DE19749507A1 - Wagenkastenverbindung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbinden von Wagenkästen oder ähnli­ chen Bestandteilen einer Zuggarnitur, vorzugsweise von Fahrzeugen des Schienen-Personenverkehrs.

Wagenkastenverbindungen nach dem bekannten Stand der Technik bestehen im allgemeinen aus den dem jeweiligen Verwendungszweck zugeordneten Baugrup­ pen. Dies sind Zug- und Stoßeinrichtungen zur Zug- und Druckkraftübertragung bzw. Stoßenergieaufnahme, elektrische, pneumatische und hydraulische Verbindun­ gen, Übergangseinrichtungen für Personen sowie Sondereinrichtungen, z. B. zur Gewährleistung bestimmter Anforderungen an den Fahrkomfort.

Mit der Zuordnung bestimmter zweckentsprechender Funktionen auf die einzelnen Baugruppen sind diesen in der technischen Weiterentwicklung Grenzen gesetzt. Vor­ rangig betrifft dies die Beseitigung des Nachteils der punktuellen Zug- und Druck­ kraftübertragung zwischen den Wagenkästen, die in bezug auf deren Strukturquer­ schnitt zudem noch exentrisch erfolgt. Die Wagenkastenverbindungen von freizügig einstellbaren Schienenfahrzeugen müssen technisch und betrieblich kompatibel sein und den internationalen Vereinbarungen entsprechen, die abweichende technische Lösungen ausschließen. Wagenkastenverbindungen geschlossener Schienenfahr­ zeugeinheiten, z. B. Triebzüge, weisen dagegen trotz notwendiger technischer und betrieblicher Kompatibilität einen erheblichen Gestaltungsspielraum auf. Dieser wur­ de bisher nur partiell genutzt und in der Regel auf die Ausschöpfung des Vorteils beschränkt, daß die Schienenfahrzeuge allenfalls in einer Werkstatt getrennt werden müssen.

Mögliche Funktionskoppelungen werden nur partiell angewendet, z. B. bei Wagen­ kastenaufhängungen, Gelenkkupplungen sowie Neigeeinrichtungen von Triebzügen und anderen Schienenfahrzeugeinheiten. In der EP 0 343 483 wird ein Kupplungs­ gelenk zwischen zwei Eisenbahnwagen beschrieben. Es verbindet, getragen von einem Drehgestell, zwei Wagenkästen derart miteinander, daß über eine zylindrische Achse und eine kegelstumpfförmige Platte Zug-, Druck- und Neigungskräfte aufge­ nommen werden. Das hat den Nachteil, daß die Kräfte hierbei punktuell auftreten und sich so nicht auf die gesamte Stirnfläche des Wagenkastens verteilen können.

Ähnliche Verhältnisse sind in der DE 05 44 22 109 und DE 05 44 22 581 darge­ stellt. Bei der kuppelbaren Fahrwerksanordnung und der Verbindungseinrichtung benachbarter Wagenkästen treten die Kräfte an bestimmten Punkten auf und lassen sich nicht auf weitere Flächen verteilen. Auch bei Übergangseinrichtungen, wie in der 05 31 24 779 und der PS 34 01 555 beschrieben, kann infolge der funktionellen Anordnung keine Weiterverteilung der Kräfte erfolgen. In der PS-US 3,678,863 ist ein Gelenkeisenbahnwagen beschrieben, bei dem die Wagenkästen durch eine in einer vertikalen Ebene angeordneten Gelenkkonstruktion verbunden sind. Diese be­ wirkt zwar in Bezug auf die fachwerkförmigen Fahrzeuggerippe eine Zwei-Punkt- Krafteinleitung, ist jedoch für Wagenkästen von Fahrzeugen des Schienenpersonen­ verkehrs funktionell nicht anwendbar.

Das Ziel der Erfindung besteht darin, insbesondere für geschlossene Schienenfahr­ zeugeinheiten die Möglichkeiten einer auf den Wagenkastenquerschnitt abgestimm­ ten Zug- und Druckkraftübertragung zu nutzen und damit eine Voraussetzung für wirtschaftliche Schienenfahrzeugkonfigurationen zu schaffen, die eine weitere Ent­ wicklung des technischen und Sicherheitsstandards gestatten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wagenkastenverbindung der ein­ gangs genannten Art zu schaffen, die bei Vermeidung der Mängel des Standes der Technik im Regel-Lastbereich die betrieblich auftretenden Zug-, Druck- bzw. Stoß­ belastungen einschließlich der Stoßenergie zwischen den Wagenkästen aufnimmt und die Reaktionskräfte weitgehend gleichmäßig auf deren Struktur überträgt, die im Überlastbereich, z. B. infolge Kollision, eine stufenweise Energieabsorptions- sowie Crashfähigkeit aufweist und dabei das Aufklettern bzw. Ausbrechen einzelner Schie­ nenfahrzeuge verhindert und im Sinne einer Funktionsintegration weitere an eine Wagenkastenverbindung zu stellende Anforderungen, wie Druckertüchtigung, Schall- und Wärmedämmung sowie den ungehinderten Übergang von Personen erfüllt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen den ringspantähn­ lichen Enden der Wagenkästen, bei einem gemeinsamen Fahrwerk oberhalb des­ sen, eine dem Profil des Wagenkasten-Strukturquerschnitts angepaßte ringförmige, dem Prinzip des Gummibalges einer Luftfeder ähnliche Vorrichtung eingesetzt wird, welche in Wirkverbindung mit den in einem definierten Abstand gehaltenen Enden der Wagenkästen steht und deren belastungs- und fahrwegsbedingte Relativbewe­ gungen ermöglicht. Die mechanische, pneumatische und/oder hydraulische Druck­ kraftübertragung ist passiv oder aktiv wirkend in Bezug auf die zu übertragenden Drucklasten so abgestimmt, daß nach Überschreitung definierter Belastungsgrenzen je eines reversibel und eines irreversibel verformbaren Bereiches die als zusätzliche Energieabsorptionszonen ausgebildeten Wagenkastenenden zu einer kontrollierten Verformung herangezogen werden.

Die Zugkraftübertragung wird entweder durch eine gummibalgähnliche Vorrichtung in Verbindung mit in deren Wandung integrierten Übertragungselementen selbst oder von zusätzlichen, an sich bekannten und den geometrischen Verhältnissen der Vor­ richtung angepaßten mechanischen Zuggliedern unter Gewährleistung der bela­ stungs- und fahrwegsbedingten Relativbewegungen der Wagenkastenenden über­ nommen. Die Wirkverbindung zwischen der Vorrichtung und den ringspantähnlichen Enden der Wagenkästen ist druckdicht und ferner so auszuführen, daß mittels inte­ grierter Schnittstellen die gewünschten elektrischen, pneumatischen und/oder hy­ draulische Leitungen gekuppelt werden.

Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die zeichnerischen Darstellungen zeigen in

Fig. 1 eine Ansicht der Vorrichtung in der Seitenansicht der Enden der Wagenkästen,

Fig. 2 eine Ansicht der Vorrichtung als Schnittdarstellung der Seitenansicht der Wagenkastenverbindung und

Fig. 3 eine Ansicht der Vorrichtung als Darstellung der Draufsicht der Wagen­ kastenverbindung.

Zwischen den ringspantähnlichen Enden 1 und 2 der Wagenkästen I und II wird die Wagenkastenverbindung durch eine gummibalgähnliche Vorrichtung 3 hergestellt, die mit über den gesamten Wagenkastenquerschnitt verteilten, nicht näher darge­ stellten Verbindungselementen 4 an den Enden 1 und 2 befestigt ist. Bei dem im Ausführungsbeispiel verwendeten elastisch verformbaren Werkstoff 5, z. B. ein Ver­ bundwerkstoff, der Vorrichtung 3 sind ebenfalls ringförmig über den gesamten Wa­ genkastenquerschnitt verteilte, mit Federungseigenschaften ausgestattete Übertra­ gungselemente 6 integriert, die zur Verteilung der Zug- und Druckkräfte auf den Wagenkastenquerschnitt der Enden 1 und 2 geeignet sind. Die durch die Vorrichtung 3 im definierten Abstand a gehaltenen Enden 1 und 2 der Wagenkästen I und II sind infolge der elastischen Eigenschaften des Werkstoffs 5 und der Übertragungsele­ mente 6 der Vorrichtung 3 in der Lage, belastungs- und fahrwegbedingte Relativbe­ wegungen zueinander auszuführen. Die Energieaufnahme infolge Zug- und Druck­ kraftbelastungen bzw. Schwingungen erfolgt durch Verformung der als Formfeder ausgeführten Bereiche 7 der Übertragungselemente 6 unter Ausnutzung der inneren Reibung des mit in die Verformung ein bezogenen Werkstoffs 5 innerhalb vorgege­ bener Belastungsgrenzen reversibel und nach deren Überschreitung irreversibel. Die Verbindungselemente 4 gestatten den Austausch der nach irreversibler Verformung unbrauchbar gewordenen Vorrichtung 3. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 3 ge­ stattet es ferner, durch die gleichmäßige Stoßenergieeinleitung in die Wagenkästen I und II den ringspantähnlichen Enden 1 und 2 zusätzliche Verformungsbereiche 8 und 9 zuzuordnen, die auf eine verhältnismäßig geringe Verformungslänge L zur Aufnahme weiterer Stoßenergie, z. B. im Kollisionsfall, in der Lage sind.

Zur Integration der für den Zug betrieb erforderlichen elektrischen, pneumatischen und hydraulischen Übertragungsleitungen in die Wagenkastenverbindung weist die Vorrichtung 3 eine oder mehrere den Erfordernissen angemessene Durchörterungen 10 auf, die mit nicht näher dargestellten Kuppeleinrichtungen als Schnittstellen für eine einfache Montage kombiniert werden können.

Bezugszeichenliste

I Wagenkasten
II Wagenkasten

1

Enden

2

Enden

3

Vorrichtung

4

Verbindungselement

5

Werkstoff

6

Übertragungselement

7

Formfeder

8

Verformungsbereiche

9

Verformungsbereiche

10

Durchörterung
a Abstand
L Verformungslänge

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Verbinden von Wagenkästen, vorzugsweise von Fahrzeugen des Schienen-Personenverkehrs, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen ringspantähnlichen Enden (1) und (2) von Wagenkästen (I) und (II) eine gummi­ balgähnliche Vorrichtung (3) angeordnet ist, die aus einem elastisch verformba­ ren, mit Energieabsorbtionseigenschaften ausgestatteten und nach Über­ schreitung vorgegebener Belastungsgrenzen unter weiterer Energieabsorbtion irreversibel plastisch verformbaren Werkstoff (5) besteht, in den ringförmig über den gesamten Wagenkastenquerschnitt verteilte, mit Formfederbereichen (7) ausgestattete Übertragungselemente (6) integriert sind, die mittels Verbindungs­ elementen (4) die auftretenden Zugkräfte auf die Enden (1) und (2) übertragen und in Verbindung mit dem Werkstoff (5) der Vorrichtung (3) die gleichmäßige Verteilung der Druckkräfte auf die Enden (1) und (2) bewirken, sowie die be­ lastungs- und fahrwegbedingten Relativbewegungen der Wagenkästen nicht behindert werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckkraftüber­ tragung zwischen den Enden (1) und (2) der Wagenkästen (I) und (II) unter Verwendung an sich bekannter und nicht näher dargestellter hydraulischer und/oder pneumatischer und/oder mechanischer Bauelemente erfolgt, die in die Vorrichtung (3) integriert sind und eine Zugkraftübertragung durch eben­ falls bekannte, in die Vorrichtung (3) integrierte mechanische und/oder pneuma­ tische und/oder hydraulische Zugglieder erfolgt.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vor­ richtung (3) mittels Verbindungselementen (4) an den Enden (1) und (2) der Wa­ genkästen (I) und (II) druckdicht befestigt und nach irreversibler Verformung aus­ tauschbar ist.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach Überschreitung von Belastungsgrenzen des irreversiblen Verformungsbereiches des Werkstoffes (5) in Verbindung mit den Übertragungselementen (6) die Druck­ krafteinleitung gleichmäßig verteilt in als zusätzliche Energieabsorptionszonen ausgebildete Verformungsbereiche (8) und (9) erfolgt.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (3) mindestens eine Durchörterung (10) aufweist.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff (5) ein Verbundwerkstoff ist.