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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gelenkanordnung gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruches 1.
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Demgemäß betrifft die Erfindung insbesondere eine Gelenkanordnung zum gelenkigen Verbinden von zwei benachbarten Wagenkästen eines spurgeführten Fahrzeuges, wobei die Gelenkanordnung einen ersten Gelenkarm sowie einen zweiten Gelenkarm aufweist, welche mit Hilfe eines Gelenklagers in einer Gelenkebene gelenkig verbunden sind. Das Gelenklager weist insbesondere einen Gelenkzapfen auf, welcher eine für die Gelenkanordnung gemeinsame Schwenkachse bildet. Dieser Gelenkzapfen ist vorzugsweise beidseitig über Lagerschalen der Gelenkanordnung abgestützt. Der erste Gelenkarm weist einen wagenkastenseitigen, beispielsweise mit einer Grundplatte eines ersten Wagenkastens verbundenen oder verbindbaren Endbereich, und einen gegenüberliegenden stirnseitigen Endbereich mit einem ersten Gelenkkopf auf, während der zweite Gelenkarm einen wagenkastenseitigen, beispielsweise mit einer Grundplatte eines zweiten Wagenkastens verbundenen oder verbindbaren Endbereich und einem gegenüberliegenden stirnseitigen Endbereich mit einem zum ersten Gelenkkopf zumindest bereichsweise komplementär ausgebildeten zweiten Gelenkkopf auf.
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Aus der Schienenfahrzeugtechnik ist eine Vielzahl derartiger Gelenkanordnungen zum gelenkigen Verbinden von Wagenkästen eines mehrgliedrigen Fahrzeuges, insbesondere Schienenfahrzeuges, bekannt. Derartige oftmals als sogenannte Sphärolastikgelenke ausgebildete Gelenkverbindungen nehmen die bei der Fahrt des mehrgliedrigen Schienenfahrzeuges zwischen den benachbarten Wagenkästen auftretenden Längskräfte, Querkräfte und vertikalen Kräfte auf.
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Bei der fahrdynamischen Auslegung einer Gelenkanordnung ist allerdings neben den im Betrieb auftretenden Belastungen auch das Crashverhalten zu berücksichtigen. Hierbei ist zu beachten, dass das im Gelenklager üblicherweise vorgesehene (integrierte) Energieverzehrelement ein regenerativ ausgebildetes Energieverzehrelement, insbesondere Elastomer-Element, ist, welches lediglich zum Abdämpfen der im normalen Fahrbetrieb über die Gelenkverbindung übertragenen Zug- und Stoßkräfte dient. Es ist bekannt, dass dieses regenerativ ausgebildete Energieverzehrelement Kräfte bis zu einer definierten Größe aufnimmt und die darüber hinaus gehenden Kräfte ungedämpft in das Fahrzeuguntergestell bzw. in den mit der Gelenkanordnung verbundenen Wagenkasten weiterleitet.
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Dadurch werden zwar Zug- und Stoßkräfte, welche während des normalen Fahrbetriebes zwischen den einzelnen Wagenkästen auftreten, in dieser regenerativen Stoßsicherung absorbiert. Bei Überschreiten der Betriebslast aber, etwa beim Aufprall des Fahrzeuges auf ein Hindernis oder bei einem abrupten Abbremsen des Fahrzeuges, reicht dieses üblicherweise im Gelenklager integrierte Energieverzehrelement nicht mehr für einen Verzehr der insgesamt anfallenden Energie aus.
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Deshalb sind in einem Crashfall weitere Stoßsicherungen, insbesondere in Gestalt von destruktiv ausgebildeten Energieverzehrelementen, in das Energieverzehrkonzept des Gesamtfahrzeuges einzubinden, so dass die anfallende Stoßenergie direkt in der Gelenkanordnung oder im Fahrzeuguntergestell aufgenommen werden kann. Ansonsten nämlich würde der Fahrzeugkasten extremen Belastungen ausgesetzt und unter Umständen beschädigt oder gar zerstört werden. Bei Schienenfahrzeugen läuft in solch einem Fall der Wagenkasten Gefahr zu entgleisen.
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Mit dem Ziel, das Fahrzeuguntergestell gegen Beschädigungen bei starken Auffahrstößen zu schützen, kommt häufig ein destruktiv ausgebildetes Energieverzehrelement zum Einsatz, welches beispielsweise derart ausgelegt ist, dass es erst nach Ausschöpfung des Arbeitsverzehrs des beispielsweise im Gelenklager vorgesehenen, regenerativ ausgebildeten Energieverzehrelements anspricht und die durch den Kraftfluss über das Energieverzehrelement übertragene Energie zumindest teilweise absorbiert und somit abbaut. Als destruktiv ausgebildete Energieverzehrelemente kommen beispielsweise Verformungsrohre in Frage, bei denen in destruktiver Weise durch eine definierte Verformung (plastische Verformung) von zumindest einem Abschnitt des Verformungsrohres die Stoßenergie in Verformungsarbeit und Wärme umgewandelt wird.
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Ein Energieverzehrelement, welches auf dem Prinzip eines Verformungsrohres basiert, zeichnet sich dadurch aus, dass es eine definierte Ansprechkraft ohne Kraftspitzen aufweist. Selbstverständlich sind aus dem Stand der Technik auch Lösungen bekannt, bei welchen zum Schutz des Fahrzeuguntergestells, und insbesondere zum Schutz vor Beschädigungen bei starken Auffahrstößen, auch regenerativ ausgebildete Energieverzehrelemente eingesetzt werden. Ein Beispiel hierfür sind gashydraulische Puffer mit einer regenerativen bzw. selbstrestaurierenden Arbeitsweise. Energieverzehrelemente, die auf einer gashydraulischen Arbeitsweise basieren, haben allerdings im Vergleich zu einem Verformungsrohr in der Regel eine geringere Ansprechkraft und Vorspannung und reagieren insbesondere geschwindigkeitsabhängig.
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Neben Energieverzehrelementen, die auf einer gashydraulischen Arbeitsweise basieren, sind auch Energieverzehrelemente bekannt, die nach einer hydrostatischen Arbeitsweise funktionieren und die ebenso regenerativ (selbstrestaurierend) wirken. Hydrostatisch arbeitende Energieverzehrelemente haben im Gegensatz zu gashydraulisch arbeitenden Energieverzehrelementen eine hohe Ansprechkraft und Vorspannung.
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Aus dem Stand der Technik sind beispielsweise Gelenkanordnungen bekannt, bei welchen in zumindest einem der Gelenkarme ein Verformungsrohr integriert ist, welches die Funktion eines destruktiven Energieverzehrelements übernimmt. Ein Gelenkarm mit einem darin integrierten Verformungsrohr ist somit als eine funktionelle Kraftübertragungseinheit zu verstehen, wobei der Gelenkarm dabei aus einem ersten Kraftübertragungselement in Gestalt des Verformungsrohres und einem zweiten Kraftübertragungselement in Gestalt eines am stirnseitigen Endbereich des Gelenkarmes vorgesehenen Gelenkkopfes ausgebildet ist. Beide Bauteile sind derart kraftschlüssig miteinander verbunden, dass Zug- und Stoßkräfte in Längsrichtung der Gelenkanordnung übertragbar sind.
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Üblicherweise bildet dabei das destruktiv ausgebildete Energieverzehrelement den wagenkastenseitigen Abschnitt des Gelenkarmes, während der stirnseitige Endabschnitt des Gelenkarmes dem Gelenkkopf entspricht.
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Grundsätzlich kann der wagenkastenseitige Endabschnitt des Gelenkarmes mit einer Grundplatte oder dergleichen mit dem Wagenkastens verbunden sein, in welche die von den Gelenkarmen der Gelenkanordnung übertragenen Kräfte eingeleitet werden bzw. von welcher die von den Gelenkarmen der Gelenkanordnung zu übertragenen Kräfte vom Wagenkasten zu den zugehörigen Gelenkarmen eingeleitet werden.
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Andererseits ist der Gelenkkopf am stirnseitigen Endabschnitt des ersten Gelenkarmes einer Gelenkanordnung allgemein mit einem entsprechend komplementär hierzu, am stirnseitigen Endabschnitt des zweiten Gelenkarmes der Gelenkanordnung ausgebildeten Gelenkkopf in Eingriff bringbar.
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Bei der Übertragung von Zug- und Stoßkräften läuft der Kraftfluss von dem ersten Wagenkasten über das gegebenenfalls im ersten Gelenkarm integrierte, vorzugsweise destruktiv ausgebildete Energieverzehrelement, den ersten Gelenkkopf zum zweiten Gelenkarm, welcher dem benachbarten zweiten Wagenkasten zugeordnet ist.
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Der zweite Gelenkarm kann entweder ebenfalls mit einem destruktiv ausgebildeten Energieverzehrelement ausgerüstet sein. Denkbar allerdings wäre es auch, dass der zweite Gelenkarm lediglich an seinem stirnseitigen Endabschnitt einen Gelenkkopf aufweist, während der wagenkastenseitige Endabschnitt direkt beispielsweise mit der Grundplatte des zweiten Wagenkastens im Wesentlichen starr verbunden ist.
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1 zeigt ein Beispiel einer aus dem Stand der Technik bekannten, gattungsgemäßen Gelenkanordnung mit einem ersten und einem zweiten Gelenkarm 10, 20. Am stirnseitigen Endbereich 12 des ersten Gelenkarms 10 ist als erster Gelenkkopf 15 eine Gelenkgabel vorgesehen. In Richtung des ersten Wagenkastens geht diese Gelenkgabel in den ersten Gelenkarm 10 über, der sich durch die an der Stirnseite des (nicht dargestellten) ersten Wagenkastens fest angebrachte (angeflanschte) Grundplatte 2 erstreckt.
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Der Aufbau des zweiten Gelenkarms 20 ist hinsichtlich der Gelenkebene spiegelsymmetrisch zum Aufbau des ersten Gelenkarms (10) ausgeführt. Die Gelenkebene ist die Vertikalebene, die durch die mit dem Gelenkzapfen 31 definierte, für die Gelenkanordnung gemeinsame Schwenkachse Z läuft.
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Bei der Übertragung von Zug- und Stoßkräften durch die aus dem Stand der Technik bekannte und in 1 dargestellte Gelenkanordnung läuft im normalen Fahrbetrieb der Kraftfluss vom ersten zum zweiten Wagenkasten über die Grundplatte 2, die Gelenkgabel 15 zum Gelenkzapfen 31 und zum im Gelenklager integrierten, regenerativ ausgebildeten Energieverzehrelement (Sphärolastiklager), welches in 1 nicht explizit dargestellt ist.
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Anschließend läuft der Kraftfluss weiter vom Gelenklager bzw. Gelenkzapfen 31 zum als Gelenkauge ausgebildeten zweiten Gelenkkopf 25 am stirnseitigen Endbereich 22 des zweiten Gelenkarms 20 und schließlich zur Grundplatte 4.
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Die in 1 schematisch dargestellte und aus dem Stand der Technik bekannte Gelenkanordnung weist ferner ein Mitnehmerelement 50 auf, wobei ein erster Endbereich des Mitnehmerelements 50 in Wirkverbindung mit einem (in 1 nicht gezeigten) unterhalb der Gelenkanordnung anzuordnenden Fahrwerk, insbesondere Drehgestell, bringbar ist. Der dem ersten Endbereich des Mitnehmerelements 50 gegenüberliegende zweite Endbereich ist über beidseitige Lagerschalen mit dem als Gelenkgabel 15 ausgeführten ersten Gelenkkopf 15 verbunden.
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Ausgehend von einer Gelenkanordnung gemäß 1 liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, diese Gelenkanordnung derart weiterzubilden bzw. zu optimieren, dass die Dauer-Festigkeit der Gelenkanordnung insbesondere auch beim Einleiten von hohen Lasten in ein unterhalb der Gelenkanordnung angeordnetes Fahrwerk, insbesondere Drehgestell, verbessert wird. Gleichzeitig soll eine möglichst kompakte Bauform der Gelenkanordnung sichergestellt sein.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruches 1 gelöst, wobei vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Gelenkanordnung in den jeweiligen abhängigen Patentansprüchen angegeben sind.
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Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung insbesondere eine Gelenkanordnung zum gelenkigen Verbinden von zwei benachbarten Wagenkästen eines spurgeführten Fahrzeuges, insbesondere Schienenfahrzeuges, wobei die Gelenkanordnung einen ersten Gelenkarm, einen zweiten Gelenkarm sowie ein Gelenklager mit einem Gelenkzapfen zum gelenkigen Verbinden der beiden Gelenkarme in einer Gelenkebene aufweist. Der erste Gelenkarm weist einen im Hinblick auf einen ersten Wagenkasten des mehrgliedrigen Fahrzeuges wagenkastenseitigen Endbereich und einen entsprechend gegenüberliegenden stirnseitigen Endbereich mit einem ersten Gelenkkopf auf. In gleicher Weise weist der zweite Gelenkarm einen im Hinblick auf einen zweiten Wagenkasten des mehrgliedrigen Fahrzeuges wagenkastenseitigen Endbereich und einen entsprechend gegenüberliegenden stirnseitigen Endbereich mit einem zweiten Gelenkkopf auf, welcher im Hinblick auf den ersten Gelenkkopf zumindest bereichsweise komplementär ausgebildet ist. Der Gelenkzapfen des Gelenklagers, der zum gelenkigen Verbinden des ersten und zweiten Gelenkkopfes in der Gelenkebene dient, definiert dabei eine für die Gelenkanordnung gemeinsame Schwenkachse.
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Um zu erreichen, dass die Gelenkanordnung auch dann, wenn hohe Lasten von der Gelenkanordnung auf ein unterhalb der Gelenkanordnung angeordnetes Fahrwerk, insbesondere Drehgestell, zu übertragen sind, die Gelenkanordnung möglichst verschleißfrei oder zumindest verschleißarm arbeitet, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der erste Gelenkkopf der Gelenkanordnung als Gelenkgabel und der zweite Gelenkkopf als ein zumindest bereichsweise von der Gelenkgabel aufgenommenes Gelenkauge ausgeführt ist, wobei der zweite als Gelenkauge ausgeführte Gelenkkopf einen Drehgestellzapfen aufweist.
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Der Drehgestellzapfen ist ausgebildet, zumindest bereichsweise in einer Zapfenaufnahme eines Drehgestells oder eines anderen unterhalb der Gelenkanordnung anzuordnenden Fahrwerks derart aufnehmbar zu sein, dass der Drehgestellzapfen relativ zu der Zapfenaufnahme des Drehgestells bzw. des Fahrwerks verdrehbar ist.
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Der Drehgestellzapfen des zweiten, als Gelenkauge ausgeführten Gelenkkopfes ist ferner ausgebildet, insbesondere auch hohe Lasten von dem ersten und zweiten Gelenkarm der Gelenkanordnung über das Gelenklager und den Drehgestellzapfen direkt in das Drehgestell bzw. in eine Tragstruktur des Drehgestells/Fahrwerks einzuleiten.
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Die mit der erfindungsgemäßen Lösung erzielbaren Vorteile liegen auf der Hand: indem - im Unterschied zu der zuvor beschriebenen und aus dem Stand der Technik allgemein bekannten Lösung - der als Gelenkauge ausgeführte Gelenkkopf einen Drehgestellzapfen aufweist, um in die Gelenkanordnung eingeleitete Lasten auf ein unterhalb der Gelenkanordnung anzuordnendes Fahrwerk, insbesondere Drehgestell, zu übertragen, kann ein optimierter Kraftfluss durch die Gelenkanordnung sichergestellt werden. Insbesondere ist sichergestellt, dass der Lastpfad direkt von dem als Gelenkauge ausgeführten (zweiten) Gelenkkopf in den Drehgestellzapfen und von dort in das Drehgestell bzw. die Tragstruktur des Drehgestells/Fahrwerks verläuft. Der Lastpfad läuft insbesondere nicht mehr über Lagerschalen der Gelenkanordnung, so dass bei der vorliegenden Erfindung im Betrieb der Gelenkanordnung diese Komponenten geschont werden. Darüber hinaus ist als ein weiterer nicht zu vernachlässigender Vorteil zu nennen, dass die erfindungsgemäße Gelenkanordnung einen besonders kompakten Aufbau aufweist und somit keinen zusätzlichen Bauraum erfordert.
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In bevorzugten Realisierungen der erfindungsgemäßen Gelenkanordnung ist vorgesehen, dass der zweite Gelenkkopf und der Drehgestellzapfen zusammen als ein einstückiges und insbesondere monolithisch ausgebildetes Bauteil ausgeführt sind. In diesem Zusammenhang bietet es sich beispielsweise an, dass das den zweiten Gelenkkopf und den Drehgestellzapfen ausbildende Bauteil als Metall-Gussteil, insbesondere Aluminium-Gussteil ausgeführt ist. Alternativ hierzu ist es aber auch möglich, dieses Bauteil als Schmiedeteil auszuführen, was weitere Vorteile im Hinblick auf die Festigkeit des Bauteils mit sich bringt.
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Gemäß Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Gelenkanordnung ist insbesondere vorgesehen, dass sich der Drehgestellzapfen in eine Richtung senkrecht oder zumindest im Wesentlichen senkrecht zu der von dem Gelenkzapfen gebildeten Schwenkachse erstreckt. Auf diese Weise ist eine direkte Einleitung von Lasten in ein unterhalb der Gelenkanordnung anzuordnendes Drehgestell bzw. in eine entsprechende Tragstruktur des Drehgestells realisierbar.
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Um zu erreichen, dass die in die Gelenkanordnung eingeleiteten Kräfte und Momente direkt über den Drehgestellzapfen in ein unterhalb der Gelenkanordnung anzuordnendes Fahrwerk (beispielsweise Drehgestell) einleitbar sind, ist insbesondere vorgesehen, dass der als Gelenkauge ausgeführte zweite Gelenkkopf eine insbesondere im Wesentlichen längs der gemeinsamen Schwenkachse ausgebildete Durchgangsöffnung aufweist, in welche zumindest bereichsweise der Gelenkzapfen aufnehmbar ist, wobei eine von dem Drehgestellzapfen definierte Längserstreckungs- und/oder Rotationsachse durch den von der Durchgangsöffnung definierten Aufnahmebereich für den Gelenkzapfen läuft.
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Diese Ausführungsform ermöglicht es, dass ein Kraftfluss von dem als Gelenkauge ausgeführten zweiten Gelenkkopf ohne Umlenkung direkt von dem Gelenkauge in den Drehgestellzapfen läuft.
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Das Gelenklager der Gelenkanordnung kann entsprechende Lagerschalen zum insbesondere beidseitigen Abstützen des Gelenkzapfens aufweisen, wobei die Lagerschalen vorzugsweise lösbar mit dem ersten Gelenkkopf, welcher als Gelenkgabel ausgeführt ist, verbunden sind.
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Vorzugsweise sind die Lagerschalen jeweils mehrteilig aufgebaut und weisen einen oberen Lagerschalenbereich auf, der mit einem unteren Lagerschalenbereich vorzugsweise lösbar verbunden ist. Durch diesen mehrteiligen Aufbau der Lagerschalen ist es möglich, die Gelenkarme der Gelenkanordnung miteinander in einer vertikalen Richtung zu verbinden, was den Zusammenbau der erfindungsgemäßen Gelenkanordnung vereinfacht.
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Um die Verschleißanfälligkeit der Gelenkanordnung weiter zu minimieren, ist gemäß Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Lösung vorgesehen, dass die Gelenkanordnung eine Energieverzehreinrichtung aufweist, welche in der mit den beiden Gelenkarmen und dem Gelenklager gebildeten Gelenkverbindung integriert ist, und welche zum Abdämpfen der beim normalen Fahrbetrieb über die Gelenkanordnung übertragenen Zug- und Stoßkräfte ein vorzugsweise im Gelenklager vorgesehenes, regenerativ ausgebildetes Energieverzehrelement, insbesondere Elastomer-Element, aufweist.
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In einer besonders bevorzugten Weiterentwicklung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass die Energieverzehreinrichtung der Gelenkanordnung ein destruktiv ausgebildetes Energieverzehrelement, insbesondere ein Verformungsrohr oder dergleichen, aufweist, welches beispielsweise im zweiten Gelenkarm derart integriert ist, dass der Kraftfluss der im normalen Fahrbetrieb auftretenden und von der Gelenkanordnung zu übertragenden Zug- und Stoßkräfte von dem ersten Wagenkasten über den ersten Gelenkarm, das Gelenklager mit dem Gelenkzapfen, den zweiten Gelenkarm und das im zweiten Gelenkarm integrierte, vorzugsweise destruktiv ausgebildete Energieverzehrelement zum zweiten Wagenkasten und umgekehrt läuft.
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Zusätzlich oder alternativ zu der zuletzt genannten Ausführungsform, bei welcher im zweiten Gelenkarm ein destruktiv ausgebildetes Energieverzehrelement integriert ist, ist es gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung denkbar, dass die Energieverzehreinrichtung der Genlenkanordnung ein destruktiv ausgebildetes Energieverzehrelement, insbesondere ein Verformungsrohr oder dergleichen, aufweist, welches im ersten Gelenkarm derart integriert ist, dass der Kraftfluss der im normalen Fahrbetrieb auftretenden und von der Gelenkanordnung zu übertragenden Zug- und Stoßkräfte von dem ersten Wagenkasten über den ersten Gelenkarm und das im ersten Gelenkarm integrierte, vorzugsweise destruktiv ausgebildete Energieverzehrelement, das Gelenklager mit dem Gelenkzapfen und über den zweiten Gelenkarm (und dem gegebenenfalls im zweiten Gelenkarm vorgesehenen, vorzugsweise destruktiv ausgebildeten Energieverzehrelement) zum zweiten Wagenkasten und umgekehrt läuft.
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Im Folgenden wird eine exemplarische Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gelenkanordnung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben.
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Es zeigen:
- 1 eine aus dem Stand der Technik bekannte Gelenkanordnung im normalen Fahrbetrieb;
- 2 schematisch und in einer isometrischen Ansicht eine exemplarische Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gelenkanordnung;
- 3 schematisch und in einer isometrischen Explosionsansicht die exemplarische Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gelenkanordnung gemäß 2;
- 4 schematisch und in einer Längsschnitt Ansicht die exemplarische Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gelenkanordnung gemäß 2; und
- 5 schematische und in einer isometrischen Ansicht der als Gelenkauge ausgebildete zweite Gelenkarm der exemplarischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gelenkanordnung gemäß 2.
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1 zeigt eine aus dem Stand der Technik bekannte Gelenkanordnung mit einem ersten Gelenkarm 10 und einem zweiten Gelenkarm 20. Die Gelenkanordnung weist ein Mitnehmerelement 50 auf, wobei ein erster Endbereich des Mitnehmerelements 50 in Wirkverbindung mit einem (in 1 nicht gezeigten) unterhalb der Gelenkanordnung anzuordnenden Fahrwerk, insbesondere Drehgestell, bringbar ist. Der dem ersten Endbereich des Mitnehmerelements 50 gegenüberliegende zweite Endbereich ist über die beidseitigen Lagerschalen der Gelenkanordnung mit dem als Gelenkgabel ausgeführten ersten Gelenkarm 10 verbunden.
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In 1 ist schematisch der Lastpfad L eingezeichnet, über den im normalen Fahrbetrieb von der Gelenkanordnung zu übertragene Zug- und Stoßkräfte verlaufen. Im Einzelnen verläuft der Lastpfad L von dem ersten Gelenkarm 10 über ein unteres Lagerschalenelement in das Mitnehmerelement 50.
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Darstellungen in 2 bis 5 eine exemplarische Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gelenkanordnung beschrieben.
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Die exemplarische Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gelenkanordnung 1 weist - wie auch die in 1 gezeigte, aus dem Stand der Technik bekannte Gelenkanordnung - einen ersten Gelenkarm 10 sowie einen zweiten Gelenkarm 20 auf. Ein wagenkastenseitiger Endbereich des ersten Gelenkarms 10 ist mit einer Grundplatte 2 verbunden, während ein dem wagenkastenseitigen Endbereich des Gelenkarmes 10 gegenüberliegender stirnseitiger Endbereich des ersten Gelenkarms 10 mit einem ersten Gelenkkopf 15 versehen ist.
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In gleicher Weise weist der zweite Gelenkarm 20 einen wagenkastenseitigen, mit einer Grundplatte 4 verbundenen Endbereich sowie einen gegenüberliegenden stirnseitigen Endbereich mit einem zum ersten Gelenkkopf 15 zumindest bereichsweise komplementär ausgebildeten zweiten Gelenkkopf 25 auf.
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Bei der in den Zeichnungen gezeigten exemplarischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gelenkanordnung 1 ist der erste Gelenkkopf 15 des ersten Gelenkarms 10 als Gelenkgabel und der zweite Gelenkkopf 25 des zweiten Gelenkarms 20 als Gelenkauge ausgeführt.
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Der erste Gelenkkopf 15 des ersten Gelenkarms 10 und der zweite Gelenkkopf 25 des zweiten Gelenkarms 20 sind über ein Gelenklager 3 gelenkig miteinander verbunden.
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Hierzu weist das Gelenklager 3 einen Gelenkzapfen 31 auf, welcher die für die Gelenkanordnung 1 gemeinsame Schwenkachse definiert. Das Gelenklager 3 weist ferner beidseitig der Gelenkköpfe 15, 25 Lagerschalen 7 auf, um beidseitig den Gelenkzapfen 31 des Gelenklagers 3 abzustützen.
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Wie es insbesondere der schematischen Schnittansicht in 4 entnommen werden kann, zeichnet sich die Gelenkanordnung 1 der vorliegenden Erfindung dadurch aus, dass der als Gelenkauge ausgeführte zweite Gelenkkopf 25 einen Drehgestellzapfen 5 aufweist. Das Anbringen des Drehgestellzapfens 5 an das Gelenkauge hat den entscheidenden Vorteil, dass die über den Drehgestellzapfen 5 in ein unterhalb der Gelenkanordnung 1 anzuordnendes Fahrwerk, insbesondere Drehgestell, einzuleitenden Momente über das Gelenkauge geleitet werden, welches ein höheres Widerstandsmoment aufweist, als das bei einer Gelenkgabel möglich wäre, und zwar bei gleichem Bauraum.
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Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass der zweite Gelenkkopf 25 und der Drehgestellzapfen 5 zusammen als ein einstückiges und insbesondere monolithisch ausgebildetes Bauteil ausgeführt sind.
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Denkbar in diesem Zusammenhang ist es, dass das den zweiten Gelenkkopf 25 und den Drehgestellzapfen 5 ausbildende Bauteil als Metall-Gussteil, insbesondere Aluminium-Gussteil ausgeführt ist. Besonders bevorzugt wird das Bauteil jedoch als Schmiedeteil aus Metall ausgeführt, welches weitere Vorteile für die Festigkeit des Bauteils mit sich bringt.
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Der schematischen Schnittansicht in 4 ist zu entnehmen, dass sich der Drehgestellzapfen 5 in eine Richtung senkrecht oder zumindest im Wesentlichen senkrecht zu der von dem Gelenkzapfen 31 gebildeten Schwenkachse erstreckt.
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Ferner ist der Schnittansicht gemäß 4 zu entnehmen, dass der als Gelenkauge ausgeführte zweite Gelenkkopf 25 eine insbesondere im Wesentlichen längs der gemeinsamen Schwenkachse ausgebildete Durchgangsöffnung aufweist, in welche zumindest bereichsweise der Gelenkzapfen 31 (und ein dem Gelenkzapfen 31 umgebendes Elastomer-Element 6) aufnehmbar ist.
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Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass eine von dem Drehgestellzapfen 5 definierte Längserstreckungs- und/oder Rotationsachse durch den von der Durchgangsöffnung definierten Aufnahmebereich für den Gelenkzapfen 31 läuft und insbesondere vorzugsweise genau mittig durch diesen von der Durchgangsöffnung definierten Bereich verläuft, um eine möglichst direkte Krafteinleitung von dem Gelenkauge in den Drehgestellzapfen 5 und in ein unterhalb der Gelenkanordnung 1 anzuordnendes Drehgestell zu ermöglichen.
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Durch diese Lastverteilung kann die Festigkeit der erfindungsgemäßen Gelenkanordnung 1 noch weiter optimiert werden.
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Wie es insbesondere der schematischen Explosionsdarstellung in 3 entnommen werden kann, ist bei der exemplarischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gelenkanordnung 1 der als Gelenkgabel ausgeführte erste Gelenkkopf 15 des ersten Gelenkarms 10 ausgebildet, zumindest bereichsweise den als Gelenkauge ausgeführten zweiten Gelenkkopf 25 des zweiten Gelenkarms 20 aufzunehmen. Dabei sind ferner beidseitig Lagerschalen 7 für das Gelenklager 3 zumindest bereichsweise zwischen der Gelenkgabel und dem Gelenkauge angeordnet.
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Insbesondere sind die Lagerschalen 7 jeweils mehrteilig aufgebaut und weisen einen oberen Lagerschalenbereich auf, der mit einem unteren Lagerschalenbereich vorzugsweise lösbar verbunden ist. Auf diese Weise kann der erste Gelenkarm 15 mit dem zweiten Gelenkarm 20 in einer vertikalen Richtung montiert werden.
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Der Gelenkzapfen 31 des Gelenklagers 3 ist als ein horizontal verlaufender und sich senkrecht zur Längsrichtung der Gelenkanordnung 1 erstreckender Bolzen ausgeführt.
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Der Schnittansicht in 4 kann entnommen werden, dass in der mit den beiden Gelenkarmen 15, 25 und dem Gelenklager 3 gebildeten Gelenkverbindung eine Energieverzehreinrichtung (= Elastomer-Element 6) integriert ist, welche zum Abdämpfen der im normalen Fahrbetrieb über die Gelenkanordnung 1 übertragenen Zug- und Stoßkräfte dient. Hierzu ist ein vorzugsweise im Gelenklager 3 vorgesehenes, regenerativ ausgebildetes Energieverzehrelement (= Elastomer-Element 6) in dem Gelenklager 3 und insbesondere in der in dem Gelenkauge des zweiten Gelenkarms 20 vorgesehenen Durchgangsöffnung integriert. Dieses Energieverzehrelement ist vorzugsweise ein Elastomer-Element.
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Darüber hinaus kann die Gelenkanordnung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung weitere Energieverzehreinrichtungen in Gestalt von destruktiv ausgebildeten Energieverzehrelementen aufweisen, welche beispielsweise im ersten oder zweiten Gelenkarm 10, 20 derart integriert sind, dass der Kraftfluss der im normalen Fahrbetrieb auftretenden und von der Gelenkanordnung 1 zu übertragenen Zug-und Stoßkräfte über die Gelenkarme 10, 20, das Gelenklager 3, den Gelenkzapfen 31 und die in den entsprechenden Gelenkarmen 10, 20 integrierten Energieverzehrelementen läuft.
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Die Erfindung ist nicht auf die in den Zeichnungen exemplarisch dargestellte Ausführungsform beschränkt, sondern ergibt sich aus einer Zusammenschau sämtlicher hierin offenbarter Merkmale.
