-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schienenfahrzeugbugnase gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
-
Bugnasen für Regionalbahnen und Hochgeschwindigkeitsbahnen, wie sie die vorliegende Erfindung besonders betrifft, bestehen häufig aus einem Bugring aus faserverstärktem Kunststoff oder Metall, der eine Mittelpufferkupplung umschließt und sich in Richtung einer Längsachse vom Wagenkasten bis zumindest nahe dem freien Ende der Mittelpufferkupplung erstreckt und eine Bugöffnung freigibt, über welche die Mittelpufferkupplung gekoppelt werden kann. Die Bugöffnung ist in der Regel über Bugklappen verschließbar, zumindest bei Schienenfahrzeugen, die im Hochgeschwindigkeitsbereich fahren.
-
Ein Zwischenraum zwischen den Bugklappen und der Zugkupplung kann mittels einer flexiblen Manschette oder Schürze, einem sogenannten Gaiter, abgedeckt werden, um das Eindringen von Schmutz, Schnee und Eis in die Bugnase zu verhindern. Dies wird beispielsweise in
WO 2018/065139 A1 offenbart.
-
Der Gaiter ist flexibel und kann keine tragende Funktion ausüben. Vielmehr ist der Bugring selbsttragend ausgeführt oder wird durch einen Stahltragrahmen gestützt.
-
Um ein seitliches Auslenken und gegebenenfalls ein vertikales Auslenken des vorderen Endes der Mittelpufferkupplung zu ermöglichen, muss die Bugöffnung beziehungsweise der Bugring einen ausreichenden Abstand von der Nulllage der Mittelpufferkupplung haben, um eine Kollision der Mittelpufferkupplung mit dem Bugring besonders bei engen Kurvenfahrten zu vermeiden. Zudem beschränkt der Bugring damit den Bewegungsspielraum der Mittelpufferkupplung.
-
Die bekannten Bugringe sind ferner vergleichsweise schwer und kostenintensiv in der Herstellung.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schienenfahrzeugbugnase anzugeben, welche die genannten Nachteile vermeidet.
-
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch eine Schienenfahrzeugbugnase mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen werden vorteilhafte und besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sowie ein Schienenfahrzeugbug mit einer erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugbugnase angegeben.
-
Eine erfindungsgemäße Schienenfahrzeugbugnase weist eine Mittelpufferkupplung auf, die sich in Richtung einer Längsachse von ihrem fahrzeugwagenkastenseitigen Anschlussende zu ihrem eine Kontaktfläche und/oder Kontaktelemente aufweisenden freien Ende erstreckt. Eine solche Mittelpufferkupplung ist in einer horizontalen und/oder vertikalen Querrichtung zur Längsachse beweglich beziehungsweise gelenkig angeschlossen, beispielsweise an dem Fahrzeugwagenkasten eines Schienenfahrzeugs, dessen Schienenfahrzeugbug mit der Schienenfahrzeugbugnase versehen ist.
-
Die erfindungsgemäße Schienenfahrzeugbugnase weist ferner eine Hüllwand auf, welche die Mittelpufferkupplung in Umfangsrichtung um die Längsachse umschließt und sich vom Anschlussende in Richtung des freien Endes erstreckt.
-
Im Unterschied zum eingangs genannten Stand der Technik gemäß
WO 2018/065139 A1 wird die Hüllwand selbst durch ein flexibles und/oder elastisch dehnbares Material gebildet, das durch eine Tragstruktur aufgespannt ist, wobei die Tragstruktur eine Mehrzahl von sich in der Umfangsrichtung um die Längsachse erstreckenden Ringen und/oder Ringsegmenten aufweist, die in Richtung der Längsachse hintereinander angeordnet sind und über elastische Druckelemente gegeneinander in Richtung der Längsachse abgestützt sind.
-
Durch die Erfindung kann eine in sich bewegliche Schienenfahrzeugbugnase geschaffen werden, derart, dass auf eine starre Hüllwand verzichtet werden kann. Vielmehr kann die Hüllwand mit ihrem dem Anschlussende der Mittelpufferkupplung zugeordneten Ende unmittelbar am Fahrzeugkasten angeschlossen werden, um den Schienenfahrzeugbug auszubilden. Damit kann auch der eingangs genannte Gaiter zwischen der Hüllwand und der Mittelpufferkupplung entfallen.
-
Die Hüllwand kann den Bewegungen der Mittelpufferkupplung nachfolgen, indem sie durch die Bewegung der Mittelpufferkupplung verformt wird. Somit besteht keine Kollisionsgefahr zwischen der Mittelpufferkupplung und der Hüllwand.
-
Die Hüllwand kann zusammen mit der Tragstruktur als selbsttragende Einheit ausgeführt sein.
-
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Hüllwand durch ein elastisch dehnbares Material gebildet, welches durch die Ringe und/oder Ringsegmente in Richtung der Längsachse entgegen seiner Elastizitätskraft vorgespannt ist, zumindest in der Nulllage der Mittelpufferkupplung und insbesondere auch in ausgelenkten Positionen der Mittelpufferkupplung. Damit wird sichergestellt, dass die Hüllwand auch bei ihrer Verformung in einem insgesamt gespannten Zustand verbleibt, bevorzugt, um eine an ihrer äußeren Oberfläche stetig geformte, beispielsweise ausschließlich Geraden und Rundungen aufweisende Oberfläche auszubilden, die aerodynamisch günstig ist.
-
Die Tragstruktur kann Ringsegmente aufweisen, also sich in der Umfangsrichtung um die Längsachse erstreckende Strukturen, die in der Umfangsrichtung nicht geschlossen, demnach offen sind. Bevorzugt weist die Tragstruktur jedoch eine Mehrzahl von in der Umfangsrichtung um die Längsachse geschlossenen Ringe auf. Diese können beispielsweise einen runden, kreisrunden, elliptischen oder polygonförmigen Querschnitt aufweisen beziehungsweise in Richtung der Längsachse gesehen eine entsprechende Fläche umschließen.
-
Somit können die Ringe insbesondere einen kegel- oder pyramidenförmigen Tragrahmen aufspannen, der mit der flexiblen und/oder elastisch dehnbaren Hüllwand belegt ist.
-
Die Ringe und/oder Ringsegmente können gemäß einer Ausführungsform auch die Kontur des Wagenkastens an dessen vorderem stirnseitigen Ende, an welchem die Schienenfahrzeugbugnase angeschlossen werden kann, nachbilden, zumindest der oder die dem Wagenkasten am nächsten gelegenen Ringe.
-
Das Material der Hüllwand umfasst beispielsweise Gummi oder einen anderen flexiblen Kunststoff und kann insbesondere eine Faserverstärkung aufweisen. Bevorzugt weist das Material eine brandhemmende Wirkung nach DIN EN 45545 auf.
-
Insbesondere kommt eine Gummimembran als Material in Betracht, insbesondere mit elastischer Faserverstärkung.
-
Das Material kann beispielsweise eine Schichtdicke von 5 bis 25 mm aufweisen.
-
Die Hüllwand dient einerseits zum Umhüllen der Mittelpufferkupplung und bildet einen Raum für ein Mikroklima vor dem Wagenkasten. Zum anderen kann die Hüllwand bevorzugt widerstandsfähig gegen den Einschlag von Fremdkörpern, wie Schottersteine oder Tiere, sein, sodass solche Einschläge keinen Schaden an der Hüllwand anrichten.
-
Die Ringe oder Ringsegmente sind beispielsweise aus Stahl und/oder Aluminium gefertigt. Jedoch kommen auch andere Materialien in Betracht, beispielsweise Kunststoff, insbesondere auch hier faserverstärkter Kunststoff.
-
Gemäß einer Ausführungsform nimmt der Durchmesser der in Richtung der Längsachse hintereinander angeordneten Ringe und/oder Ringsegmente mit zunehmendem Abstand vom Anschlussende der Mittelpufferkupplung ab.
-
Bei einer Auslenkung der Mittelpufferkupplung kann sich der Abstand der Ringe und/oder Ringsegmente auf einer Seite der Mittelpufferkupplung reduzieren, nämlich auf der Kurveninnenseite, beziehungsweise bei einer Beweglichkeit der Mittelpufferkupplung in einer anderen, beispielsweise vertikalen Richtung, auf der Seite, auf welche die Mittelpufferkupplung ausgelenkt wird. Die Abstandsreduzierung erfolgt dabei entgegen der Kraft der dort positionierten elastischen Druckelemente.
-
Die Druckkraft der Druckelemente ist bevorzugt so groß ausgeführt, dass die Windlast bei einer Fahrzeugfahrt nicht ausreicht, um die Druckelemente zu komprimieren, sodass die Hüllwand Fahrtwind ohne Verformung widerstehen kann. Wenn hingegen die Mittelpufferkupplung ausgelenkt wird, so wird die Druckkraft jener elastischen Druckelemente überwunden, die auf der Kurveninnenseite positioniert sind beziehungsweise die in den Bereichen positioniert sind, in denen der Abstand benachbarter Ringe und/oder Ringsegmente reduziert wird.
-
Die Hüllwand ist insbesondere im Bereich des freien Endes an der Mittelpufferkupplung angeschlossen, sodass die Bewegung des freien Endes der Mittelpufferkupplung den Anschlussbereich der Hüllwand mitnimmt, was unmittelbar zu einer Verformung der Hüllwand und damit einer Abstandsänderung der Ringe und/oder Ringsegmente zueinander führt.
-
Die Mittelpufferkupplung kann insbesondere in Richtung der Längsachse bevorzugt entgegen der Kraft von Energieverzehrelementen stauchbar sein. Die Hüllwand kann durch ihren Anschluss am freien Ende der Mittelpufferkupplung auch diese Bewegung durch eine Stauchung mitmachen.
-
Bevorzugt ist zwischen zwei in Richtung der Längsachse hintereinander angeordneten Ringen und/oder Ringsegmenten eine Mehrzahl von über dem Umfang um die Längsachse verteilt angeordneten elastischen Druckelementen vorgesehen, über welche die beiden Ringe und/oder Ringsegmente gegeneinander in Richtung der Längsachse abgestützt sind.
-
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfassen die Druckelemente Kolbenzylinder, die jeweils ein Gehäuse und wenigstens einen im Gehäuse verschiebbar gelagerten, einen Kolbenraum begrenzenden Kolben, sowie wenigstens eine wenigstens einseitig aus dem Gehäuse herausragende am Kolben angeschlossene Kolbenstange aufweisen, wobei die Kolbenstange durch Druckbeaufschlagen des Kolbenraumes entgegen der Kraft eines Federspeichers in das Gehäuse einfahrbar ist. Durch solche Kolbenzylinder ist es möglich, die Hüllwand sozusagen aktiv zu komprimieren, sodass durch Druckbeaufschlagen der Kolbenräume der Kolbenzylinder, zumindest der Kolbenräume ausgewählter Kolbenzylinder, das dem freien Ende der Mittelpufferkupplung zugeordnete Ende der Hüllwand in Richtung des Anschlussendes der Mittelpufferkupplung verschoben werden kann.
-
Selbstverständlich kann eine entsprechende aktive Verformung, insbesondere Komprimierung der Hüllwand, auch durch wenigstens einen anders gestalteten Aktuator erzielt werden, beispielsweise durch mechanisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigbare Zugstangen oder Klammern, welche die beiden Enden der Hüllwand aufeinander zu bewegend an der Hüllwand und/oder der Tragstruktur angreifen. Auch kommt das Vorsehen wenigstens eines Seilzuges für eine solche Komprimierung, die auch unabhängig von der Bewegung der Mittelpufferkupplung ausgeführt werden kann, in Betracht.
-
Die Komprimierung der Mittelpufferkupplung kann vorgesehen sein, um die Kontaktfläche und/oder die Kontaktelemente der Mittelpufferkupplung zum Kuppeln mit einer gegengleichen Kupplung zugängig zu machen.
-
Gegebenenfalls kann/können die Kontaktfläche und/oder die Kontaktelemente der Mittelpufferkupplung mittels einer beweglichen Klappe abdeckbar sein, um die Kontaktfläche und/oder die Kontaktelemente wahlweise abzudecken und freizugeben. Das Abdecken und Freigeben kann an die genannte Komprimierung der Hüllwand gekoppelt sein, sodass die Klappe die Kontaktfläche und/oder die Kontaktelemente freigebend bewegt wird, wenn die Hüllwand komprimiert wird. Alternativ kann der Klappe ein unabhängig von der Komprimierung der Hüllwand oder zusätzlich zu der Komprimierung der Hüllwand ansteuerbarer Aktuator zu deren Verstellung aus einer die Kontaktfläche und/oder die Kontaktelemente abdeckenden Position in eine die Kontaktfläche und/oder die Kontaktelemente freigebenden Position zugeordnet sein.
-
Auch bei einer Koppelung der Bewegung der Klappe an die Bewegung der Hüllwand kann für den Notbetrieb zusätzlich ein Aktuator, beispielsweise ein Seilzug, vorgesehen sein, um die Kontaktfläche und/oder die Kontaktelemente freizugeben und/oder die Hüllwand zu komprimieren, wenn im letzteren Fall die Kolbenzylinder und/oder der andere die Hüllwand komprimierende Mechanismus nicht funktionsbereit ist.
-
Wenn eine entsprechende Klappe vorgesehen ist, verschließt diese zusammen mit der Hüllwand den Raum um die Mittelpufferkupplung und sichert somit das zuvor genannte Mikroklima vor dem Wagenkasten. Das Eindringen von Fremdkörpern, wie beispielsweise Sand, oder das Einfrieren beweglicher Teile wird verhindert.
-
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und den Figuren exemplarisch erläutert werden.
-
Es zeigen
- 1 ein Schienenfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Bugnase im geschlossenen Zustand;
- 2 das Schienenfahrzeug aus der 1 mit der Bugnase im geöffneten Zustand;
- 3 das Schienenfahrzeug mit der Bugnase im ausgelenkten Zustand;
- 4 eine schematische Seitenansicht des Schienenfahrzeugs mit der Bugnase im geschlossenen Zustand;
- 5 die schematische Seitenansicht mit der Bugnase im geöffneten Zustand.
-
In der 1 ist ein Schienenfahrzeug mit einem Schienenfahrzeugbug 18 schematisch dargestellt. Der Schienenfahrzeugbug 18 weist ein stirnseitiges Ende eines Fahrzeugwagenkastens 19 auf, sowie eine unmittelbar an diesem angeschlossene Schienenfahrzeugbugnase 20.
-
Die Schienenfahrzeugbugnase 20 umfasst eine Mittelpufferkupplung 1, die mit ihrem fahrzeugwagenkastenseitigen Anschlussende 3 hier unmittelbar am Fahrzeugwagenkasten 19 angeschlossen ist und ein entgegengesetztes freies Ende 6 aufweist, das vom Fahrzeugwagenkasten 19 weg gerichtet ist und eine Kontaktfläche 4 sowie Kontaktelemente 5 zum Kuppeln mit einer gegengleichen Mittelpufferkupplung aufweist. Die Mittelpufferkupplung 1 erstreckt sich entlang einer Längsachse 2, zumindest in ihrer hier gezeigten Nulllage, wobei die Längsachse 2 der Längsachse des Schienenfahrzeugs beziehungsweise des Schienenfahrzeugbugs 18 und der Schienenfahrzeugbugnase 20 entspricht.
-
In Umfangsrichtung um die Längsachse 2 wird die Mittelpufferkupplung 1 vollständig von der Hüllwand 7 umschlossen. Auch die Hüllwand 7 ist einerseits unmittelbar am Fahrzeugwagenkasten 19 angeschlossen und andererseits im Bereich des freien Endes 6 an der Mittelpufferkupplung 1.
-
Die Schienenfahrzeugbugnase 20 weist eine Tragstruktur 8 auf, die eine Mehrzahl von sich in der Umfangsrichtung um die Längsachse 2 erstreckenden Ringen 9 umfasst. Die Ringe 9 sind in Richtung der Längsachse 2 hintereinander angeordnet und werden durch elastische Druckelemente 10 in Richtung der Längsachse 2 auseinander gedrückt.
-
Die Ringe 9 sind entgegen der elastischen Druckkraft der Druckelemente 10 aufeinander zu bewegbar, sodass sich die Hüllwand 7 verformen kann, wenn die Mittelpufferkupplung 1 aus ihrer in der 1 dargestellten Nulllage ausgelenkt wird. Dies ist in der 3 dargestellt.
-
Im Bereich des freien Endes 6 ist an der Hüllwand 7 oder der Tragstruktur 8 eine Klappe 17 angeschlossen, die aus ihrer in der 1 gezeigten, die Kontaktfläche 4 und die Kontaktelemente 5 abdeckenden Position in die in der 2 gezeigten, die Kontaktfläche 4 und die Kontaktelemente 5 freigebenden Position bewegbar ist. Die Bewegung erfolgt durch einen eigenen hier nicht näher dargestellten Aktuator oder gesteuert durch die Verformung der Hüllwand 7 beziehungsweise der Tragstruktur 8.
-
In der 3 bilden sich auf der verkürzenden Seite der Hüllwand 7 Einbuchtungen in der Hüllwand. Dies ist nicht zwingend notwendig. Gemäß einer alternativen Ausführungsform, die in gestrichelten Linien angedeutet ist, könnte die Hüllwand durch die elastischen Druckelemente 10 derart vorgespannt sein und aus einem elastischen Material hergestellt sein, dass auch die verkürzte Seite der Hüllwand 10 im gespannten Zustand zwischen den einzelnen Ringen 9 verbleibt.
-
In den 4 und 5 sind Ausführungsbeispiele für besondere elastische Druckelemente 10 exemplarisch dargestellt. Ferner erkennt man, dass die Mittelpufferkupplung 1 beispielsweise teleskopartig einfahrbar ist, insbesondere entgegen der Kraft von Energieverzehrelementen, und beispielsweise eine Mittenrückstellung 21 aufweist, welche die Mittelpufferkupplung 1 in Richtung der Längsachse 2 ausrichtet, damit die Mittelpufferkupplung 1 ohne sonstige Kraftbeaufschlagung, beispielsweise durch Kurvenfahrten des Schienenfahrzeugs, die Nulllage entlang der Längsachse 2 einnimmt.
-
Im in der 4 schematisch dargestellten Zustand verschließt die Klappe 17 das vordere Ende der Hüllwand 7 und die Hüllwand 7 ist nach vorne über das freie Ende 6 der Mittelpufferkupplung 1 hinaus ausgefahren. In der 5 hingegen ist ein Zustand gezeigt, bei welchem die Hüllwand 7 aktiv in Richtung der Längsachse 2 verkürzt wurde, sodass das freie Ende 6 der Mittelpufferkupplung 1 bündig mit dem vorderen Ende der Hüllwand 7 abschließt oder aus der Hüllwand 7 herausragt.
-
Das aktive Verkürzen der Hüllwand 7 erfolgt durch Druckbeaufschlagen eines Kolbenraumes 16 in einem Kolbenzylinder 11, beziehungsweise durch Druckbeaufschlagen mehrerer Kolbenräume 16 verschiedener oder aller Kolbenzylinder 11. Jeder Kolbenzylinder 11 bildet ein entsprechendes elastisches Druckelement 10 aus und weist neben dem Kolbenraum 16 im exemplarisch gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Kolben 13 und zwei aus dem Gehäuse 12 herausragende Kolbenstangen 14 auf. Der Kolbenzylinder 11 ist in der 4 nochmals vergrößert dargestellt.
-
Die beiden Kolben 13 sind entgegen der Kraft eines Federspeichers 15 durch die Druckbeaufschlagung des Kolbenraumes 16 aufeinander zu beweglich, sodass die Kolbenstangen 14 in das Gehäuse 12 eingefahren werden und damit das elastische Druckelement 10 in Richtung der Längsachse 2 verkürzt wird, insbesondere ohne seine elastisch ausfedernde Vorspannkraft, welche die Ringe 9 auseinanderfährt, um die Hüllwand 7 zu spannen, zu verlieren.
-
Selbstverständlich sind andere Ausgestaltungen als in der Vergrößerung in der 4 gezeigt vorstellbar.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Mittelpufferkupplung
- 2
- Längsachse
- 3
- Anschlussende
- 4
- Kontaktfläche
- 5
- Kontaktelement
- 6
- freies Ende
- 7
- Hüllwand
- 8
- Tragstruktur
- 9
- Ring
- 10
- Druckelement
- 11
- Kolbenzylinder
- 12
- Gehäuse
- 13
- Kolben
- 14
- Kolbenstange
- 15
- Federspeicher
- 16
- Kolbenraum
- 17
- Klappe
- 18
- Schienenfahrzeugbug
- 19
- Fahrzeugwagenkasten
- 20
- Schienenfahrzeugbugnase
- 21
- Mittenrückstellung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- WO 2018/065139 A1 [0003, 0011]
