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Stoßvorrichtung für Schienenfahrzeuge Die Erfindung betrifft eine
aus seitlichen Standardpuffern bestehende Stoßvorrichtung für Schienenfahrzeuge
mit den Puffern nachgeschalteten Vorrichtungen zur Aufnahme übergroßer Pufferstöße
in Form von rohrförmigen Deformationskörpern, die an ihren pufferseitigen Enden
zur Längsführung der Puffer im Kopfstück des Fahrzeugrahmens dienende Führungsglieder
aufweisen.
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Bei einer bekannten Stoßvorrichtung dieser Art ist jedem Standardpuffer
ein einziger rohrförmiger Deformationskörper nachgeschaltet, der einerseits mit
der Bodenplatte einer im Kopfstück des Fahrzeugrahmens vorgesehenen Führungshülse
und andererseits mit einer Stoßplatte fest verbunden ist, die den Standardpuffer
trägt und bei Verformung des Deformationsgliedes nach Art eines Führungskolbens
mit Spiel in der Führungshülse gleitet. Da die Stoßplatte nur als flacher Führungskolben
ausgeführt ist, der mit Spiel in der Führungshülse gleitet, kann es bei schrägen
Stößen, wie sie in Kurven auftreten, vorkommen, daß der rohrförmige Deformationskörper
zur Seite geknickt und der Puffer schräg gestellt wird. Dies kann weiterhin zu Beschädigungen
der Führungshülse beitragen und führt in der Regel zu einem Verklemmen der Stoßplatte
in der Führungshülse. Außerdem läßt sich bei einem einzigen rohrförmigen Deformationskörper
die Größe der Verformungskraft nur ungenau vorherbestimmen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stoßvorrichtung der
eingangs bezeichneten Art zu schaffen, bei welcher die Größe der Verformungskraft
des Deformationskörpers besser vorherzubestimmen und eine Verformung in Richtung
der Pufferachse sicherer gewährleistet ist, wobei diese Vorrichtung eine gute Führung
des Puffers ermöglicht, so daß dieser auch nach Verformung des Deformationskörpers
vorübergehend funktionsfähig bleibt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Deformationskörpers
jedes Puffers in mehrere Rohrstücke unterteilt ist, die parallel zur und außerhalb
der Pufferachse symmetrisch zu dieser angeordnet sind, und daß eine zusätzliche
Längsführung des Puffers hinter dem Deformationskörper vorgesehen ist. Durch die
Unterteilung des Deformationskörpers in mehrere Rohrstücke kann die Größe der Verformungskraft
besser vorherbestimmt werden. Außerdem ist die Gefahr eines seitlichen Ausknickens
vermindert, wodurch eine geradlinige Verformung in Richtung der Pufferachse sicherer
gewährleistet ist. Zur Erzielung dieser geradlinigen Verformung trägt außerdem die
zusätzliche Längsführung des Puffers hinter dem Deformationskörper bei, da hierdurch
das an der Vorderseite des Deformationskörpers angeordnete Führungsglied die Führung
nicht allein zu übernehmen braucht.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Rohrstücke jedes
Deformationskörpers an ihren Stirnseiten mit je einer Hilfsplatte verschweißt und
bilden mit diesen Hilfsplatten eine ausbaubare Einheit. Durch diese Ausgestaltung
kann der Deformationskörper nach seiner Verformung als Ganzes ausgebaut und durch
einen neuen ersetzt werden, ohne daß hierbei irgendwelche Schweißstellen getrennt
und wieder neu hergestellt werden müßten.
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Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Rohrstücke
an ihren beiden Enden nach außen gebördelt sind. Diese Ausbördelung der Rohrenden
fördert eine gleichmäßige Faltenbildung, die, von beiden Enden ausgehend, sich zur
Rohrmitte fortsetzt.
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Einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung zufolge kann
die zusätzliche Längsführung des Puffers aus einem Führungskolben bestehen, der
am pufferseitigen Führungsglied starr befestigt und in einem hinter dem Deformationskörper
am Fahrzeugrahmen befestigten Führungsrohr geführt ist. Hierdurch werden zwei weit
auseinanderliegende Führungen geschaffen, die große seitliche Kräfte aufnehmen können.
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In der Zeichnung ist die Erfindung durch ein Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
und zwar zeigt F i g. 1 ein Kopfstück eines Schienenfahrzeugrahmens im Grundriß
nach der Schnittlinie 1-I der F i g. 2,
F i g. 2 das Kopfstück im
Aufriß nach der Schnittlinie 11-I1 der F i g. 1, F i g. 3 einen Deformationskörper
mit den anschließenden Teilen im Normalzustand gemäß der Schnittlinie I-1 der F
i g. 2, aber in größerem Maßstab als die entsprechende Darstellung in F i g. 1,
F i g. 3 a eine Einzelheit in natürlicher Größe, F i g. 4 den Deformationskörper
in eingedrücktem Zustand und F i g. 5 ein Betriebsdiagramm für die Deformation.
Ein Fahrzeugrahmen 1 trägt an seinem Kopfstück eine Zugstange 2 sowie zwei Standardpuffer
3, jeweils bestehend aus einer Grundplatte 4, einer Pufferhülse 5, einem Pufferstößel
6 sowie einer Pufferfeder 7. Dabei wird der auf den Pufferstößel 6 ausgeübte Anfangsfederdruck
(Weg so) in üblicher Weise durch einen Anschlagring 8 auf die Pufferhülse 5 übertragen.
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Anschließend an die Standardpuffer ist jeweils eine Vorrichtung zur
Aufnahme übergroßer Pufferstöße in Form eines Deformationskörpers 10 vorgesehen.
Dieser besteht aus einem Paket von vier Deformationselementen, die als Rohrstücke
11 mit gebördelten Enden ausgebildet und an ihren Stirnseiten mit Hilfsplatten
12 und 13 gemäß F i g. 3 a verschweißt sind.
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Der Deformationskörper ist in einem Nischenkasten 14 untergebracht.
Dieser wird durch Seitenwände 15 und 16, eine Rückwand 17 sowie ein rückseitig anschließendes
Rohr 18 gebildet. Der Nischenkasten ist mit dem Rahmenverband des Kopfstückes verschweißt
und auf diese Weise nach allen Seiten versteift. Mittels vier langer, die Rohrstücke
11 durchdringender Schrauben 19 werden die Pufferhülsen 5 und die Grundplatten 4
gegen die äußeren Stirnseiten der Deformationskörper und über diese gegen die Rückwand
17 des Nischenkastens gedrückt.
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Die Standardpuffer 3 sind durch Führungsglieder in Längsrichtung im
Fahrzeugrahmen 1 geführt. Diese Führungsglieder bestehen aus einem Führungskolben
22 und einer rechteckigen Führungsplatte 23, wobei der Führungskolben
im Rohr 18 und die Führungsplatte an den Seitenwänden 15 und 16 des Nischenkastens
14 längsbeweglich geführt sind. Diese Führungsglieder kommen besonders dann zur
Auswirkung, wenn die Deformaiionskörper unter der Wirkung exzentrischer Pufferstöße
verformt werden.
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Beim Auftreffen eines Schienenfahrzeuges mit seitlichen Standardpuffern,
denen erfindungsgemäße Vorrichtungen zur Aufnähme übergroßer Pufferstöße nachgeschaltet
sind, auf die Puffer eines Gegenfahrzeuges oder eines Prellbockes werden zunächst
die Pufferstößel 6 in die Pufferhülsen 5 hineingedrückt, wobei der Stoß durch die
Pufferfedern 7 elastisch aufgenommen wird. Für den Fall, daß anormal hohe Pufferstöße
auftreten, stoßen die Pufferstößel G auf die Grundplatten 4 auf und drükken gegen
die Deforrnationskörper 10. Unter dem Einfluß dieser Druckkräfte werden nun die
Rohrstücke 11 plastisch verformt. Die Erfahrung zeigt, daß dank der durch eine Bördelung
mit dem Krümmungsradius r erweiterten Rohrenden die Rohrstücke sich in Falten 24
(F i g. 4) legen, wobei durch die plastische Verformung Stoßenergie vernichtet wird.
Die Faltenbildung geht dabei von den Rohrenden aus und pflanzt sich beidseitig gegen
die Rohrmitte fort. Die in F i g. 4 angenommene Verformung entspricht etwa dem Mittelzustand
zwischen unversehrten und vollständig in Falten gelegten Rohrstücken. Die Rohrstücke
11 sind so dimensioniert, daß die Verformung des Deformationskörpers bei Pufferstößen
einsetzt, deren Größe innerhalb des Bereiches der für den Fahrzeugrahmen möglichen
Maximalbelastung liegt. Es wird damit vermieden, daß der Fahrzeugrahmen unzulässig
hohen Längskräften ausgesetzt wird, die zu Ausknickungen oder Brüchen einzelner
Rahmenteile und nachfolgenden teuren Reparaturen führen könnten.
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Der Kraftablauf eines anormal hohen Pufferstoßes geht deutlich aus
dem Arbeitsdiagramm gemäß F i g. 5 hervor. In diesem ist die von einem Puffer ausgeübte
Stoßkraft P in Abhängigkeit von den Feder-und Deformationswegen s1 und s2 dargestellt.
In einem zweiten Linienzug ist sodann die aufgespeicherte Energie Ei der Pufferfeder
7 und die durch plastische Deformation aufgenommene Deformationsarbeit E2 aufgetragen.
Man erkennt aus dem Diagramm ohne weiteres, daß die Deformationskraft sehr stark
schwankt, und zwar in einem Bereich von beispielsweise etwa 40 bis 85 t. Dies erklärt
sich durch die Bildung der Rohrfalten 24, die je nach ihrem momentanen Zustand einen
mehr oder weniger großen Widerstand gegen die weitere plastische Verformung der
Rohrstücke erzeugen. Daß die durch die plastische Deformation aufzubringende Energie
ganz erhebliche Werte annimmt, zeigt ein Vergleich mit der Deformationsarbeit, die
durch die vorgeschaltete elastische Zusammendrückung der Pufferfedern 7 aufgebracht
wird. Diese erreicht gemäß dem Linienzug Ei etwa den Wert von 1000 mkg, während
gemäß dem Linienzug E2 die plastische Deformationsarbeit im betrachteten Fall etwa
den Wert von 7500 mkg, also etwa das 7,5fache von Ei, erreicht.
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Bei diesem Vorgang übersteigen die auf den Fahrzeugrahmen übertragenen
Stoßkräfte in keinem Fall den zulässigen Wert von z. B. 90 bis 100 t. Andererseits
sprechen die Deformationskörper nicht an, solange die Pufferstößel unter der elastischen
Wirkung der Pufferfedern stehen, sondern erst, wenn die Pufferfedern ganz zusammengedrückt
sind und die Pufferstößel bereits auf der Grundplatte aufsitzen. Auf diese Weise
wird vermieden, daß die überstoßvorrichtung unter normalen Bedingungen des Fahrbetriebes
zum Arbeiten kommt.
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In den Fällen, in denen eine plastische Deformation der Rohrstücke
11 in mehr oder weniger großem Umfang eingetreten ist, hat sich also, wie dies aus
F i g. 4 zu ersehen ist, der Standardpuffer um den Betrag s2 in den Nischenkasten
hinein verschoben, was ohne besondere Anzeigevorrichtungen vom Bahnpersonal erkennbar
ist. Da das Fahrzeug nun auf alle Fälle zum Stillstand gekommen ist, können die
Muttern 25 ohne weiteres nachgezogen werden. Zu diesem Zweck sind die Schrauben
19 mit außergewöhnlich langem Gewindeteil versehen. Die plastisch deformierten Rohrstücke
11 müssen somit nicht an Ort und Stelle, sondern erst im Fahrzeugdepot ausgewechselt
werden. Eine solche Arbeit ist nicht sehr umfangreich, da nach dem Entfernen der
Standardpuffer der aus den Rohrstücken 11 und den Hilfsplatten 12 und 13 bestehende
Deformationskörper 10 ohne weiteres als Ganzes ausgebaut und durch eine neue Einheit
ersetzt werden kann.
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Dank ihres verhältnismäßig geringen Platzbedarfs eignet sich die erfindungsgemäße
überstoßvorrichtung auch für den nachträglichen Einbau in vorhandene
Fahrzeuge.
Es müssen dann in solchen Anwendungsfällen lediglich an den Stirnseiten des Fahrzeugrahmens
Nischen für den Einbau von Nischenkästen vorgesehen und die letzteren mit dem Rahmenverband
verschweißt werden. Ferner läßt sich die erfindungsgemäße überstoßvorrichtung ohne
weiteres auch für Fahrzeuge mit Mittelpufferkupplungen verwenden. Ein weiteres mögliches
Anwendungsgebiet sind Prellböcke, wie sie in Bahnanlagen allgemein üblich sind.