase 22.
Ein erstes Segment 52 ₁ der Außenstruktur 30 bildet eine erste Energieabsorptionseinheit 44 ₁ und bildet gleichzeitig die Spitze 58 der Fahrzeugnase.
Das erste Segment 52 ₁ ist ein aufgeschnittener Hohlkörper, der zum Schienenfahrzeug 10 hin offen ist und dort eine Verbindungsfläche 60 aufweist. Die Verbindungsfläche umschließt eine Öffnung 62 des ersten Segments 52 ₁.
Eine Wand 64 des ersten Segments 52 ₁ ist im Wesentlichen in Umfangrichtung geschlossen. Das heißt entlang eines Weges, auf der Oberfläche der Wand 64, der senkrecht zur Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs 10 verläuft, ist die Wand 64 des ersten Segments 52 ₁ geschlossen.
Im Bereich der Verbindungsfläche 60 des ersten Segments 52 ₁kann die Wand 64 in Umfangsrichtung Unterbrechungen aufweisen, beispielsweise Bohrungen oder ähnliche Strukturen, die beispielsweise zur Verbindung mit anderen Elementen verwendet werden können.
Von der Verbindungsfläche 60 ausgehend erstreckt sich die Wand 64 des ersten Segments 52 ₁ in Fahrtrichtung und in Fahrtrichtung verjüngend, so dass das von der Wand umschlossene Volumen zu einer Spitze 58 des Schienenfahrzeugs 10 hin eine abnehmende Fläche im Querschnitt aufweist.
Die Wand 64 weist ein Faserverbundmaterial auf. Beispielsweise Aramid-Fasern, Glasfasern oder Kohlefasern in einer Polymermatrix eingebettet.
Die in 14 dargestellte Kraft-Weg-Beziehung 48 des ersten Segments 52 ₁, das die erste Energieabsorptionseinheit 44 ₁ bildet, kann durch die Wandstärke 66 der Wand 64 eingestellt werden.
Insbesondere kann die Wandstärke 66 variieren. Beispielsweise kann sie an der Spitze 58 dünner sein als im Bereich der Verbindungsfläche 60. Dadurch ergibt sich möglicherweise eine nicht konstante Kraft-Weg-Beziehung 48, allerdings kann auf diese Weise sichergestellt werden, dass das erste Segment 52 ₁ zuerst an der Spitze 58 bricht und der Zerstörungsverlauf gleichmäßig von der Spitze 58 bis zur Verbindungsfläche 60 verläuft.
Im Bereich der Verbindungsfläche 60 weist das erste Segment 52 ₁ eine Verbindungseinrichtung 68 auf, mit welcher das erste Segment 52 ₁ an einer Tragestruktur 70 gehalten ist.
Die Verbindungseinrichtung 68 kann beispielsweise für eine lösbare Verbindung mittels Verschraubung ausgebildet sein. Alternativ oder ergänzend hierzu kann die Verbindungseinrichtung 68 durch eine nicht lösbare Verbindung beispielsweise durch Vernietung, Verklebung, Verschweißung oder ähnlichem ausgebildet sein.
Das erste Segment 52 ₁ ist angrenzend zu einem zweiten Segment 52 ₂ der Außenstruktur 30 angeordnet. Das zweite Segment weist eine erste Verbindungsfläche 74 auf, welche an der Verbindungsfläche 60 des ersten Segments 52 ₁ anliegt, wenn das erste Segment 52 ₁ und das zweite Segment 52 ₂ montiert sind.
Eine Wand 76 des zweiten Segments 52 ₂ erstreckt sich in Umfangsrichtung im Wesentlichen geschlossen von der ersten Verbindungsfläche 64 bis zu einer zweiten Verbindungsfläche 78 und umschließt dabei ein Hohlraum 80. Im Verlauf von der ersten Verbindungsfläche 74 bis zur zweiten Verbindungsfläche 78 weitet sich die Wand 76 auf, so dass ein Querschnitt des Hohlraums 80 sich in diese Richtung vergrößert.
In den Bereichen der ersten Verbindungsfläche 74 und der zweiten Verbindungsfläche 78 weist die Wand möglicherweise in Umfangsrichtung liegend Unterbrechungen auf, welche beispielsweise zur Verbindung mit anderen Segmenten oder mit einer Tragestruktur 70 verwendet werden können.
Über die erste Verbindungsfläche 74 des zweiten Segments 52 ₂ können Schubkräfte zu dem ersten Segment 52 ₁ oder in der anderen Richtung übertragen werden, so dass das zweite Segment 52 ₂ ebenfalls Aufprallenergie absorbieren kann. Das zweite Segment 52 ₂ bildet eine zweite Energieabsorptionseinheit 44 ₂ der Energieabsorptionsvorrichtung 36.
Die zweite Energieabsorptionseinheit 44 ₂ weist eine Kraft-Weg-Beziehung 48 auf, welche durch eine Wandstärke 84 der Wand 76 des zweiten Segments 52 ₂ bestimmt ist.
Entsprechend zu den Ausführungen zu dem ersten Segment 52 ₁ kann durch die Variation der Wandstärke 84 die Kraft-Weg-Beziehung 48 des zweiten Segments 52 ₂ und der zweiten Energieabsorptionseinheit 44 ₂ eingestellt werden.
Beispielsweise ist die Wandstärke 84 im Bereich der ersten Verbindungsfläche 74 geringer als im Bereich der zweiten Verbindungsfläche 78, so dass das zweite Segment 52 ₂ zuerst im Bereich der ersten Verbindungsfläche 74 zerstört wird und dann kontinuierlich bis zur zweiten Verbindungsfläche 78 zerstört wird.
Die Kraftschwelle 50 des zweiten Segments 52 ₂ ist höher als die Kraftschwelle 50 des ersten Segments 52 ₁, so dass zuerst das erste Segment 52 ₁ zerstört wird.
Entsprechend dem ersten Segment 52 ₁ weist das zweite Segment 52 ₂ eine Verbindungseinrichtung 68 auf, mit welcher das zweite Segment 52 ₂ an der Tragstruktur 70 gehalten ist.
Die Energieabsorptionsvorrichtung 36 weist eine dritte Energieabsorptionseinheit 44 ₃ auf, welche durch ein drittes Segment 52 ₃ der Außenstruktur 30 gebildet ist. Das dritte Segment 52 ₃ weist eine erste Verbindungsfläche 90 auf, welche an der zweiten Verbindungsfläche des zweiten Segments 52 ₂ anliegt, wenn das zweite Segment 52 ₂ und das dritte Segment 52 ₃ montiert sind.
Ferner weist das dritte Segment 52 ₃ eine Wand 92 auf, welche sich von der ersten Verbindungsfläche 90 bis zu einer zweiten Verbindungsfläche 94 erstreckt. Die Wand 92 ist im Wesentlichen in Umfangsrichtung geschlossen. Die Wand 92 kann im Bereich der ersten Verbindungsfläche 90 und im Bereich der zweiten Verbindungsfläche 94 in Umfangsrichtung Unterbrechungen aufweisen, welche beispielsweise zur Verbindung mit anderen Segmenten 52 oder einer Tragestruktur 70 verwendet werden können.
Die dritte Energieabsorptionseinheit 96 weist eine Kraft-Weg-Beziehung 48 auf, welche im Wesentlichen durch die Wandstärke 96 der Wand 92 bestimmt ist. Entsprechend zu den Ausführungen zu dem zweiten Segment 52 ₂ und dem ersten Segment 52 ₁ kann die Wandstärke 96 variieren.
So kann beispielsweise die Wandstärke 96 im Bereich der ersten Verbindungsflächen 90 dünner sein als im Bereich der zweiten Verbindungsfläche 94, so dass im Falle einer Kollision das dritte Segment 52 ₃ zuerst im Bereich der ersten Verbindungsfläche 90 zerstört wird und dann kontinuierlich bis zur zweiten Verbindungsfläche 94 zerstört wird.
Die Kraftschwelle 50 des dritten Segments 52 ₃ ist höher als die Kraftschwelle 50 des zweiten Segments 52 ₂, so dass das zweite Segment 52 ₂ vor dem dritten Segment 52 ₃ zerstört wird.
Entsprechend dem ersten Segment 52 ₁ und dem zweiten Segment 52 ₂ weist das dritte Segment 52 ₃ eine Verbindungseinrichtung 68 auf, mit welcher das dritte Segment 52 ₃ an der Tragstruktur 70 gehalten ist.
Die Energieabsorptionsvorrichtung 36 kann weitere Segmente 52 aufweisen, welche Energieabsorptionseinheiten 44 bilden. Die Ausführungen zu dem zweiten Segment 52 ₂ und dem dritten Segment 52 ₃ gelten dann entsprechend.
Ferner weisen die Segment 52 Versteifungselemente 93, wie beispielsweise Stringer 95 und Spanten 97 zur Stabilisierung der Form der Segmente 52 auf.
Die Versteifungselemente 93 verlaufen an der Innenseite der Segmente 52 und weisen eine Ausdehnung quer zur Wand 64 der Segmente 52 auf, so dass die Biegesteifigkeit der Segmente 52 erhöht wird.
Beispielsweise können die Versteifungselemente 93, die Stringer 95 und Spanten 97, Z-förmige Profile, U-förmige Profile oder eine Mehrschichtstruktur aufweisen. Insbesondere können die Versteifungselemente 93 einstückig mit den Segmenten 52 ausgebildet werden.
Das erste Segment 52 ₁, das zweite Segment 52 ₂ und das dritte Segment 52 ₃ sind an einer Tragestruktur 70 gehalten.
Die Tragestruktur 70 weist Verbindungseinrichtungen 109 auf, an welchen die Segmente 52 gehalten werden können. Die Verbindungseinrichtungen 109 der Tragestruktur 70 sind komplementär zu den Verbindungseinrichtungen 68 der Segmente 52 ausgebildet.
Die Tragestruktur 70 erstreckt sich innerhalb des von den Segmenten 52 umschlossenen Hohlraums 80. Die Tragestruktur 70 weist ein Basiselement 98 auf, an welchem das erste Segment 52 ₁gehalten ist.
Das Basiselement 98 weist einen trapezförmigen Rahmen 100 aus vier Streben 101 auf, wobei die parallelen Streben 101 waagerecht angeordnet sind und die obere Strebe 102 länger ist als eine untere Strebe 104. Entsprechend verlaufen die beiden seitlichen Streben 106 von unten nach oben gesehen auseinander.
In den Ecken des Rahmens 100 sind jeweils eine Längsstrebe 108 angeordnet, die sich von der jeweiligen Ecke des Rahmens 100 ausgehend zum Fahrzeug hin und zum Fahrzeugäußeren erstrecken, so dass die Streben 101 auf ihrer ganzen Länge einen geringen Abstand zu den Wänden der Segmente 52 aufweisen.
Die unteren Längsstreben 108 sind mit einer Quertraverse 110 verbunden. Die Tragestruktur 70 weist einen metallischen Werkstoff auf, so dass eine Hybridbauweise aus metallischem Werkstoff und Faserverbundwerkstoffen der Segmente 52 sich ergibt.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann die Tragestruktur 70 ebenfalls aus Faserverbundwerkstoffen hergestellt werden.
Die Quertraverse 110 erstreckt sich in einer Richtung quer zur Fahrtrichtung jeweils bis zu der Wand 92 des dritten Segments 52 ₃, so dass die Quertraverse 110 die ganze Breite innerhalb des dritten Segments 52 ₃ abdeckt. Dadurch werden Hindernisse 38, welche schmal sind, also sich nicht über die gesamte Breite des Schienenfahrzeugs 10 erstrecken, durch die Quertraverse 110 aufgefangen, so dass die Aufprallenergie 40 des schmalen Hindernisses 38 dennoch auf die ganze Breite des Schienenfahrzeuges 10 verteilt werden kann und auf weitere Energieabsorptionseinheiten 44, beispielsweise eine letzte Energieabsorptionseinheit 44 ₄.
Darüber hinaus stabilisiert die Quertraverse 110 die Form des dritten Segments 52 ₃ und damit auch der weiteren Segmente 52.
Die Energieabsorptionsvorrichtung 36 umfasst mindestens eine weitere Energieabsorptionseinheit 44, welche nicht durch eines der Segmente 52 gebildet ist.
Die Energieabsorptionsvorrichtung 36 weist Energieabsorptionselemente 112 auf, die eine weitere Energieabsorptionseinheit 44 ₄ bilden. Beispielsweise sind sie zwischen der Fahrzeugbasisstruktur 14 und der Quertraverse 110 angeordnet sind, so dass sie geometrisch gesehen, die letzte Energieabsorptionseinheit 44 ₄ der Energieabsorptionsvorrichtung 36 bilden.
Für die Funktion der Energieabsorptionsvorrichtung 36 ist es günstiger weise vorgesehen, dass die Energieabsorptionselemente 112 auch funktional die letzte Energieabsorptionseinheit 44 ₄ der Energieabsorptionsvorrichtung 36 bilden.
Die Energieabsorptionsvorrichtung 36 weist mehrere, beispielsweise vier Energieabsorptionselemente 112 auf, welche die letzte Energieabsorptionseinheit 44 ₄ bilden.
Die letzte Energieabsorptionseinheit 44 ₄, die aus den Energieabsorptionselementen 12 gebildet ist, weist eine Kraft-Weg-Beziehung 48 auf, deren Kraftschwelle 50 größer ist als die Kraftschwelle 50 der Kraft-Weg-Beziehung 48 der dritten Energieabsorptionseinheit 44 ₃, welche durch das dritte Segment 52 ₃ gebildet ist.
Die Energieabsorptionselemente 112 können insbesondere durch eine Crashbox, Crashrohr oder ein Zerspanungsrohr gebildet sein. Ein geeignetes Zerspanungsrohr ist beispielsweise aus der DE 10 2007 020 896 A1 bekannt, auf deren Inhalt der Beschreibung und der Zeichnungen ausdrücklich Bezug genommen wird.
Die Energieabsorptionsvorrichtung 36 weist mehrere Energieabsorptionseinheiten 44 auf, welche aufgrund unterschiedlicher Kraft-Weg-Beziehungen 48 nacheinander zerstört werden. Auf diese Weise werden bei einer Kollision mit niedriger Geschwindigkeit nicht alle Energieabsorptionseinheiten 44 zerstört, so dass die nicht zerstörten Energieabsorptionseinheiten 44 nicht ausgetauscht werden müssen.
Die Energieabsorptionseinheit 44 die zuerst zerstört wird, weil sie die kleinste Kraftschwelle 50 aufweist, ist die erste Energieabsorptionseinheit 44 ₁, welche durch das erste Segment 52 ₁ gebildet ist, das an der Spitze 58 des Schienenfahrzeugs angeordnet ist. Dieses lässt sich am einfachsten austauschen, da lediglich das erste Segment 52 ₁ demontiert werden muss.
Die Energieabsorptionseinheit 44, die als zweiteinfachstes austauschbar ist, ist die zweite Energieabsorptionseinheit 44 ₂, welche durch das zweite Segment 52 ₂ gebildet ist.
Die zweite Energieabsorptionseinheit 44 ₂ weist die zweitkleinste Kraftschwelle 50 auf, so dass diese nach der ersten Energieabsorptionseinheit 44 ₁ aber vor der dritten Energieabsorptionseinheit 44 ₃ zerstört wird.
Die Energieabsorptionseinheiten 44 bilden eine Kaskade 116, wobei die Reihenfolge in der die Energieabsorptionseinheiten 44 zerstört werden, einer Reihenfolge entspricht, wie leicht die jeweiligen Energieabsorptionseinheiten 44 austauschbar sind.
Auf diese Weise kann bei geringen Aufprallenergien 40 Kosten eingespart werden, da nicht die gesamte Energieabsorptionsvorrichtung 36 ausgetauscht werden muss.
Eine in den 4 bis 5 dargestellte zweite Ausführungsform eines Schienenfahrzeugs 10 unterscheidet sich von der in den 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsform des Schienenfahrzeugs 10 dadurch, dass die Segmente 52 nicht auf einer Tragestruktur 70 montiert sind, sondern mittels einer Verbindungseinrichtung 118 direkt miteinander verbunden sind.
Das erste Segment 52 ₁ weist im Bereich der Verbindungsfläche 60 Bohrungen 120 auf, welche quer, insbesondere im Wesentlichen senkrecht, zu dem Verlauf der Wand 64 des ersten Segments 52 ₁ verlaufen.
Das zweite Segment 52 ₂ ist im Bereich seiner ersten Verbindungsfläche 74 komplementär zu dem ersten Segment 52 ₁ ausgebildet. Das zweite Segment 52 ₂ weist einen Wandfortsatz 122 auf, welcher zusammen mit der Verbindungsfläche 74 einen Aufnahmebereich für die Wand 64 des ersten Segments 52 ₁ bildet.
Der Wandfortsatz 122 ist einstückig mit der Wand 76 des zweiten Segments 52 ₂ ausgebildet. Der Wandfortsatz 122 ist an der Innenseite der Wand 76 des zweiten Segments 52 ₂ angeordnet, weist ungefähr die gleiche Wandstärke 84 auf wie die Wand 76 und erstreckt sich weiter in der Richtung, in der sich die Wand 76 erstreckt über die erste Verbindungsfläche 74 hinaus im Wesentlichen parallel zu der Wand 76 und nach innen versetzt.
Der Wandfortsatz 122 weist mehrere Bohrungen auf, welche fluchtend zu den Bohrungen 120 in der Wand 64 des ersten Segments 52 ₁ angeordnet sind, wenn das erste Segment 52 ₁ auf dem zweiten Segment 52 ₂ montiert ist, wobei die erste Verbindungsfläche 60 des ersten Segments 52 ₁ an der Verbindungsfläche 74 des zweiten Segments 52 ₂ anliegt.
In diesen montierten Zustand liegt der Wandfortsatz 122 an der Innenseite der Wand 64 des ersten Segments 52 ₁ an.
Die Bohrungen 120 und 126 können zur Verbindung des ersten Segments 52 ₁ mit dem zweiten Segment 52 ₂ verwendet werden, beispielsweise durch Schraubverbindungen, Nietverbindungen, Bolzenverbindungen oder ähnlichem.
Die Bohrungen 120, die Bohrungen 126 und der Wandfortsatz 122 bilden zusammen die Verbindungseinrichtung 118.
Entsprechend zu der Verbindungseinrichtung 118 zwischen dem ersten Segment 52 ₁ und dem zweiten Segment 52 ₂ ist eine Verbindungseinrichtung 118 zwischen dem zweiten Segment 52 ₂ und dem dritten Segment 52 ₃ ausgebildet.
Ferner ist entsprechend zu dem Verbindungseinrichtungen 118 eine Verbindungseinrichtung 118 zwischen dem dritten Segment 52 ₃ und der Fahrzeugbasisstruktur 14 ausgebildet.
Im Übrigen stimmt die in den 4 und 5 dargestellte zweite Ausführungsform des Schienenfahrzeugs 10 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in der 6 dargestellte dritte Ausführungsform eines Schienenfahrzeugs 10 unterscheidet sich von der in den 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsform des Schienenfahrzeugs 10 dadurch, dass die Fahrzeugnase 22 einstückig ausgebildet ist und nicht auf einer Tragestruktur 70 gehalten ist.
Die Fahrzeugnase 22 kann weiterhin mehrere Abschnitte 128 aufweisen, welche unterschiedliche Energieabsorptionseinheiten 44 bilden.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann die Fahrzeugnase 22 eine einzige Energieabsorptionseinheit 44 bilden, welche eine Kraft-Weg-Beziehung 48 aufweist, die mit zunehmendem Weg s eine zunehmende Kraft F aufweist.
Im Übrigen stimmt die in der 6 dargestellte dritte Ausführungsform des Schienenfahrzeugs 10 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in 7 dargestellte vierte Ausführungsform des Schienenfahrzeugs 10 unterscheidet sich von der in den 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsform des Schienenfahrzeugs 10 dadurch, dass die Fahrzeugnase 22 einstückig ausgebildet ist.
Die Fahrzeugnase 22 kann weiterhin mehrere Abschnitte 128 aufweisen, welche unterschiedliche Energieabsorptionseinheiten 44 bilden.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann die Fahrzeugnase 22 eine einzige Energieabsorptionseinheit 44 bilden, welche eine Kraft-Weg-Beziehung 48 aufweist, die mit zunehmendem Weg s eine zunehmende Kraft F aufweist.
Im Übrigen stimmt die in der 7 dargestellte vierte Ausführungsform des Schienenfahrzeugs 10 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den 1 bis g dargestellten ersten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in 8 dargestellte fünfte Ausführungsform des Schienenfahrzeugs 10 unterscheidet sich von der in den 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsform des Schienenfahrzeugs 10 dadurch, dass die Energieabsorptionsvorrichtung 36 keine Energieabsorptionselemente 112 aufweist, welche nicht durch die Segmente 52 der Fahrzeugnase 22 gebildet ist.
Bei der fünften Ausführungsform weist die Tragestruktur 70 Verlängerungen der unteren Längsstrebe 108 auf, welche eine kraftschlüssige Verbindung der Tragestruktur 70 mit der Fahrzeugbasisstruktur 14 ermöglichen.
Im Übrigen stimmt die in der 8 dargestellte fünfte Ausführungsform des Schienenfahrzeugs 10 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in der 9 dargestellte sechste Ausführungsform eines Schienenfahrzeugs 10 unterscheidet sich von der in den 4 und 5 dargestellten zweiten Ausführungsform des Schienenfahrzeugs 10 dadurch, dass die Energieabsorptionsvorrichtung 36 keine Quertraverse 110 aufweist und dadurch dass die Energieabsorptionselemente 112 in einem weiteren, beispielsweise vierten Segment 52 ₄ der Fahrzeugnase 22 angeordnet sind.
Eine Wand 132 des weiteren Segments 52 ₄ ist derart ausgebildet, dass mehrere Aufnahmebereiche 134, beispielsweise vier, gebildet sind, in denen Energieabsorptionselemente 112 aufgenommen und geführt werden können.
Das weitere Segment 52 ₄ bildet mit den in der Wand 132 eingebetteten Energieabsorptionselementen 112 die letzte Energieabsorptionseinheit 44 ₄ der Energieabsorptionsvorrichtung 36.
Im Übrigen stimmt die in der 9 dargestellte sechste Ausführungsform des Schienenfahrzeugs 10 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den 4 und 5 dargestellten zweiten Ausführungsform des Schienenfahrzeugs 10 überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in der 10 dargestellte siebte Ausführungsform des Schienenfahrzeugs 10 unterscheidet sich von der in den 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsform des Schienenfahrzeugs 10 dadurch, dass die Energieabsorptionsvorrichtung 36 keine Quertraverse 10 aufweist und dadurch dass die Energieabsorptionselemente 112 innerhalb eines weiteren, beispielsweise vierten, Segments 52 ₄ der Fahrzeugnase 22 angeordnet sind.
Eine Wand 132 des vierten Segments 52 ₄ ist derart ausgebildet, dass mehrere Aufnahmebereiche 134, beispielsweise vier, gebildet sind, in denen Energieabsorptionselemente 112 aufgenommen und geführt werden können.
Das vierte Segment 52 ₄ bildet mit den in der Wand 132 eingebetteten Energieabsorptionselementen 112 die letzte Energieabsorptionseinheit 44 ₄ der Energieabsorptionsvorrichtung 36.
Im Übrigen stimmt die in der 10 dargestellte siebte Ausführungsform des Schienenfahrzeugs 10 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in 11 dargestellte achte Ausführungsform des Schienenfahrzeugs 10 unterscheidet sich von der in 6 dargestellten dritten Ausführungsform des Schienenfahrzeugs 10 dadurch, dass die Energieabsorptionsvorrichtung 36 keine Quertraverse 110 aufweist und dadurch, dass die Energieabsorptionselemente 112 in einem weiteren, beispielsweise einem vierten, Segment 52 ₄ der Fahrzeugnase 22 angeordnet sind.
Eine Wand 132 des weiteren Segments 52 ₄ ist derart ausgebildet, dass mehrere Aufnahmebereiche 134, beispielsweise vier, gebildet sind, in denen Energieabsorptionselemente 112 aufgenommen und geführt werden können.
Das weitere Segment 52 ₄ bildet mit den in der Wand 132 eingebetteten Energieabsorptionselementen 112 die letzte Energieabsorptionseinheit 44 ₄ der Energieabsorptionsvorrichtung 36.
Im Übrigen stimmt die in 11 dargestellte achte Ausführungsform des Schienenfahrzeugs 10 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in 6 dargestellten dritten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in 12 dargestellte neunte Ausführungsform eines Schienenfahrzeugs 10 unterscheidet sich von der in 7 dargestellten vierten Ausführungsform des Schienenfahrzeugs 10 dadurch, dass die Energieabsorptionsvorrichtung 36 keine Quertraverse 110 aufweist und dadurch dass die Energieabsorptionselemente 112 innerhalb eines weiteren, beispielsweise eines vierten, Segments 52 ₄ der Fahrzeugnase 22 angeordnet sind.
Eine Wand 132 des weiteren Segments 52 ₄ ist derart ausgebildet, dass mehrere Aufnahmebereiche 134, beispielsweise vier, gebildet sind, in denen Energieabsorptionselemente 112 aufgenommen und geführt werden können.
Das weitere Segment 52 ₄ bildet mit den in der Wand 132 eingebetteten Energieabsorptionselementen 112 die letzte Energieabsorptionseinheit 44 ₄ der Energieabsorptionsvorrichtung 36.
Im Übrigen stimmt die in 12 dargestellte neunte Ausführungsform des Schienenfahrzeugs 10 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in 7 dargestellten vierten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007020896 A1 [0118]

Claims

Schienenfahrzeug (10) mit einer frontseitigen Außenstruktur (30) und einer Energieabsorptionsvorrichtung (36) zur Absorption von Aufprallenergie (40), welche mindestens eine Energieabsorptionseinheit (44) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Energieabsorptionseinheit (44) durch die Außenstruktur (30) gebildet ist.
Schienenfahrzeug (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenstruktur (30) mindestens ein Segment (52) umfasst, welches die mindestens eine Energieabsorptionseinheit (44) der Energieabsorptionsvorrichtung (36) bildet.
Schienenfahrzeug (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenstruktur (30) eine Fahrzeugnase (22) umfasst, welche mindestens ein Segment (52) umfasst, das die mindestens eine Energieabsorptionseinheit (44) der Energieabsorptionsvorrichtung (36) bildet.
Schienenfahrzeug (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Segment (52) einen in Umfangsrichtung geschlossenen Abschnitt aufweist.
Schienenfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Segment (52) einen Hohlraum (80) zumindest teilweise umschließt.
Schienenfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Segment (52) einen Faserverbundwerkstoff aufweist.
Schienenfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Segment (52) zur Absorption von Aufprallenergie (40) durch Zerstörung ausgebildet ist.
Schienenfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenstruktur (30) und/oder eine Fahrzeugnase (22) mindestens zwei Energieabsorptionseinheiten (44) bildende Segmente (52) aufweist, die unterschiedliche Kraft-Weg-Beziehungen (48) aufweisen.
Schienenfahrzeug (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Segmente (52) dadurch unterschiedliche Kraft-Weg-Beziehungen (48) aufweisen, dass sie unterschiedliche Wandstärken (66, 84, 96) aufweisen.
Schienenfahrzeug (10) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Segmente (52) einstückig ausgebildet sind.
Schienenfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenstruktur (30) und/oder eine Fahrzeugnase (22) mindestens zwei Energieabsorptionseinheiten (44) bildende Segmente (52) aufweist, die voneinander getrennt ausgebildet sind.
Schienenfahrzeug (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Segmente (52) jeweils mindestens eine Verbindungseinrichtung (118) aufweisen, mit welcher die mindestens zwei Segmente (52) miteinander verbindbar oder miteinander verbunden sind.
Schienenfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieabsorptionsvorrichtung (36) mindestens eine Energieabsorptionseinheit (44) umfasst, die ein Energieabsorptionselement (112) aufweist, das sich von einem Segment (52) der Außenstruktur (30) unterscheidet.
Schienenfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieabsorptionsvorrichtung (36) eine Quertraverse (110) umfasst, welche sich quer zur Fahrtrichtung erstreckt.
Schienenfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenstruktur (30) mindestens zwei Energieabsorptionseinheiten (44) bildende Segmente (52) aufweist und dass die Energieabsorptionsvorrichtung (36) eine Tragestruktur (70) aufweist, an welcher die mindestens zwei Segmente (52) gehalten sind.
Schienenfahrzeug (10) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Schienenfahrzeug (10) eine Fahrzeugbasisstruktur (14) aufweist und dass die Tragestruktur (70) eine kraftwirksame Verbindung von einem der mindestens zwei Segment (52) zu der Fahrzeugbasisstruktur (14) bewirkt.
Schienenfahrzeug (10) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieabsorptionsvorrichtung (36) mindestens eine Energieabsorptionseinheit (44) umfasst, die ein Energieabsorptionselement (112) aufweist, das sich von einem Segment (52) der Außenstruktur (30) unterscheidet und dass die Tragestruktur (70) eine kraftwirksame Verbindung von einem Segment (52) der Außenstruktur zu dem Energieabsorptionselement (112) bewirkt.
Schienenfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieabsorptionsvorrichtung (36) mehrere Energieabsorptionseinheiten (44) umfasst, die jeweils eine Kraft-Weg-Beziehung (48) aufweisen und dass sich die Kraft-Weg-Beziehungen (48) der Energieabsorptionseinheiten (44) unterscheiden.
Schienenfahrzeug (10) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Kraft-Weg-Beziehungen (48) der Energieabsorptionseinheiten (44) dadurch unterscheiden, dass die zur Längenänderung und/oder Energieaufnahme notwendige Kraftschwelle (50) unterschiedlich ist.