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Die Erfindung betrifft eine Halterungsschnittstelle zur Anbringung von tragenden Komponenten an einem Puffer eines Schienenfahrzeugs, insbesondere von Aufstiegen, Tritten, Griffen und/oder Ständen, bevorzugt im Bugbereich. Insbesondere umfasst die Erfindung ein Puffersystem, z.B. eine Stoßeinrichtung aus Crashelement und Mittelflanschpuffer, mit einer solchen Halterungsschnittstelle, z.B. einem variablen Zusatzflansch für weitere Anbauten oder zur Befestigung eines Aufstiegs an einem Crashelement, insbesondere mit Abrissfunktion.
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Für verschiedene Anwendungsfälle ist es notwendig, neben den obligatorischen Interoperabilitätskomponenten auch weitere Anbauten im Bugbereich von Schienenfahrzeugen zu montieren. Beispielsweise sollten Möglichkeiten geschaffen werden, die den Zugang zur Außenausrüstung eines Fahrzeugs wie zum Beispiel zu Frontscheiben und Scheibenwischern sowie den Wechsel der Fahrzeugseite oder einen sicheren Stand ermöglichen, z.B. Aufstiege, Tritte, Griffe oder Rangiererstände.
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Üblicherweise liegen die betreffenden Schnittstellen zur Montage der Buganordnung an der Frontplatte des Untergestells des Schienenfahrzeugs. Beispielsweise wurden bisher nach vorn auskragende Halterkonstruktionen an der Frontplatte befestigt, welche jedoch den Nachteil haben, dass sie einen großen Platzbedarf benötigen bzw. aufweisen. Im Hinblick auf Stände, Aufstiege, Griffe oder Tritte kommt zudem hinzu, dass deren Befestigungen so dimensioniert sein müssen, dass diese sich bei Benutzung nicht plastisch und nur in geringem Maße elastisch verformen.
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Die Befestigung von Ständen, Aufstiegen, Griffen oder Tritten erfolgt meistens einseitig auf einer Wagenkastenseite. Je nach erforderlicher Trittbreite bzw. -tiefe müssen die Befestigungen dann entsprechend massiv dimensioniert werden, um eine geringe elastische Verformung sicherzustellen. Eine massive und auskragende Befestigung führt zu erhöhtem Gewicht und ggf. aufgrund schlechter Zugänglichkeit zu erhöhtem Montageaufwand, was von Nachteil ist. Je nach Fahrzeugkonzept ergibt sich ein zusätzlicher Montageaufwand für Einstellarbeiten, um Fertigungstoleranzen zwischen den unterschiedlichen Anschraubpunkten auszugleichen.
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Im Front- bzw. Bugbereich von Schienenfahrzeugen werden heutzutage oftmals Komponenten für den irreversiblen Energieverzehr zwischen Wagenkasten und Puffer montiert. Der Energieverzehr erfolgt dabei in der Regel indem die Aufprallenergie mittels der oben erwähnten Crashelemente (auch als „Verformungselemente“ oder „Energieverzehrelemente“ bezeichnet) in Verformungsenergie umgewandelt wird. Diese Umwandlung geschieht im Unterschied zum Puffer durch eine irreversible Verformung der Crashelemente, die sich axial falten.
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Auch wenn im Stand der Technik zuweilen Halter, z.B. für Kupplergriffe, bekannt sind, die am Crashelement angeschweißt wurden, kann eine solche Anbringung nachteilhaft sein, da für eine optimale Funktion dieser Crashelemente eine freie und ungestörte Verformungsbewegung erforderlich ist, die im Grunde nicht durch Griffe, Aufstiege oder Tritte sowie deren Befestigungen beeinträchtigt werden darf.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative, komfortablere Halterungsschnittstelle zur Anbringung von Elementen im Bugbereich eines Schienenfahrzeugs anzugeben, mit der die oben beschriebenen Nachteile vermieden werden.
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Diese Aufgabe wird durch eine Halterungsschnittstelle nach Patentanspruch 1, ein Puffersystem nach Patentanspruch 8, sowie ein Schienenfahrzeug gemäß Patentanspruch 13 gelöst.
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Vorab sei zum besseren Verständnis des Folgenden angemerkt, dass bezüglich eines Puffers „hinten“ die Seite, betrifft, die bestimmungsgemäß einem Schienenfahrzeug zugewandt ist und „vorne“ die Seite des Puffertellers. Ist also etwas an der „Rückseite“ des Pufferflanschs angebracht, so bedeutet dies, dass es an der dem Pufferteller abgewandten Seite des Pufferflanschs angebracht ist und bei einer Anbringung des Puffers an einem Schienenfahrzeug zwischen Pufferflansch und Befestigungselement (z.B. Pufferbohle oder Crashelement) angeordnet wäre.
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Eine erfindungsgemäße Halterungsschnittstelle zur Anbringung von tragenden Komponenten an einem Puffer eines Schienenfahrzeugs umfasst einen Halterungskörper mit einem Komponenten-Befestigungsbereich und einen davon unterschiedlichen Anbringungsbereich.
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Der Halterungskörper der Halterungsschnittstelle, der im Grunde auch die Halterungsschnittstelle selbst darstellt, umfasst also zwei unterschiedliche Bereiche, von denen einer der Befestigung der tragenden Komponenten dient und der andere zur Anbringung der Halterungsschnittstelle an dem Puffer. Mit dem Begriff „tragende Komponenten“ sind dabei Bauteile gemeint, die an einem Ende eines Schienenfahrzeugs bestimmungsgemäß angebracht werden und eine Last tragen können, insbesondere Aufstiege, Tritte, Griffe, Stände oder Halterungen.
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Der Komponenten-Befestigungsbereich ist dazu mit Befestigungselementen und/oder Löchern zur Anbringung der betreffenden tragenden Komponenten für das Schienenfahrzeug ausgestattet. Befestigungselemente sind dabei bevorzugt Bolzen oder Schrauben, die bereits fest an dem Halterungskörper angebracht sind. Löcher sind bevorzugt bereits mit einem Gewinde versehen, so dass eine Komponente einfach am Halterungskörper angeschraubt werden können, ohne zwingend eine Mutter zu verwenden (wobei eine solche natürlich zur Sicherung zusätzlich verwendet werden kann).
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Der Anbringungsbereich ist so geformt, dass er (insbesondere an mindestens drei Befestigungspunkten) an der Rückseite eines Pufferflanschs mit Pufferschrauben (in der Regel handelsübliche Schrauben) befestigt werden kann, insbesondere mit vier Schrauben. Beispielsweise hat er dieselbe Form wie der Pufferflansch und weist an den entsprechenden Stellen Löcher auf wie der Pufferflansch, so dass er zusammen mit dem Pufferflansch mittels der Pufferschrauben befestigt werden kann.
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Gegebenenfalls kann der Anbringungsbereich eine Ausnehmung in der Mitte aufweisen, so dass er ein Puffergehäuse (d.h. eine Pufferhülse bzw. einen Pufferstößel) am Pufferflansch umfassen kann (z.B. vorteilhaft bei einem Mittelflanschpuffer).
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Ein Pufferflansch (oftmals auch als „Puffer(grund)platte“ bezeichnet) ist diejenige Platte, mit der ein Puffer bestimmungsgemäß an einem Schienenfahrzeug bzw. einem Crashelement befestigt wird. Die Befestigung des Pufferflanschs an der Pufferbohle eines Schienenfahrzeugs oder an einem Crashelement erfolgt durch eine Verschraubung der Komponenten mittels sogenannter „Pufferschrauben“. Diese Pufferschrauben sind wohlbekannt, es werden in der Regel handelsübliche Schrauben verwendet, und dienen zur sicheren Verbindung eines Puffers an einem Schienenfahrzeug (bzw. an einem Crashelement) .
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Es wird in der Regel zwischen Endflanschpuffern und Mittelflanschpuffern unterschieden. Endflansche sind am Ende einer Pufferhülse angebracht und Mittelflanschen auf ein Puffergehäuse, insbesondere dessen Pufferhülse, aufgeschoben und insbesondere im Bereich deren Mitte angebracht. Durch die Erfindung kann die bestehende Schnittstelle zwischen Crashelement oder Pufferbohle und Puffer genutzt werden, um weitere Schnittstellen für zusätzliche Anbauten zu generieren, aber auch der Puffer nach vorne verlängert werden.
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Ein erfindungsgemäßes Puffersystem umfasst einen Puffer, bevorzugt einen Mittelflanschpuffer, mit einem Pufferflansch und eine an diesen Pufferflansch mit Pufferschrauben angebrachte erfindungsgemäße Halterungsschnittstelle. Bevorzugt umfasst das Puffersystem zusätzlich ein Crashelement, welches an dem Pufferflansch mittels Pufferschrauben angebracht ist. Die Halterungsschnittstelle ist dabei bevorzugt zwischen Crashelement und Pufferflansch angebracht.
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Ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug umfasst ein erfindungsgemäßes Puffersystem. Das Schienenfahrzeug ist bevorzugt eine Lok, insbesondere für Rangierzwecke, oder ein Wagen.
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Die Erfindung hat den besonderen Vorteil, dass eine Schnittstelle zur Befestigung von Komponenten bzw. Anbauten an einem Schienenfahrzeug ermöglicht wird, welche weit in Längsrichtung des Fahrzeugs nach vorn reichen oder dort positioniert werden sollen. Durch eine entsprechende Gestaltung der Befestigungselemente ist zudem eine gewisse Variabilität gegeben, so dass eine Umbaubarkeit des Schienenfahrzeugs gegeben ist.
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Durch eine Umstellung des Befestigungskonzepts des Standes der Technik, von einer ausschließlichen Befestigung am Wagenkasten und ggf. am Frontend hin zu einer erfindungsgemäßen Befestigung an einem Pufferflansch bzw. an der pufferseitigen Seite eines Crashelements kann die Zugänglichkeit zu den Befestigungspunkten und damit der Montageaufwand reduziert werden, sowie ggf. aufgrund einer besseren Abstützung ein derart befestigtes Element weniger massiv ausgeführt und damit Gewicht reduziert werden. Das betreffende Element kann natürlich auch zusätzlich am Wagenkasten befestigt werden.
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Zudem kann durch eine günstigere Toleranzkette aufgrund einer verringerten Anzahl von toleranzbehafteten Komponenten innerhalb der Toleranzkette der Einstellaufwand und damit der Montageaufwand weiter verringert werden.
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Weitere Vorteile der Konstruktion sind, dass keine zusätzlichen Halter benötigt werden (außer ggf. den bereits bestehenden Befestigungsmöglichkeiten am Wagenkasten) und dass dadurch kein zusätzlicher Platzbedarf besteht. Die Anbindung der tragenden Komponenten erfolgt an ohnehin vorhandenen Komponenten, dem Puffer und ggf. dem Crashelement. Die Konstruktion der Halterungsschnittstelle kann dabei sehr einfach und dennoch äußerst variabel gehalten werden.
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Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, wobei die Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den Ansprüchen und Beschreibungsteilen zu einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein können und insbesondere auch einzelne Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele bzw. Varianten zu neuen Ausführungsbeispielen bzw. Varianten kombiniert werden können.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Halterungsschnittstelle hat der Anbringungsbereich dieselbe Form wie ein vorbestimmter Pufferflansch oder zumindest ein Teil dieses Pufferflanschs und kann zusammen mit dem Pufferflansch mittels vorbestimmten Pufferschrauben befestigt werden. Dies hat den Vorteil, dass eine einfache Montage und Demontage (z.B. für einen Austausch durch eine andere Halterungsschnittstelle) möglich ist. Eine lösbare Befestigung der Halterungsschnittstelle, z.B. mittels der Pufferschrauben, ist dazu sehr von Vorteil.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Halterungsschnittstelle weist der Anbringungsbereich eine Ausnehmung (z.B. ein Loch) auf, so dass er ein Puffergehäuse (d.h. Pufferhülse oder Pufferstößel) eines vorbestimmten Puffers umfassen kann. Damit ist eine einfache Anbringung der Halterungsschnittstelle an einem Puffer möglich, selbst wenn es sich um einen Mittelflanschpuffer handeln sollte. Der Anbringungsbereich entspricht dabei bevorzugt nur einem Teil der Fläche eines Pufferflanschs eines vorbestimmten Puffers und umfasst mindestens drei Löcher für die Pufferschrauben. Er weist bevorzugt eine Ausnehmung dort auf, wo sich an dem Pufferflansch ein Puffergehäuse befindet.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Halterungsschnittstelle ist der Anbringungsbereich relativ zum Komponenten-Befestigungsbereich abgewinkelt, bevorzugt rechtwinklig. Dies dient einer Anbringung eines Tritts, z.B. einer horizontalen Standfläche, z.B. eines Wartungsstandes.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Halterungsschnittstelle ist ein Befestigungselement ein Bolzen oder eine Schraube und fest im Komponenten-Befestigungsbereich an dem Halterungskörper angebracht. Alternativ oder zusätzlich ist ein Befestigungselement ein Loch im Komponenten-Befestigungsbereich, welches insbesondere mit einem Gewinde versehen ist.
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Eine bevorzugten Ausführungsform der Halterungsschnittstelle umfasst im Komponenten-Befestigungsbereich Befestigungselemente oder Löcher ausgelegt zur Anbringung weiterer Anbauten. Diese weiteren Anbauten sind bevorzugt ein Kupplergriff, ein Rangierertritt, ein Rangiererstand, ein Wartungsstand, ein Geländer und/oder eine Griffstange.
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Gemäß einer bevorzugten Halterungsschnittstelle ist der Halterungskörper so geformt, dass er zwischen dem Komponenten-Befestigungsbereich und dem Anbringungsbereich mindestens eine (strukturelle) Schwächung des Halterungskörpers aufweist. Diese Schwächung ist dabei so ausgestaltet, dass sich beim Wirken einer vorbestimmten Kraft auf die Schwächung der Komponenten-Befestigungsbereich von dem Anbringungsbereich trennt. Die Schwächung ist dabei bevorzugt eine Sollbruchstelle, insbesondere in Form einer Perforation oder eines Abscherelements. Dies hat den Vorteil, dass sich bei einem Unfall Komponenten gezielt voneinander trennen lassen. Beispielsweise sollte stets eine ungestörte Verformungsbewegung eines Crashelements sichergestellt sein. Dazu sollte die Befestigung von tragenden Komponenten, z.B. von Griffen oder Tritten, an der pufferseitigen Seite des Crashelements bei einem Unfall versagen. Dies wird durch besagte Schwächung erreicht, die z.B. eine gezielte Schwächung der tragenden Querschnittsfläche des Halterungskörpers ist.
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Die Halterungsschnittstelle ermöglicht es einem Anwender somit, zusätzliche Anbauten im Bugbereich variabel, platzsparend und dennoch mit ausreichender Festigkeit anzubinden.
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Eine bevorzugte Ausführungsform des Puffersystems umfasst ein Crashelement, welches an dem Pufferflansch mittels Pufferschrauben angebracht ist. Die Halterungsschnittstelle ist dabei zwischen Crashelement und Pufferflansch angebracht.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Puffersystems ist der Puffer ein Mittelflanschpuffer.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Puffersystems hat der Anbringungsbereich der Halterungsschnittstelle dieselbe Form wie der Pufferflansch (zumindest die Kontur, bzw. ggf. anzüglich einer Ausnehmung im Innenbereich) und weist an den entsprechenden Stellen Löcher auf wie der Pufferflansch. Bevorzugt ist die Halterungsschnittstelle auf dem Pufferflansch mittels der Pufferschrauben befestigt, insbesondere zwischen einem Crashelement und dem Pufferflansch.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Puffersystems weist der Anbringungsbereich der Halterungsschnittstelle eine Ausnehmung auf, so dass ein Puffergehäuse (d.h. Pufferhülse oder Pufferstößel) zumindest teilweise umfasst wird, was besonders vorteilhaft bei einer Anbringung an Mittelflanschpuffern ist. Der Anbringungsbereich entspricht bevorzugt zumindest einem Teil der Fläche des Pufferflanschs, insbesondere dessen Fläche abzüglich der Ausnehmung, und die Halterungsschnittstelle ist mit mindestens drei Pufferschrauben an dem Pufferflansch befestigt.
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Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Dabei sind in den verschiedenen Figuren gleiche Komponenten mit identischen Bezugsziffern versehen. Die Figuren sind in der Regel nicht maßstäblich. Es zeigen:
- 1 einen Puffer gemäß dem Stand der Technik,
- 2 eine Anbringung von tragenden Komponenten im Bereich eines Puffers eines Schienenfahrzeugs gemäß dem Stand der Technik,
- 3 2 aus einem anderen Blickwinkel,
- 4 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Puffersystems mit einer bevorzugten Halterungsschnittstelle,
- 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Puffersystems mit einem angewinkelten Komponenten-Befestigungsbereich und einer Perforierung.
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1 zeigt einen Puffer 10 gemäß dem Stand der Technik. Der Puffer weist einen Pufferflansch 11 auf, der auch als „Puffergrundplatte“ bezeichnet werden kann und der Befestigung des Puffers 10 an einer Pufferbohle eines Schienenfahrzeugs 4 oder wie hier dargestellt an einem Crashelement 3 dient. Die Befestigung des Pufferflanschs 11 erfolgt mittels Pufferschrauben 12, von denen hier nur eine einzige dargestellt ist, um auch die Löcher zu zeigen, die dazu in dem Pufferflansch 11 und dem Crashelement 3 vorhanden sind.
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An dem Pufferflansch 11 ist hier die Pufferhülse 13 angeschweißt, in die der Pufferstößel 14 hineinragt. Zwischen diesen beiden Elementen ist ein hier nicht sichtbares elastisches Pufferelement eingebracht, welches Drücke, die auf den Pufferteller 15 wirken, reversibel aufnehmen und abgeben kann, wobei es bevorzugt auch etwas der Energie in Wärme umwandeln kann und damit als Stoßdämpfer dient. Bei einem Unfall, bei dem viel höhere Kräfte wirken als normal, dient das Crashelement 3 dazu, diese aufzunehmen. Es verformt sich dabei und wirkt als eine Knautschzone.
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2 und 3 zeigen eine Anbringung von tragenden Komponenten 2 an einem Puffer 10 eines Schienenfahrzeugs 4 gemäß dem Stand der Technik. Die Pfeile zeigen auf diejenigen Bereiche des Schienenfahrzeugs 4, an denen die tragenden Komponenten 2 befestigt werden. Als Beispiel für eine tragende Komponente 2 dient hier ein Tritt 2. Es könnte aber auch ein Griff oder ein Rangiererstand sein. Der hier gezeigte Tritt 2 ist im Bugbereich des Schienenfahrzeugs 4 befestigt. Der Tritt 2 ist, wie hier durch die Pfeile genauer gekennzeichnet, an der Frontplatte des Untergestells des Schienenfahrzeugs und an dessen Wagenkastenseite befestigt. Die Befestigungen sind dabei aufgrund der recht großen Trittbreite vergleichsweise massiv dimensioniert, um eine geringe elastische Verformung sicherzustellen.
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4 zeigt ein bevorzugtes Puffersystem 9 mit einem Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Halterungsschnittstelle 1, an der ein Tritt 2 oder ein Griff als tragende Komponente 2 angebracht ist. Das Puffersystem 9 umfasst einen Puffer 10 mit einem Pufferflansch 11, welcher an ein Crashelement 3 montiert ist wie es z.B. in 1 gezeigt ist. Im Unterschied zu 1 umfasst das erfindungsgemäße Puffersystem 9 zwischen dem Puffer 10 und dem Crashelement 3 eine Halterungsschnittstelle 1 gemäß der Erfindung, wobei die Komponenten mittels Pufferschrauben 12 miteinander verbunden sind.
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Die Halterungsschnittstelle 1 weist hier einen Halterungskörper 1 auf (und besteht in diesem Beispiel im Grunde aus diesem Halterungskörper). Dieser Halterungskörper 1 hat hier zwei voneinander getrennte Komponenten-Befestigungsbereiche 1a, einen oberen und einen unteren, an dem auch der Tritt 2 angebracht ist. Zwischen diesen Komponenten-Befestigungsbereichen 1a befindet sich der Anbringungsbereich 1b, der hier die gleiche Form hat wie der Pufferflansch 11. Der Komponenten-Befestigungsbereich 1a ist hier mit Löchern 5 ausgestattet (von denen der Übersicht halber nur eines mit einem Referenzzeichen versehen ist), wobei durchaus statt der Löcher 5 auch Schrauben in dem Komponenten-Befestigungsbereich 1a vorhanden sein könnten. Der Anbringungsbereich 1b kann hier mit allen vier Pufferschrauben 12 zwischen Crashelement 3 und Pufferflansch 11 befestigt werden, so dass diese Pufferschrauben 12 Crashelement 3 und Pufferflansch 11 mit der dazwischenliegenden Halterungsschnittstelle 1 zu dem Puffersystem 9 verbinden.
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5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Puffersystems 9 entsprechend 4. Im Unterschied zu 4 ist hier der Komponenten-Befestigungsbereich 1a ist hier relativ zum Anbringungsbereich 1b rechtwinklig abgewinkelt, damit ein Tritt 2 (hier nicht dargestellt) aufgelegt und mit Schrauben 7 in den Löchern des Komponenten-Befestigungsbereichs 1a befestigt werden kann.
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Damit eine optimale Funktion des Crashelements 3 erhalten bleibt, nämlich seine optimale Verformbarkeit bei einem Unfall, weist die Halterungsschnittstelle 1 hier Schwächungen 6 in Form einer Perforierung auf, so dass an genau dieser Stelle der Komponenten-Befestigungsbereich 1a vom Anbringungsbereich 1b abreißt.
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Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorhergehend detailliert beschriebenen Ausführungsformen lediglich um Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Weiterhin schließt die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Ebenso schließen Begriffe wie „Einheit“ nicht aus, dass die betreffenden Komponenten aus mehreren zusammenwirkenden Teil-Komponenten bestehen, die gegebenenfalls auch räumlich verteilt sein können.
