DE102023104201A1 - Articulated arrangement for the articulated connection of two adjacent car bodies of a track-guided vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Gelenkanordnung zum gelenkigen Verbinden von zwei benachbarten Wagenkästen eines Schienenfahrzeuges, wobei die Gelenkanordnung folgendes umfasst:einen ersten Gelenkarm (10), einen zweiten Gelenkarm (20 und ein Gelenklager (30) mit einem Gelenkzapfen (31) zum gelenkigen Verbinden der Gelenkköpfe der Gelenkarme in einer Gelenkebene, wobei mit dem Gelenkzapfen (31) eine für die Gelenkanordnung (1) gemeinsame Lagerachse (Z) gebildet wird, und wobei das Gelenklager (30) Lagerschalen (62) zum beidseitigen Abstützen des Gelenkzapfens (31) aufweist;zumindest eine in der Gelenkanordnung integrierte Energieverzehrvorrichtung, umfassend ein einem der Gelenkarme zugeordnetes Verformungsrohr mit einem gelenkseitigen Endbereich und einem wagenkastenseitigen Endbereich. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verformungsrohr mit seinem gelenkseitigen Endbereich einseitig und wenigstens mittelbar an der dem jeweiligen Gelenkarm zugeordneten Grundplatte, sich in Richtung vom Gelenklager weg erstreckend gelagert ist und der Gelenkarm in seinem wagenkastenseitigem Endbereich einen ersten Lagerabschnitt zur zumindest mittelbaren Lagerung an der Grundplatte undeinen Führungsabschnitt aufweist, welcher zumindest teilweise in das Verformungsrohr hineinragt und an der Innenoberfläche des Verformungsrohres anliegt.The invention relates to a joint arrangement for the articulated connection of two adjacent car bodies of a rail vehicle, the joint arrangement comprising the following: a first articulated arm (10), a second articulated arm (20 and a joint bearing (30) with a pivot pin (31) for articulated connection of the joint heads of the articulated arms in a joint plane, with the joint pin (31) forming a bearing axis (Z) common to the joint arrangement (1), and with the joint bearing (30) having bearing shells (62) for supporting the joint pin (31) on both sides; at least an energy dissipation device integrated in the articulation arrangement, comprising a deformation tube assigned to one of the articulated arms, with an end area on the articulated side and an end area on the car body. The invention is characterized in that the deformation tube is located with its end area on the articulated side on one side and at least indirectly on the base plate assigned to the respective articulated arm, in is mounted extending away from the joint bearing and the articulated arm has in its end region on the car body side a first bearing section for at least indirect mounting on the base plate and a guide section which at least partially protrudes into the deformation tube and rests against the inner surface of the deformation tube.
Description
Die Erfindung betrifft eine Gelenkanordnung zum gelenkigen Verbinden von zwei benachbarten Wagenkästen eines spurgeführten Fahrzeuges, im Einzelnen mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a joint arrangement for the articulated connection of two adjacent car bodies of a track-guided vehicle, in detail with the features from the preamble of
Die Erfindung betrifft damit insbesondere eine Gelenkanordnung, umfassend einen ersten Gelenkarm sowie einen zweiten Gelenkarm, welche mit Hilfe eines Gelenklagers in einer Gelenkebene gelenkig miteinander 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, 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, mit einer Grundplatte eines zweiten Wagenkastens verbundenen Endbereich und einem gegenüberliegenden stirnseitigen Endbereich mit einem zum ersten Gelenkkopf zumindest bereichsweise komplementär ausgebildeten zweiten Gelenkkopf aufweist.The invention thus relates in particular to an articulated arrangement, comprising a first articulated arm and a second articulated arm, which are articulated to one another in an articulation plane with the aid of a joint bearing. In particular, the joint bearing has a joint pin, which forms a pivot axis that is common to the joint arrangement. This pivot pin is preferably supported on both sides via bearing shells of the joint arrangement. The first articulated arm has an end area on the car body side that is connected or can be connected to a base plate of a first car body and an opposite end area on the front side with a first joint head, while the second articulated arm has an end area on the car body side that is connected with a base plate of a second car body and an end area on the opposite side with a has a second joint head which is at least partially designed to be complementary to the first joint head.
Gelenkanordnungen sind in einer Vielzahl von Ausführungen aus dem Stand der Technik bekannt. Stellvertretend wird auf die Druckschriften
Als Sphäroelastikgelenke ausgebildete Gelenkverbindungen nehmen die bei der Fahrt des mehrgliedrigen Schienenfahrzeuges zwischen den benachbarten Wagenkästen auftretenden Längskräfte, Querkräfte und vertikalen Kräfte auf.Articulated connections designed as spheroelastic joints absorb the longitudinal forces, transverse forces and vertical forces occurring between the adjacent car bodies when the multi-section rail vehicle is running.
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 bzw. in dieses integrierte Energieverzehrelement ein regenerativ ausgebildetes Energieverzehrelement, insbesondere Elastomer-Element ist, welches lediglich zum Abdämpfen der beim 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 darüberhinausgehenden Kräfte ungedämpft in das Fahrzeuguntergestell bzw. in den Wagenkasten weiterleitet. Dadurch werden zwar Zug- und Stoßkräfte, welche während des normalen Fahrbetriebs zwischen den einzelnen Wagenkästen auftreten, in dieser regenerativen Stoßsicherung absorbiert, bei Überschreiten der Betriebslast aber, etwa beim Aufprall des Fahrzeugs auf ein Hindernis oder bei einem abrupten Abbremsen des Fahrzeugs, reicht dieses üblicherweise im Gelenklager integrierte Energieverzehrelement nicht mehr für einen Verzehr der insgesamt anfallenden Energie aus. Deshalb sind in einem Crashfall weitere Stoßsicherungen, insbesondere in Gestalt von destruktiv ausgebildeten Energieverzehrelementen, in das Energieverzehrkonzept des Gesamtfahrzeuges mit einzubeziehen, so dass die anfallende Stoßenergie direkt in der Gelenkanordnung oder im Fahrzeuguntergestell aufgenommen werden kann. Ansonsten nämlich würde der Wagenkasten extremen Belastungen ausgesetzt und unter Umständen beschädigt oder gar zerstört werden. Bei Schienenfahrzeugen läuft in solch einem Fall der Wagenkasten zudem Gefahr zu entgleisen.When designing a joint arrangement in terms of driving dynamics, however, in addition to the loads occurring during operation, the crash behavior must also be taken into account. It should be noted here that the energy absorbing element usually provided in the pivot bearing or integrated into it is a regeneratively designed energy absorbing element, in particular an elastomer element, which only serves to dampen the tensile and impact forces transmitted via the articulated joint during normal driving operation. It is known that this regeneratively designed energy absorbing element absorbs forces up to a defined magnitude and transmits the forces beyond this undamped into the vehicle underframe or into the car body. As a result, tensile and impact forces that occur during normal driving between the individual car bodies are absorbed in this regenerative shock absorber, but this is usually sufficient if the operating load is exceeded, for example if the vehicle hits an obstacle or if the vehicle brakes abruptly The energy absorbing element integrated in the pivot bearing is no longer sufficient for absorbing the total energy generated. Therefore, in the event of a crash, additional shock absorbers, particularly in the form of destructively designed energy absorption elements, must be included in the energy absorption concept for the entire vehicle, so that the impact energy can be absorbed directly in the joint arrangement or in the vehicle undercarriage. Otherwise, the car body would be subjected to extreme loads and possibly damaged or even destroyed. In such a case, the car body of rail vehicles also runs the risk of derailing.
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 abbaut. Als destruktiv ausgebildete Energieverzehrelemente kommen insbesondere Verformungsrohre in Frage, bei denen in destruktiver Weise durch eine definierte Verformung (plastische Verformung) eines Abschnittes des Verformungsrohres die Stoßenergie in Verformungsarbeit und Wärme umgewandelt wird.With the aim of protecting the vehicle underframe from damage in the event of severe rear-end collisions, a destructively designed energy absorption element is often used, which is designed, for example, in such a way that it only responds after the energy consumption of the regeneratively designed energy absorption element provided, for example in the pivot bearing, has been exhausted and the force flow energy transmitted via the energy absorbing element is at least partially absorbed and broken down. In particular, deformation tubes come into consideration as destructively designed energy-absorbing elements, in which the impact energy is converted into deformation work and heat in a destructive manner by a defined deformation (plastic deformation) of a section of the deformation tube.
Ein Energieverzehrelement, welches auf dem Prinzip eines Verformungsrohrs basiert, zeichnet sich dadurch aus, dass es eine definierte Ansprechkraft ohne Kraftspitzen aufweist. Derartige Verformungsrohre sind gemäß den bekannten Ausführungen aus dem Stand der Technik in zumindest einem der Gelenkarme integriert. 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. Dabei bildet das destruktiv ausgebildete Energieverzehrelement in der Regel den wagenkastenseitigen Endabschnitt des Gelenkarmes, während der stirnseitige Endabschnitt des Gelenkarmes dem Gelenkkopf entspricht. Grundsätzlich ist der wagenkastenseitige Endabschnitt des Gelenkarmes mit der sogenannten Grundplatte des Wagenkastens verbunden, in welcher die von den Gelenkarmen der Gelenkanordnung übertragenen Kräfte eingeleitet werden bzw. von welcher die von den Gelenkarmen der Gelenkanordnung zu übertragenden Kräfte vom Wagenkasten in den zugehörigen Gelenkarm eingeleitet werden.An energy absorbing element, which is based on the principle of a deformation tube, is characterized in that it has a defined response force without force peaks. According to the known designs from the prior art, such deformation tubes are integrated in at least one of the articulated arms. An articulated arm with a deformation tube integrated into it is therefore to be understood as a functional force transmission unit, with the articulated arm being formed from a first force transmission element in the form of the deformation tube and a second force transmission element in the form of a joint head provided on the front end region of the articulated arm. Both components are connected to one another in a non-positive manner in such a way that tensile and impact forces can be transmitted in the longitudinal direction of the joint arrangement. In this case, the destructively designed energy absorbing element usually the end section of the articulated arm on the car body side, while the front end section of the articulated arm corresponds to the articulated head. In principle, the end section of the articulated arm on the car body side is connected to the so-called base plate of the car body, into which the forces transmitted by the articulated arms of the articulated arrangement are introduced or from which the forces to be transmitted by the articulated arms of the articulated arrangement are introduced from the car body into the associated articulated arm.
Der Gelenkkopf am stirnseitigen Endabschnitt des ersten Gelenkarmes einer Gelenkanordnung ist allgemein mit einem entsprechend komplementär hierzu, am stirnseitigen Endabschnitt des zweiten Gelenkarmes der Gelenkanordnung ausgebildeten Gelenkkopf eines benachbarten Wagenkastens in Eingriff bringbar. Bei der Übertragung von Zug- und Stoßkräften läuft der Kraftfluss von der Grundplatte des ersten Wagenkastens über das ggf. im ersten Gelenkarm integrierte, vorzugsweise destruktiv ausgebildete Energieverzehrelement, den ersten Gelenkkopf zum zweiten Gelenkarm, welcher dem benachbarten zweiten Wagenkasten zugeordnet ist. Der zweite Gelenkarm kann entweder ebenfalls mit einem destruktiv ausgebildeten Energieverzehrelement ausgerüstet sein. Denkbar allerdings wäre auch, dass der zweite Gelenkarm lediglich an seinem stirnseitigen Endabschnitt einen Gelenkkopf aufweist, während der wagenkastenseitige Endabschnitt direkt mit der Grundplatte des zweiten Wagenkastens im Wesentlichen starr verbunden ist. In Analogie kann auch der erste Gelenkarm frei von einem destruktiven Energieverzehrelement sein und dieses dem zweiten Gelenkarm zugeordnet.The joint head on the front end section of the first joint arm of a joint arrangement can generally be brought into engagement with a correspondingly complementary joint head of an adjacent car body, which is designed on the front end section of the second joint arm of the joint arrangement. During the transmission of tensile and impact forces, the flow of forces runs from the base plate of the first car body via the energy absorption element that may be integrated in the first articulated arm and is preferably designed to be destructive, the first joint head to the second articulated arm, which is assigned to the adjacent second car body. The second articulated arm can either also be equipped with a destructively designed energy absorption element. However, it would also be conceivable for the second articulated arm to have a joint head only on its front end section, while the end section on the car body side is essentially rigidly connected directly to the base plate of the second car body. By analogy, the first articulated arm can also be free of a destructive energy absorption element and assigned to the second articulated arm.
Die
Der dem ersten Endbereich 51 des Mitnehmerelements 50 gegenüberliegende zweite Endbereich 52 ist mit den beidseitig angeordneten Lagerschalen 32 verbunden. Der Gelenkzapfen 31 des Gelenklagers 30 ist als ein horizontal verlaufender und sich senkrecht zur Längsrichtung der Gelenkanordnung 1 erstreckender Bolzen 31 ausgeführt.The
Darüber hinaus weist die Gelenkanordnung 1 gemäß
Im normalen Fahrbetrieb läuft bei der Übertragung von Zug- und Stoßkräften der Kraftfluss vom ersten zum zweiten Wagenkasten über die Grundplatte 2 des ersten Wagenkastens, die Schrauben des im ersten Gelenkarm 10 am wagenkastenseitigen Endabschnitt integrierten, destruktiv ausgebildeten Energieverzehrelements 13a, das Stirnblech 13b, das Verformungsrohr 13a, die Gelenkgabel 15 zum Gelenkzapfen 31 und zum im Gelenklager integrierten, regenerativ ausgebildete Energieverzehrelement (Sphärolastiklager), welches in
Die Ausbildung der Gelenkanordnung mit destruktiv ausgebildeten Energieverzehrelementen, wie in
Die in
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Gelenkanordnung derart weiterzuentwickeln, dass im Crashfall, d.h. bei Überschreitung einer vordefinierten zulässigen Betriebslast, insbesondere Stoßkraft ein maximaler Energieverzehr bei vorab festlegbarem Ereignisablauf realisierbar ist, wobei ein möglichst großer Gesamthub innerhalb der Gelenkanordnung bei gleichzeitig minimalem zur Verfügung stehendem Bauraum für die Gelenkanordnung bereitgestellt werden soll.The object of the invention is to further develop a joint arrangement in such a way that in the event of a crash, i.e. if a predefined permissible operating load, in particular impact force, is exceeded, maximum energy consumption can be achieved with a sequence of events that can be determined in advance, with the greatest possible total stroke within the joint arrangement while at the same time the minimum available Space for the joint arrangement is to be provided.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Gelenkanordnung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass im Crashfall, d.h. bei Überschreitung einer vordefinierten zulässigen Betriebslast, insbesondere Stoßkraft ein maximaler Energieverzehr bei vorab festlegbarem Ereignisablauf realisierbar ist. Dabei soll ein möglichst großer Gesamthub innerhalb der Gelenkanordnung bei gleichzeitig minimalem zur Verfügung stehendem Bauraum für die Gelenkanordnung bereitgestellt werden.The object of the invention is to further develop a joint arrangement of the type mentioned at the outset in such a way that in the event of a crash, i.e. if a predefined permissible operating load, in particular impact force, is exceeded, maximum energy consumption can be achieved with a previously definable sequence of events. The aim is to provide as large a total stroke as possible within the articulated arrangement while at the same time having a minimal amount of space available for the articulated arrangement.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ausführung entsprechend dem unabhängigen Anspruch gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.The object is achieved according to the invention by an embodiment corresponding to the independent claim. More advantageous execution forms of the present invention are set out in the dependent claims.
Im Einzelnen ist eine Gelenkanordnung zum gelenkigen Verbinden von zwei benachbarten Wagenkästen eines Schienenfahrzeuges, umfassend
- - einen ersten Gelenkarm, welcher einen wagenkastenseitigen, mit einer Grundplatte eines ersten Wagenkastens verbundenen oder verbindbaren Endbereich und einen gegenüberliegenden stirnseitigen Endbereich mit einem ersten Gelenkkopf aufweist;
- - einen zweiten Gelenkarm, welcher einen wagenkastenseitigen, mit einer Grundplatte eines zweiten Wagenkastens verbundenen oder verbindbaren Endbereich und einen gegenüberliegenden stirnseitigen Endbereich mit einem zum ersten Gelenkkopf zumindest bereichsweise komplementär ausgebildeten zweiten Gelenkkopf aufweist;
- - ein Gelenklager mit einem Gelenkzapfen zum gelenkigen Verbinden des ersten und zweiten Gelenkkopfes in einer Gelenkebene, wobei mit dem Gelenkzapfen eine für die Gelenkanordnung gemeinsame Schwenkachse gebildet wird, und wobei das Gelenklager Lagerschalen zum beidseitigen Abstützen des Gelenkzapfens aufweist,
- - zumindest eine in der Gelenkanordnung integrierte Energieverzehrvorrichtung, umfassend zumindest ein einem der Gelenkarme, insbesondere dem zweiten Gelenkarm zugeordnetes destruktives Energieverzehrelement in Form eines Verformungsrohres mit einem gelenkseitigen Endbereich und einem wagenkastenseitigen Endbereich;
- a first articulated arm, which has an end region on the car body side, which is connected or can be connected to a base plate of a first car body, and an opposite front end region with a first joint head;
- a second articulated arm, which has an end region on the car body side, which is connected or can be connected to a base plate of a second car body, and an opposite front end region with a second articulated head which is designed to be at least partially complementary to the first articulated head;
- - a joint bearing with a joint pin for articulated connection of the first and second joint head in a joint plane, with the joint pin forming a common pivot axis for the joint arrangement, and with the joint bearing having bearing shells for supporting the joint pin on both sides,
- at least one energy dissipation device integrated in the joint arrangement, comprising at least one destructive energy dissipation element assigned to one of the articulated arms, in particular the second articulated arm, in the form of a deformation tube with an end region on the joint side and an end region on the car body;
Durch das Vorsehen eines Verformungsrohres, welches in der Verbindung zwischen einem der Gelenkarme, insbesondere dem zweiten Gelenkarm und der diesem zugeordneten Grundplatte integriert ist, im Kraftfluss dem Gelenkarm nachgeschaltet und ausgelegt ist, bei Überschreiten einer vordefinierten Betriebslast unter Querschnittserweiterung sich plastisch zu verformen, wird eine Energieverzehreinrichtung bereitgestellt, die einen maximalen Energieverzehr bei geringem Einbauraum ermöglicht, insbesondere durch das mögliche geführte Hineintauchen des jeweiligen, insbesondere zweiten Gelenkarmes und von Teilen des Gelenklagers bzw. des mit dem jeweiligen, insbesondere zweiten Gelenkarm verbundenen weiteren Gelenkarm in das aufgeweitete Verformungsrohr. Dadurch kann der mögliche Gesamthub gegenüber Lösungen aus dem Stand der Technik bei gleichem oder geringerem Bauraumbedarf erheblich vergrößert werden. Desweiteren ist durch das Vorsehen eines Führungsabschnittes auch ein vorab festlegbarer Ereignisablauf für den Energieverzehr im Crashfall und Führung des Gelenkarmes möglich.By providing a deformation tube, which is integrated in the connection between one of the articulated arms, in particular the second articulated arm and the base plate assigned to it, downstream of the articulated arm in the flow of forces and is designed to plastically deform when a predefined operating load is exceeded, with a cross-sectional enlargement, a Energy dissipation device provided that allows maximum energy consumption with little installation space, in particular through the possible guided plunging of the respective, in particular second articulated arm and parts of the pivot bearing or of the further articulated arm connected to the respective, in particular second articulated arm into the widened deformation tube. As a result, the possible total stroke can be significantly increased compared to solutions from the prior art with the same or less space requirement. Furthermore, the provision of a guide section also makes it possible to specify a sequence of events for energy absorption in the event of a crash and guide the articulated arm.
Das Verformungsrohr weist an seinem gelenkseitigen Endabschnitt einen mit dem Lagerabschnitt des diesem zugeordneten Gelenkarmes fest verbundenen ersten Abschnitt auf, welcher einen im Vergleich zu einem weiter in Richtung zum wagenkastenseitigen Endbereich des Verformungsrohres liegenden zweiten Abschnitt einen größeren Querschnitt aufweist, wobei der Gelenkarm im Bereich seines Lagerabschnittes zwischen der Grundplatte und diesem weiter in Richtung zum wagenkastenseitigen Endbereich liegenden Abschnitt des Verformungsrohres verspannt ist und im Bereich des Führungsabschnittes an der Innenoberfläche dieses weiter in Richtung zum wagenkastenseitigen Endbereich liegenden Abschnittes des Verformungsrohres anliegt. Dieser weitere weiter wagenkastenseitig angeordnete Abschnitt am Verformungsrohr bildet zumindest den theoretisch möglich zur Verfügung stehenden aufweitbaren Abschnitt des Verformungsrohres im Crashfall und einen sich daran anschließenden Führungsbereich für den in diesem Fall relativ gegenüber der Grundplatte bewegbaren Gelenkarm aus.On its articulated end section, the deformation tube has a first section which is firmly connected to the bearing section of the associated articulated arm and which has a larger cross-section than a second section lying further in the direction of the car body-side end region of the deformation tube, with the articulated arm in the region of its bearing section is braced between the base plate and this section of the deformation tube lying further in the direction of the end region on the car body side and in the region of the guide section on the inner surface of this section of the deformation tube lying further in the direction of the end region on the car body side. This further section on the deformation tube arranged further on the car body side forms at least the theoretically possible expandable section of the deformation tube in the event of a crash and an adjoining guide area for the articulated arm that can be moved relative to the base plate in this case.
Der Führungsabschnitt des Gelenkarms ragt zumindest teilweise in diesen weiter in Richtung zum wagenkastenseitigen Endbereich liegenden Abschnitt des Verformungsrohres hinein. Der Querschnitt dieses weiter in Richtung zum wagenkastenseitigen Endbereich liegenden Abschnittes am Verformungsrohr ist vor Ansprechen der Energieverzehreinrichtung im Vergleich zu dem Querschnitt des Verformungsrohres im ersten Abschnitt im gelenkseitigen Endbereich kleiner. Da einerseits der Führungsabschnitt an der Innenoberfläche des vor Ansprechen der Energieverzehreinrichtung noch nicht aufgeweiteten weiter in Richtung zum wagenkastenseitigen Endbereich liegenden Abschnitt anliegt, läuft beim Ansprechen der Energieverzehreinrichtung , d.h. wenn sich der Gelenkarm relativ zu der mit dem Wagenkasten verbindbaren Grundplatte auf diese zu bewegt, der Führungsabschnitt des Gelenkarmes an der Oberfläche des noch nicht aufgeweiteten Querschnittes des weiter in Richtung zum wagenkastenseitigen Endbereich liegenden Abschnittes entlang und bewirkt somit eine axiale Führung. Diese axiale Führung verhindert ein Verkanten des Gelenkarmes in dem Verformungsrohr, so dass die plastische Verformung, insbesondere Aufweitung des Verformungsrohres in der vorhersehbaren Weise und definiert abläuft. Durch die vorlaufende Führung beim Aufweiten wird ein unkontrolliertes Ausknicken des Verformungsrohres verhindert. Die Länge des Verformungsrohres muss dabei nicht zwangsläufig so bemessen sein, dass die Führung über den Führungsabschnitt des Gelenkarmes bis zum Erreichen der Endposition des Gelenklagers bei Überschreiten der zulässigen Betriebslast gegeben ist. Der Führungsabschnitt kann sich aufgrund der frei kragenden Anbindung des Verformungsrohres dabei auch aus diesem hinaus bewegen, wobei trotzdem die volle Länge des Verformungsrohres zum Energieverzehr genutzt werden kann.The guide section of the articulated arm protrudes at least partially into this section of the deformation tube that lies further in the direction of the end region on the car body. The cross section of this section on the deformation tube, which is further in the direction of the end area on the car body side, is smaller before the energy dissipation device responds compared to the cross section of the deformation tube in the first section in the end area on the joint side. Since, on the one hand, the guide section rests against the inner surface of the section that is not yet widened before the energy absorbing device responds and lies further in the direction of the end region on the car body side, when the energy absorbing device responds, i.e. when the articulated arm moves relative to the base plate that can be connected to the car body, the Guide section of the articulated arm on the Oberflä surface of the not yet widened cross-section of the section lying further in the direction of the end region on the car body side and thus brings about an axial guidance. This axial guidance prevents the articulated arm from tilting in the deformation tube, so that the plastic deformation, in particular the widening of the deformation tube, proceeds in the foreseeable manner and in a defined manner. The advance guidance during expansion prevents uncontrolled buckling of the deformation tube. The length of the deformation tube does not necessarily have to be dimensioned in such a way that it is guided via the guide section of the articulated arm until the end position of the articulated bearing is reached when the permissible operating load is exceeded. Due to the freely cantilevered connection of the deformation tube, the guide section can also move out of it, whereby the full length of the deformation tube can nevertheless be used for energy absorption.
Im einfachsten Fall wird die Aufweitung des Verformungsrohres außerhalb des ersten im gelenkseitigen Endbereich zur Anbindung an die Grundplatte vorgesehenen ersten Abschnittes durch die durch die Querschnittsdifferenz bedingte Formgebung zwischen Lagerabschnitt und Führungsabschnitt am Gelenkarm im wagenkastenseitigen Endbereich realisiert, indem der Übergangsbereich direkt mit dem Innenumfang bzw. der Innenoberfläche des Verformungsrohres zusammenwirkt und somit in Richtung zum wagenkastenseitigen Endbereich des Verformungsrohres den an den ersten mit der Grundplatte fest verbundenen Abschnitt anschließenden und zur Verformung vorgesehenen weiter in Richtung zum wagenkastenseitigen Endbereich liegenden Abschnitt bei der Bewegung in dieser Richtung aufweitet, wobei bei dieser Bewegung der Führungsabschnitt am Gelenkarm im weiter in Richtung zum wagenkastenseitigen Endbereich liegenden Abschnitt im Verformungsrohr immer der Aufweitung vorausläuft. D.h. der Lagerabschnitt und der Führungsabschnitt im wagenkastenseitigen Endbereiches des Gelenkarms sind integral ausgeführt und der Übergangsbereich zwischen Lagerabschnitt und Führungsabschnitt am Gelenkarm ist vorzugsweise konisch unter Ausbildung zumindest einer einen Aufweitungsabschnitt definierenden Kegelfläche zum Zusammenwirken mit dem Innenumfang des Verformungsrohres ausgebildet. Die vollständig integrale Ausbildung von Lagerabschnitt und Führungsabschnitt und Gelenkkopf, d.h. des gesamten Gelenkarmes und des Übergangsbereiches zum Bereitstellen einer mit der Innenoberfläche des Verformungsrohres zusammenwirkenden Fläche bietet den Vorteil einer sehr kompakten Baueinheit mit hoher Funktionskonzentration in den einzelnen Komponenten.In the simplest case, the widening of the deformation tube outside the first section provided in the joint-side end area for connection to the base plate is realized by the shape caused by the cross-sectional difference between the bearing section and the guide section on the articulated arm in the car body-side end area, in that the transition area is directly connected to the inner circumference or the inner surface of the deformation tube and thus expands in the direction of the end area of the deformation tube on the car body side the section adjoining the first section firmly connected to the base plate and intended for deformation and lying further in the direction of the end area on the car body side during the movement in this direction, with the guide section during this movement always precedes the widening on the articulated arm in the section in the deformation tube that lies further in the direction of the end region on the car body side. This means that the bearing section and the guide section in the end area of the articulated arm on the car body are designed integrally and the transition area between the bearing section and guide section on the articulated arm is preferably conical, forming at least one conical surface that defines a widening section for interaction with the inner circumference of the deformation tube. The completely integral design of the bearing section and guide section and articulated head, i.e. the entire articulated arm and the transition area to provide a surface that interacts with the inner surface of the deformation tube, offers the advantage of a very compact unit with a high concentration of functions in the individual components.
In einer weiteren Ausführung können der Lagerabschnitt und der Führungsabschnitt des wagenkastenseitigen Endbereiches des Gelenkarms integral ausgeführt sein, wobei ein Kegelring zum Zusammenwirken mit dem Innenumfang des Verformungsrohres vorgesehen ist, welcher sich an den Lagerabschnitt anschließend mit dem Führungsabschnitt verbunden ist und so den Aufweitungsabschnitt am Gelenkarm bildet. Die Verbindung kann dabei insbesondere durch Kraft- oder Formschluss realisiert werden. Diese Lösung mit separatem Kegelring bietet den Vorteil, dass hinsichtlich der Ausführung des wagenkastenseitigen Endbereiches standardisierte Gelenkarme ausgebildet werden können, die mit unterschiedlichen ausgebildeten Kegelringflächen ausgestatten Kegelringen kombinierbar sind und damit den Aufweitvorgang zusätzlich beeinflussen können.In a further embodiment, the bearing section and the guide section of the end region of the articulated arm on the car body side can be designed integrally, with a conical ring being provided for interacting with the inner circumference of the deformation tube, which is connected to the guide section adjoining the bearing section and thus forms the widening section on the articulated arm . In this case, the connection can be realized in particular by means of a positive or non-positive connection. This solution with a separate cone ring offers the advantage that standardized articulated arms can be designed with regard to the design of the end region on the car body side, which can be combined with cone rings equipped with different cone ring surfaces and can thus additionally influence the expansion process.
In einer alternativen Ausbildung zur integralen Ausbildung von Lagerabschnitt und Führungsabschnitt am Gelenkarm, kann der Gelenkarm in seinem wagenkastenseitigen Endbereich auch mehrteilig ausgebildet sein, wobei die einzelnen Bauteile miteinander verbunden oder in kraftübertragender Weise gekoppelt sind. Gemäß einer ersten dieser alternativen Ausführungen sind Lagerabschnitt und Führungsabschnitt des wagenkastenseitigen Endbereiches des Gelenkarms von miteinander gekoppelten und koaxial zueinander angeordneten separaten Bauteilen, insbesondere einem mit dem Gelenkkopf integral ausgeführten Lagerbauteil und einem Führungsbauteil, ausgebildet und es ist ein den Aufweitungsabschnitt bildender Kegelring zum Zusammenwirken mit dem Innenumfang des Verformungsrohres vorgesehen welcher integral mit dem Lagerbauteil oder dem Führungsbauteil ausgebildet ist.In an alternative design to the integral design of the bearing section and guide section on the articulated arm, the articulated arm can also be designed in multiple parts in its end region on the car body, with the individual components being connected to one another or coupled in a force-transmitting manner. According to a first of these alternative designs, the bearing section and guide section of the end region of the articulated arm on the car body side are formed by separate components that are coupled to one another and arranged coaxially with one another, in particular a bearing component that is integral with the joint head and a guide component, and a conical ring that forms the widening section is used to interact with the Inner periphery of the deformation tube provided which is formed integrally with the bearing member or the guide member.
Gemäß einer zweiten dieser alternativen Ausführungen sind der Lagerbereich und Führungsbereich des wagenkastenseitigen Endbereiches des Gelenkarms von miteinander gekoppelten und koaxial zueinander angeordneten separaten Bauteilen, insbesondere einem mit dem Gelenkkopf integral ausgeführten Lagerbauteil und einem Führungsbauteil, ausgebildet und es ist ein den Aufweitungsabschnitt bildender Kegelring zum Zusammenwirken mit dem Innenumfang des Verformungsrohres vorgesehen ist, welcher kraft- oder formschlüssig mit dem Lagerbauteil oder dem Führungsbauteil verbunden ist. In diesem zweiten Fall gelten für das separate Vorsehen des Kegelringes die gleichen Vorteile, wie für das separate Vorsehen bei integraler Ausbildung von lagerabschnitt und Führungsabschnitt.According to a second of these alternative embodiments, the bearing area and guide area of the end area of the articulated arm on the car body side are formed by separate components which are coupled to one another and arranged coaxially to one another, in particular a bearing component which is integral with the joint head and a guide component, and there is a conical ring which forms the widening section for interaction with the inner circumference of the deformation tube is provided, which is non-positively or positively connected to the bearing component or the guide component. In this second case, the same advantages apply to the separate provision of the conical ring as to the separate provision with an integral design of the bearing section and guide section.
Bei allen vorgenannten Ausbildungen ist in besonders vorteilhafter Ausführung der Gelenkarm zwischen der Grundplatte und dem weiter in Richtung zum wagenkastenseitigen Endbereich liegenden und den Verformungsabschnitt bildenden Abschnitt des Verformungsrohres über den Kegelring bzw. die Kegelfläche spielfrei verspannt. Dadurch wird auf einfache Art und Weise der Gelenkarm mit seinem wagenkastenseitigen Endbereich mit der Grundplatte kraftübertragend verbunden bzw. dieser in dieser gelagert.In all of the above configurations, in a particularly advantageous embodiment, the articulated arm between the base plate and the further in Rich The section of the deformation tube lying in the end region on the car body side and forming the deformation section is braced without play via the conical ring or the conical surface. As a result, the articulated arm is connected in a simple manner with its end region on the car body to the base plate in a force-transmitting manner or is mounted in it.
Dabei ist der Gelenkarm derart zwischen der Grundplatte und dem Verformungsrohr verspannt und das Verformungsrohr derart ausgelegt, dass bei Überschreiten einer vorab festlegbaren Betriebslast sich der Gelenkarm in Richtung zum wagenkastenseitigen Endbereich des Verformungsrohres bewegt und dabei den weiter in Richtung zum wagenkastenseitigen Endbereich liegenden Abschnitt des Verformungsrohres unter Querschnittserweiterung plastisch verformt.The articulated arm is clamped between the base plate and the deformation tube and the deformation tube is designed in such a way that when a previously definable operating load is exceeded, the articulated arm moves in the direction of the end area of the deformation tube on the car body side, thereby lowering the section of the deformation tube that lies further in the direction of the end area on the car body Cross-sectional enlargement plastically deformed.
Zur Begrenzung des Hubs und Ableitung der Kräfte im Crashfall in den Wagenkasten direkt über die entsprechende Grundplatte weist diese einen Anschlag für einen am Gelenklager oder einem der Gelenkarme in einem Bereich zwischen Gelenkkopf und jeweiliger Grundplatte vorgesehenen Flächenbereich auf. Dieser kann an dieser ausgebildet oder von einem separaten, mit der Grundplatte verbundenen Bauteil gebildet werden. Je nach Auslegung und geometrischer Ausbildung der Gelenkanordnung bildet die Grundplatte einen Anschlag für einen Flächenbereich bei Relativbewegung gegenüber dieser, welcher entweder
- a) an dem in dieser gelagerten Gelenkarm oder
- b) dem Gelenklager oder
- c) dem mit dem in dieser Grundplatte gelagerten Gelenkarm gelenkig verbundenen Gelenkarm in einem Bereich zwischen Gelenkkopf und der dem verbundenen Gelenkarm zugeordneten Grundplatte
- a) on the articulated arm mounted in this or
- b) the pivot bearing or
- c) the articulated arm articulated to the articulated arm mounted in this base plate in an area between the articulated head and the base plate assigned to the connected articulated arm
Vorzugsweise ist der erste Gelenkkopf als Gelenkgabel und der zweite Gelenkkopf des Gelenklagers als Gelenkauge ausgebildet ist. Die alternative Ausbildung ist ebenfalls bei entsprechender Ausgestaltung möglich.The first joint head is preferably designed as a joint yoke and the second joint head of the joint bearing is designed as a joint eye. The alternative design is also possible with an appropriate configuration.
Die Gelenkanordnung weist in vorteilhafter Ausbildung ferner ein Mitnehmerelement auf mit einem ersten Endbereich, welcher in Wirkverbindung mit einem unterhalb der Gelenkanordnung anzuordnenden Fahrwerk, insbesondere Drehgestell, bringbar ist und einen gegenüberliegenden zweiten Endbereich, über den das Mitnehmerelement fest mit einem der Gelenkarme verbunden ist. Das Mitnehmerelement ist im ersten Endbereich durch eine senkrecht zur Längsachse ausgerichtete Mitnehmerachse charakterisiert, die insbesondere beim Zusammenwirken des Mitnehmerelementes mit dem Fahr- oder Drehgestell mit einer Mittenachse einer an dieser vorgesehenen Aufnahmeeinrichtung zusammenfällt.In an advantageous embodiment, the joint arrangement also has a driver element with a first end area which can be brought into operative connection with a chassis, in particular a bogie, to be arranged below the joint arrangement, and an opposite second end area via which the driver element is firmly connected to one of the articulated arms. The driver element is characterized in the first end region by a driver axis aligned perpendicularly to the longitudinal axis, which coincides with a central axis of a receiving device provided on the chassis or bogie, particularly when the driver element interacts with the chassis or bogie.
Die Gelenkanordnung kann dabei eine, nur einem Gelenkarm zugeordnete vorbeschriebene Energieverzehreinrichtung umfassen oder aber jeweils eine jedem Gelenkarm zugeordnete Energieverzehreinrichtung.The articulated arrangement can include a previously described energy dissipation device assigned to only one articulated arm, or an energy dissipation device assigned to each articulated arm.
Die Verbindung des zweiten Endbereiches eines Mitnehmerelementes mit einem der Gelenkarme kann bei Vorsehen einer Energieverzehreinrichtung zu jedem der Gelenkarme dann insbesondere im Bereich der Gelenklagerebene erfolgen.The connection of the second end region of a driver element to one of the articulated arms can then take place in particular in the region of the articulated bearing plane if an energy dissipation device is provided for each of the articulated arms.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausbildung zur Realisierung eines möglichst großen Längshubes innerhalb der Gelenkanordnung im Crashfall bei minimal zur Verfügung stehendem Bauraum in Längsrichtung ist die das Verformungsrohr aufweisende Energieverzehreinrichtung nur einem, vorzugsweise dem zweiten Gelenkarm zugeordnet und das Mitnehmerelement mit einem zweiten Endbereich fest mit dem ersten Gelenkarm verbunden. Die Verbindung ist im wagenkastenseitigen Endbereich des ersten Gelenkarmes vorgesehen und erster und zweiter Endbereich sind in Längsrichtung versetzt angeordnet, wobei das Mitnehmerelement zwischen erstem und zweitem Endbereich gekröpft unter Ausbildung eines einen Freiraum bildenden Abstandes zum Außenumfang der Gelenkanordnung ausgebildet ist. Die gekröpfte Ausbildung unter Vorsehen eines Abstandes zum Außenumfang der Gelenkanordnung erlaubt es, um diese einen freien Raum bereitzustellen, welcher im Fall eines Ansprechens der dem zweiten Gelenkarm zugeordneten Energieverzehreinrichtung und einer mit dieser einhergehenden Bewegung der Gelenkarme und des Gelenklagers in Richtung zur ersten Grundplatte, ein Eintauchen dieser in das Verformungsrohr unter Führung an diesem über den wagenkastenseitigen Endbereich des zweiten Gelenkarms ermöglicht. Dabei kann ein Eintauchen zwischen zweiter und erster Grundplatte betrachtet nur des zweiten Gelenkarms, des zweiten Gelenkarms und zumindest eines Teilbereiches der Gelenklagerung oder sogar bis zu einem Teil des ersten Gelenkarms erfolgen. Vorzugsweise wird das Eintauchen durch eine Ausbildung und Dimensionierung der Außenumfangsflächen der Gelenkarme und des Gelenklagers derart festgelegt, dass ein Flächenbereich zum Zusammenwirken mit einem Anschlag an oder in der Grundplatte ausgebildet ist.According to a particularly advantageous embodiment for realizing the largest possible longitudinal stroke within the articulated arrangement in the event of a crash with minimal installation space available in the longitudinal direction, the energy dissipation device having the deformation tube is assigned to only one articulated arm, preferably the second articulated arm, and the driver element with a second end region is fixed to the first articulated arm tied together. The connection is provided in the end area of the first articulated arm on the car body side and the first and second end areas are arranged offset in the longitudinal direction, the driver element being offset between the first and second end area, forming a clearance from the outer circumference of the joint arrangement. The cranked design with the provision of a distance to the outer circumference of the joint arrangement allows a free space to be provided around it, which in the event of a response of the energy dissipation device assigned to the second articulated arm and an associated movement of the articulated arms and the joint bearing in the direction of the first base plate Immerse this allows in the deformation tube under guidance on this over the car body end portion of the second articulated arm. In this case, an immersion between the second and first base plates can take place, viewed only by the second articulated arm, the second articulated arm and at least a partial area of the articulated bearing or even up to a part of the first articulated arm. Preferably, the immersion through a training and dimensioning of the outside Catch surfaces of the articulated arms and the joint bearing are set in such a way that a surface area is designed for interaction with a stop on or in the base plate.
Der Begriff Mitnehmerelement steht hier für Mitnehmer. Dieses kann integral oder aber auch mehrteilig ausgebildet seinThe term driver element here stands for driver. This can be designed integrally or also in several parts
Die gekröpfte Ausbildung des Mitnehmerelementes unter Vorsehen eines einen Freiraum beschreibenden Abstandes zum Außenumfang der Gelenkanordnung erlaubt die Relativbewegung der miteinander gekoppelten Gelenkarme gegenüber der dem zweiten Gelenkarm zugeordneten Grundplatte unter Aufnahme von um den Außenumfang der Gelenkarme und deren Verbindungen zu den jeweiligen Grundplatten angeordneten Bauteilen. Insbesondere bietet der so geschaffene Freiraum über dem ersten Endbereich des Mitnehmerelementes die Möglichkeit der Aufnahme des unterhalb der Achse des zweiten Gelenkarms liegenden Teilbereichs der Grundplatte, so dass das mit dem ersten Gelenkarm verbundene Mitnehmerelement gegenüber den Ausführungen aus dem Stand der Technik wesentlich weiter in Längsrichtung der Gelenkanordnung bewegbar ist und damit einen größeren Gesamthub ermöglicht. Dies ist insbesondere dann gegeben, wenn Gelenklager sowie Gelenkarme bezüglich ihres Außenumfanges derart ausgelegt und bemessen sind, sich durch die Grundplatte zu bewegen, insbesondere die zur Lagerung des jeweiligen Gelenkarms vorgesehene Durchgangsöffnung.
Bei den bekannten Ausführungen mit in einer Ebene liegenden Anordnung von erstem und zweiten Endbereich frei von einer Kröpfung ist der Maximalhub bei Überschreitung der zulässigen Belastung spätestens durch das Zusammenwirken von Anschlagflächen am Mitnehmerelement mit der Grundplatte begrenzt.
Die gekröpfte Ausbildung erlaubt ferner den Anbindungsbereich des Mitnehmers an den Gelenkarm freier zu gestalten, Dieser muss nicht mehr zwingend im Bereich des Gelenklagers erfolgen.The cranked design of the driver element with the provision of a distance from the outer circumference of the articulated arrangement that describes a free space allows the relative movement of the articulated arms coupled to one another in relation to the base plate assigned to the second articulated arm, with the accommodation of components arranged around the outer circumference of the articulated arms and their connections to the respective base plates. In particular, the free space created in this way above the first end area of the driver element offers the possibility of accommodating the partial area of the base plate lying below the axis of the second articulated arm, so that the driver element connected to the first articulated arm can be moved much further in the longitudinal direction of the Joint assembly is movable and thus allows a larger total stroke. This is the case in particular when joint bearings and articulated arms are designed and dimensioned with regard to their outer circumference in such a way that they can move through the base plate, in particular the through-opening provided for mounting the respective articulated arm.
In the known designs with an arrangement of the first and second end region lying in one plane and free of a bend, the maximum stroke when the permissible load is exceeded is limited at the latest by the interaction of stop surfaces on the driver element with the base plate.
The cranked design also allows the connection area of the driver to the articulated arm to be designed more freely. This no longer necessarily has to be in the area of the articulated bearing.
Der einen Freiraum zum Außenumfang der Gelenkanordnung beschreibende Abstand zwischen dem Mitnehmerelement und dem Außenumfang der Gelenkanordnung in Längsrichtung betrachtet ist vorzugsweise derart gewählt und ausgebildet, dass das mit dem ersten Gelenkarm verbundene Mitnehmerelement geeignet ist, um bei Überschreitung einer vordefinierten maximalen Stoßbelastung und Relativbewegung der miteinander gelenkig verbundenen Gelenkarme gegenüber der mit dem zweiten Gelenkarm verbundenen Grundplatte in Längsrichtung betrachtet sich bis in den Bereich der durch die Grundplatte beschreibbaren Vertikalebene und darüber hinaus zu bewegen. Diese Ausführung bietet den Vorteil einer möglichen Relativbewegung eines mit dem Mitnehmerelement verbundenen Gelenkarmes derart gegenüber der Grundplatte des mit diesem verbundenen Gelenkarmes, dass das gesamte Gelenklager und auch Teilbereiche des ersten Gelenkarmes sich durch diese hindurchbewegen und damit einen wesentlich längeren Hubweg und Nutzung von mehr Energieverzehr zum Abbau dieses Energieeintrages in Verformungsarbeit als bei herkömmlichen Lösungen zu realisieren.The distance between the driver element and the outer circumference of the joint arrangement, which describes a free space to the outer circumference of the joint arrangement, viewed in the longitudinal direction is preferably selected and designed in such a way that the driver element connected to the first articulated arm is suitable, when a predefined maximum impact load and relative movement of the articulated with one another is exceeded connected articulated arms relative to the base plate connected to the second articulated arm viewed in the longitudinal direction to move into the area of the vertical plane that can be described by the base plate and beyond. This design offers the advantage of a possible relative movement of an articulated arm connected to the driver element in relation to the base plate of the articulated arm connected to it in such a way that the entire articulated bearing and also partial areas of the first articulated arm move through it and thus a significantly longer stroke path and use of more energy consumption for To realize degradation of this energy input in deformation work than in conventional solutions.
In besonders vorteilhafter Weiterbildung sind dann Mitnehmerelement, erster Gelenkarm und Grundpatte integral ausgebildet. Dadurch wird eine Aufteilung in einen starren Gelenkarm und einen mit destruktivem Energieverzehr vorgesehenen Gelenkarm vorgenommen. Durch die gekröpfte Ausbildung des Mitnehmerteils können die Wagenkastenlasten besser von den Gelenklasten getrennt werden, so dass eine günstigere und leichtere Ausführung der einzelnen Bauteile möglich ist.In a particularly advantageous development, the driver element, the first articulated arm and the base plate are then formed integrally. This results in a division into a rigid articulated arm and an articulated arm provided with destructive energy absorption. Due to the cranked design of the driver part, the car body loads can be better separated from the articulated loads, so that a cheaper and lighter design of the individual components is possible.
Um eine möglichst gute Versteifungs- und Stabilisierungswirkung und damit auch einen Aufkletterschutz im Crashfall durch die Möglichkeit des zumindest teilweisen, vorzugsweise vollständigen Eintauchens des Gelenklagers in das Verformungsrohr zu gewährleisten ist das Mitnehmerelement derart ausgebildet und ausgelegt, dass die den ersten Endbereich zum Zusammenwirken mit einem Fahr- oder Drehgestell beschreibbare Mitnehmerachse in einer durch die Lagerachse des Gelenklagers und einer Senkrechten zu dieser und zur Längsrichtung der Gelenkanordnung im beschreibbaren Ebene liegt, insbesondere deren Verlängerung die Schwenkachse schneidet.In order to ensure the best possible stiffening and stabilizing effect and thus also protection against climbing in the event of a crash due to the possibility of the joint bearing being at least partially, preferably completely, immersed in the deformation tube, the driver element is designed and designed in such a way that the first end region for interaction with a driving - Or bogie writable driver axis is in a through the bearing axis of the pivot bearing and a perpendicular to this and to the longitudinal direction of the joint arrangement in the writable level, in particular the extension intersects the pivot axis.
Ist eine derartige Versteifung der Gelenkanordnung nicht gewünscht aber ein Aufkletterschutz gefordert, ist das Mitnehmerelement derart ausgebildet und ausgelegt, dass die den ersten Endbereich zum Zusammenwirken mit einem Fahr- oder Drehgestell beschreibbare Mitnehmerachse versetzt zu einer durch die Schwenkachse des Gelenklagers und einer Senkrechten zu dieser und zur Längsrichtung beschreibbaren Ebene liegt, insbesondere deren Verlängerung versetzt zur Schwenkachse verläuft. In diesem Fall taucht das Gelenklager im Crashfall nicht vollständig oder bei besonders verkürzter Anbindung des ersten Endbereiches des Mitnehmerelementes im Bereich des Gelenkkopfes überhaupt nicht in das Verformungsrohr ein. Der durch Verkürzung erreichbare Abstand zwischen den Grundplatten bei Überschreiten der zulässigen Betriebslast entspricht dann den Abmessungen des ersten Gelenkarmes.If such a stiffening of the joint arrangement is not desired but climbing protection is required, the driver element is designed and designed in such a way that the driver axis, which can be described for interaction with a chassis or bogie, is offset to a axis through the pivot axis of the joint bearing and a perpendicular to this and is writable to the longitudinal plane, in particular the extension of which is offset to the pivot axis. In this case, in the event of a crash, the joint bearing does not fully immerse into the deformation tube, or in the case of a particularly shortened connection of the first end region of the driver element in the region of the joint head, not at all. The distance between the base plates that can be achieved by shortening when the permissible operating load is exceeded then corresponds to the dimensions of the first articulated arm.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren erläutert. Die Figuren zeigen im Einzelnen:
-
1 eine Ausbildung einer Gelenkanordnung gemäß dem Stand der Technik; -
2 eine erste vorteilhafte Ausbildung einer erfindungsgemäßen Gelenkanordnung in perspektivischer Darstellung; -
3 den Einbau einer Gelenkanordnung gemäß2 in einem Schienenfahrzeug: -
4 eine Schnittdarstellung einer Ausführung gemäß2 in einer durch die Gelenkachse und die Längsrichtung der Gelenkanordnung beschreibbaren Ebene im unbelasteten Zustand; -
5 eine Ausführung gemäß2 nach Ansprechen der Energieverzehreinrichtung in einem Schnitt in einer durch die Gelenkachse und die Längsrichtung der Gelenkanordnung beschreibbaren Ebene; -
6a eine zweite vorteilhafte Ausbildung einer erfindungsgemäßen Gelenkanordnung in perspektivischer Darstellung; -
6b eine Ausführung gemäß6a nach Ansprechen der Energieverzehreinrichtung.
-
1 an embodiment of a joint arrangement according to the prior art; -
2 a first advantageous embodiment of a joint arrangement according to the invention in a perspective view; -
3 the installation of a joint assembly according to2 in a rail vehicle: -
4 according to a sectional view of anembodiment 2 in a plane that can be described by the joint axis and the longitudinal direction of the joint arrangement in the unloaded state; -
5 an execution according to2 after activation of the energy dissipation device in a section in a plane that can be described by the joint axis and the longitudinal direction of the joint arrangement; -
6a a second advantageous embodiment of a joint arrangement according to the invention in a perspective view; -
6b an execution according to6a after the energy absorbing device has responded.
Die
Die Richtungsangaben gelten auch für die weiteren Figuren.The
The directions given also apply to the other figures.
Die Gelenkanordnung 1 umfasst einen ersten Gelenkarm 10 und einen zweiten Gelenkarm 20. Ein wagenkastenseitiger Endbereich 11 des ersten Gelenkarms 10 ist mit einer Grundplatte 2 eines ersten Wagenkastens 6 verbunden oder verbindbar, während ein dem wagenkastenseitigen Endbereich des Gelenkarms 10 gegenüberliegender stirnseitiger Endbereich 12 des ersten Gelenkarms 10 mit einem ersten Gelenkkopf 15 versehen ist. In gleicher Weise weist der zweite Gelenkarm 20 einen wagenkastenseitigen, mit einer Grundplatte 4 eines zweiten Wagenkastens 7 verbundenen oder verbindbaren Endbereich 21 sowie einen gegenüberliegenden stirnseitigen Endbereich 22 mit einem zum ersten Gelenkkopf 15 zumindest bereichsweise komplementär ausgebildeten zweiten Gelenkkopf 25 auf. Der erste Gelenkkopf 15 des ersten Gelenkarms 10 ist als Gelenkgabel und der zweite Gelenkkopf 25 des zweiten Gelenkarms 20 als Gelenkauge ausgeführt. Selbstverständlich kommen hier aber auch andere Ausführungsformen in Frage. Der erste Gelenkkopf 15 des ersten Gelenkarms 10 und der zweite Gelenkkopf 25 des zweiten Gelenkarms 20 sind über ein Gelenklager 30 gelenkig miteinander verbunden. Hierzu weist das Gelenklager 30 einen Gelenkzapfen 31 auf, welcher die für die Gelenkanordnung 1 gemeinsame als Schwenkachse fungierende Lagerachse Z definiert. Der Gelenkzapfen 31 des Gelenklagers 30 ist als ein horizontal verlaufender und sich senkrecht zur Längsrichtung der Gelenkanordnung 1 erstreckender Bolzen ausgeführt. Das Gelenklager 30 weist ferner beidseitig der Gelenkköpfe 15, 25 Lagerschalen 32 auf, um beidseitig den Gelenkzapfen 31 des Gelenklagers 30 abzustützen. Bei der in
Der erste Gelenkarm 10 ist direkt mit der Grundplatte 2 verbunden, vorzugsweise als integrales Bauteil mit dieser ausgebildet. Des Weiteren umfasst der erste Gelenkarm 10 auch ein Mitnehmerelement 50, wobei ein erster Endbereich 51 des Mitnehmerelements 50 in Wirkverbindung mit einem (in
Der zweite, vom ersten Endbereich 51 abgewandte Endbereich 52 ist mit dem ersten Gelenkarm 10 verbunden und zwar im wagenkastenseitigen Endbereich 11. Gemäß einer besonders vorteilhaften und in der Figur dargestellten Ausbildung sind Grundplatte 2, Gelenkarm 10 und Mitnehmer 50 als integrales Bauteil ausgebildet. Der Mitnehmer 50 erstreckt sich von der Grundplatte 2 ausgehend in vertikaler Richtung in Einbaulage nach unten zum Drehgestell 5. Das Mitnehmerelement 50 kann im ersten Endbereich 51 zum Zusammenwirken mit einem Fahr- oder Drehgestell 5 verschiedenartig ausgebildet sein, vorzugsweise ist dieser zapfenartig ausgebildet und durch eine Mitnehmerachse M bzw. bei Ausbildung als Zapfen Zapfenachse charakterisiert, die mit der Mittenachse eines Aufnahmebereiches am Drehgestell 5 zusammenfällt und senkrecht zur Längsrichtung der Gelenkanordnung 1 ausgerichtet ist.The
Die Mitnehmerachse M erstreckt sich im der Ausführung gemäß
Erfindungsgemäß sind die beiden Endbereiche 51 und 52 in Längsrichtung der Gelenkanordnung 1 betrachtet zueinander mit Versatz angeordnet. Das Mitnehmerelement 50 ist im zweiten Endbereich 52 mit dem wagenkastenseitigen Endbereich 11 des ersten Gelenkarms 10 verbunden, vorzugsweise erfolgt die Verbindung im Bereich der Verbindung des ersten Gelenkarmes 10 mit der Grundplatte 2. Daraus ergibt sich eine gekröpfte Form des Mitnehmerelementes 50 aufgrund des Versatzes zwischen Verbindungsbereich des zweiten Endbereiches 52 am ersten Gelenkarm 10 und dem ersten, einen Mitnehmerbereich bildenden Endbereich 51. Die gekröpfte Ausbildung erfolgt unter Ausbildung eines einen Freiraum 53 bildenden Abstandes des Mitnehmerelementes 50 in Umfangsrichtung zu den Gelenkarmen 10, 20 und dem Gelenklager 30. Der Freiraum erstreckt sich dabei in Längsrichtung über einen Teilbereich der Erstreckung von Gelenklager 30 und zweitem Gelenkarm 20 in Längsrichtung und in vertikaler Richtung im wesentlichen vom Außenumfang der Gelenkanordnung in diesem Erstreckungsbereich. Die Anbindung des zweiten Endbereiches 52 erfolgt in der in
Besonders vorteilhaft sind das Mitnehmerelement 50, der erste Gelenkarm 10 und die Grundpatte 2 integral ausgebildet und bilden somit einen hinsichtlich der Anbindung an den Wagenkasten des Wagens 26 starren Gelenkteil.Particularly advantageously, the
Die Ausbildung gemäß der
Das Verformungsrohr 8 ist dazu mit seinem gelenkseitigen Endbereich 16 einseitig und wenigstens mittelbar an der dem zweiten Gelenkarm 20 zugeordneten Grundplatte 4, sich in Richtung vom Gelenklager 30 weg erstreckend gelagert. Im dargestellten Fall ist das Verformungsrohr 8 zwischen zwei Teilplatten der Grundplatte 4 verspannt. Der zweite Gelenkarm 20 weist in seinem wagenkastenseitigem Endbereich 21 einen ersten Lagerabschnitt 24 zur zumindest mittelbaren Lagerung an der Grundplatte 4 und einen Führungsabschnitt 28 auf, welcher zumindest teilweise in das Verformungsrohr 8 hineinragt und an der Innenoberfläche 9 des Verformungsrohres 8 anliegt. Das Verformungsrohr 8 weist an seinem gelenkseitigen Endbereich 16 einen mit dem Lagerabschnitt 24 des Gelenkarmes 20 fest verbundenen Abschnitt 17 auf, welcher einen im Vergleich zu einem weiter in Richtung zum wagenkastenseitigen Endbereich 19 des Verformungsrohres 8 liegenden Abschnitt 18 größeren Querschnitt aufweist, wobei der Gelenkarm 20 im Bereich seines Lagerabschnittes 24 zwischen der Grundplatte 4 und diesem weiter in Richtung zum wagenkastenseitigen Endbereich liegenden Abschnitt 18 des Verformungsrohres 8 verspannt ist und im Bereich des Führungsabschnittes 28 an der Innenoberfläche 9c dieses weiter in Richtung zum wagenkastenseitigen Endbereich liegenden Abschnittes 18 des Verformungsrohres 8 anliegt. Der Lagerabschnitt 24 und der Führungsabschnitt 28 des wagenkastenseitigen Endbereiches 21 des zweiten Gelenkarms 20 sind integral ausgeführt und ein Übergangsbereich 29 zwischen Lagerabschnitt 24 und Führungsabschnitt 28 am Gelenkarm 20 ist konisch unter Ausbildung zumindest einer Kegelfläche 33 zum Zusammenwirken mit dem Innenumfang 9 des Verformungsrohres 8 ausgebildet.For this purpose, the
Die
Die in den
In den
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Gelenkanordnungjoint arrangement
- 22
- Grundplatte des ersten WagenkastensBase plate of the first car body
- 33
- Schienenfahrzeugrail vehicle
- 44
- Grundplatte des zweiten WagenkastensBase plate of the second car body
- 55
- Drehgestellbogie
- 66
- Energieverzehreinrichtungenergy absorption device
- 77
- Verbindung zweiter Gelenkarm mit zweiter GrundplatteConnection of second articulated arm with second base plate
- 88th
- Verformungsrohrdeformation tube
- 99
- Innenumfang; Oberflächeinner circumference; surface
- 9c9c
-
Oberfläche im Abschnitt 18Surface in
section 18 - 1010
- erster Gelenkarmfirst articulated arm
- 1111
- wagenkastenseitiger Endbereich des ersten GelenkarmsCar body-side end area of the first articulated arm
- 1212
- stirnseitiger Endbereich des ersten GelenkarmsFront end area of the first articulated arm
- 1313
- Energieverzehrelement im ersten GelenkarmEnergy absorbing element in the first articulated arm
- 13a13a
- Verformungsrohrdeformation tube
- 13b13b
- Kegelringcone ring
- 13c13c
- Stirnblechfront plate
- 1515
- erster Gelenkkopffirst joint head
- 1616
- gelenkseitiger Endbereich Verformungsrohrjoint-side end area deformation tube
- 1717
- erster Abschnitt Verformungsrohrfirst section deformation tube
- 1818
- zweiter weiter in Richtung wagenkastenseitiger Endbereich des Verformungsrohres liegender Abschnittsecond section lying further in the direction of the end region of the deformation tube on the car body side
- 1919
- wagenkastenseitiger Endbereich des VerformungsrohresCar body end area of the deformation tube
- 2020
- zweiter Gelenkarmsecond articulated arm
- 2121
- wagenkastenseitiger Endbereich des zweiten GelenkarmsCar body-side end area of the second articulated arm
- 2222
- stirnseitiger Endbereich des zweiten GelenkarmsFront end area of the second articulated arm
- 2323
- Energieverzehrelementenergy absorbing element
- 23a23a
- Verformungsrohrdeformation tube
- 23b23b
- Stirnblechfront plate
- 2424
- Lagerabschnittstorage section
- 2525
- zweiter Gelenkkopfsecond joint head
- 2626
- WagenDare
- 2727
- WagenDare
- 2828
- Führungsabschnittguide section
- 2929
- Übergangsbereichtransition area
- 3030
- Gelenklagerpivot bearing
- 3131
- Gelenkzapfenpivot pin
- 3232
- Gelenkschalenjoint shells
- 3333
- Kegelflächeconical surface
- 4040
- Anschlag an zweiter GrundplatteStop on second base plate
- 4242
- Flächenbereich an GelenklagerSurface area on spherical bearing
- 5050
- Mitnehmerelementdriver element
- 5151
- erster Endbereichfirst end area
- 5252
- zweiter Endbereichsecond end area
- 5353
- Freiraumfree space
- MM
- Mitnehmerachsedriving axle
- GG
- Gelenkpunktpivot point
- ZZ
- Lagerachsebearing axis
- d1d1
-
Abstand Anschlag Grundplatte zweiter Wagenkasten und Flächenbereich 42Distance from stop base plate of second car body and
surface area 42
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- EP 1884434 B1 [0003]EP 1884434 B1 [0003]
- DE 20121562 U1 [0003]DE 20121562 U1 [0003]
- WO 2020035196 A1 [0003]WO 2020035196 A1 [0003]
- EP 3626573 B1 [0003, 0014]EP 3626573 B1 [0003, 0014]
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---|---|---|---|
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Country | Link |
---|---|
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