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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Windleitelement zur im Wesentlichen
außenhautbündiger Anbringung
im Bereich des Übergangs
zwischen zwei gelenkig miteinander verbundenen Fahrzeugen, sowie
eine Anordnung solcher Windleitelemente am Fahrzeug in Form eines
Rahmens.
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Gelenkig
miteinander verbundene Fahrzeuge sind durch einen sogenannten Übergang
miteinander verbunden. Ein solcher Übergang umfasst neben einer Übergangsbrücke auch
einen Balg, der die Übergangsbrücke zumindest
tunnelartig umspannt. Die radiale Erstreckung des tunnelförmigen Balges ist
hierbei insbesondere im Bereich der Seitenwandung geringer als die
radiale Erstreckung des Fahrzeugkastens. Das heißt, dass zwischen der Fahrzeugaußenwand
und dem Balg ein Abstand besteht. Dieser Abstand besteht zumindest
im Bereich der Seitenwandungen aber auch im Bereich des Daches.
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Insbesondere
bei höheren
Geschwindigkeiten entstehen im Bereich des Übergangs erhebliche Wirbel,
die zu Strömungsverlusten
führen,
was wiederum eine erhöhte
Antriebsleistung bedingt. Dies insbesondere dann, wenn man bedenkt,
dass eine ganze Anzahl derartiger Übergänge bei einem Zug, beispielsweise
einem ICE, vorgesehen sind. Es wurden bereits vielfach Versuche
unternommen, um den Spalt zwischen Außenkontur des Balges und der
Außenwand
des Fahrzeugs abzudecken mit dem Ziel, eine strömungsgünstige Lösung bereitzustellen. Allerdings
waren die Ergebnisse bislang wenig überzeugend. Dies insbesondere
auch deshalb, weil eine vollständige
Abdeckung des Zwischenraumes bzw. des Spaltes, zumindest bei Geradeausfahrt,
nicht erreicht werden konnte. Des Weiteren ist hierbei insbesondere
zu vermerken, dass die meisten Profile bei höheren Geschwindigkeiten flattern.
Hiermit verbunden ist eine unangenehme Geräuschentwicklung.
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Ein
Windleitelement der eingangs genannten Art, das auch bei hohen Geschwindigkeiten
bei Geradeausfahrt nicht flattert, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch
aus, dass das Windleitelement im Querschnitt U-förmig oder im Querschnitt bogenförmig ausgebildet
ist und mindestens einen elastisch nachgiebigen Stützkörper aufweist.
Das heißt,
das Windleitelement kann insofern im Querschnitt auch halbkreisförmig ausgebildet
sein, ähnlich
einem Wulst. Wesentlich ist nach einem weiteren Merkmal, dass die
Aufstandsfläche
des Windleitelements auf der Stirnseite des Wagenkastens größer ist
als der Scheitelbereich, was dann gegeben ist, wenn die Schenkel
des U- oder bogenförmigen
Hohlkörpers zur
freien Stirnseite, also zum benachbarten Wagenkasten zu konisch
zulaufend ausgebildet sind.
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Bei
einer Anordnung von einander gegenüberliegenden Windleitelementen
wird durch die konische Ausbildung erreicht, dass die einander gegenüberliegenden
Windleitelemente derart mit ihren Stirnseiten aneinander liegen,
dass diese sich gegenseitig abstützen
ohne seitlich auszubrechen. Einander gegenüberliegende Windleitelemente
bilden somit bei Geradeausfahrt eine im Wesentlichen ebene Fläche, die
dem Wind kaum Angriffsfläche
bietet, und insofern kaum Verwirbelungen auftreten.
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Im
Einzelnen ist in Bezug auf das Windleitelement vorgesehen, dass
der konisch ausgebildete Körper
einen Stützkörper umfasst,
der mit einem kunststoffbeschichteten Stoff ummantelt ist. Es wurde
an anderer Stelle erläutert,
dass der nach Art eines Konus ausgebildete Stützkörper aus elastisch nachgiebigem
Material, insbesondere einem Elastomer, hergestellt ist. Aus einem
Elastomer hergestellte Profile sind üblicherweise schwarz. Es besteht
nun allerdings ein Bedürfnis
daran, die Windleitelemente der Fahrzeugfarbe anzupassen. Es wurden
insofern bereits Versuche unternommen, den Stützkörper aus elastisch nachgiebigem
Material mit einer Folie zu beschichten; es hat sich jedoch herausgestellt,
dass derart ausgebildete Windleitelemente nur eine geringe Haltbarkeitsdauer
aufwiesen, da sich die Folie relativ schnell vom Windleitelement
löst. Auch
eine Lackierung brachte nicht den gewünschten Erfolg, da die Lackierung
unter Einfluss der Sonneneinstrahlung verhältnismäßig schnell brüchig wurde,
und ihre ursprüngliche
Farbe im Verlauf eines relativ kurzen Zeitraums bereits veränderte.
So wurden insbesondere helle, weiße Farben schnell gelb.
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Nun
sind aus der Balgherstellung silikonbeschichtete Stoffe bekannt,
die einerseits eine hohe UV-Beständigkeit
aufweisen, und andererseits einfach zu reinigen sind. Durch die
Ummantelung des Stützkörpers mit
einem solchen kunststoffbeschichteten Stoff aus der Balgherstellung,
insbesondere eines silikonbeschichteten Stoffes, können nun
Windleitelemente bereitgestellt werden, die dauerhaft UV beständig sind
und darüber
hinaus leicht zu reinigen sind.
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Im
Einzelnen ist weiterhin vorgesehen, dass der Stützkörper in einer an der Stirnseite
des Fahrzeugs angebrachten Nut lagert. Zur Erhöhung der Stabilität des Stützkörpers, insbesondere
gegen auftretende Schwingungen, ist vorgesehen, dass zumindest an
einer Seite, und zwar bevorzugt an der Innenseite, vorzugsweise
jedoch zu beiden Seiten, eine Stützlamelle
vorgesehen ist. Eine solche Stützlamelle,
hergestellt ebenfalls aus elastisch nachgiebigem Material, erstreckt
sich vorteilhaft über
mindestens die Hälfte
der Länge
des Stützkörpers und
läuft konisch
in Richtung der Spitze des Windleitelementes zu. Insofern ergibt
sich eine etwas stärkere
Konturierung der konischen Ausbildung des Windleitelementes. In
Bezug auf die Lamelle ist vorgesehen, dass auch die mindestens eine
Stützlamelle
durch eine Lamellennut an der Stirnseite des Fahrzeugs gehalten ist.
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Zur
Einsparung von Gewicht ist der Stützkörper nach einem Merkmal der
Erfindung als Hohlkörper
ausgebildet.
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Nach
einem besonderen Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass der
kunststoffbeschichtete Stoff an der Stirnseite des Stützkörpers beabstandet vorbeigeführt ist.
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Gegenstand
der Erfindung ist ebenfalls eine Anordnung von mehreren im Wesentlichen
U-förmigen
Rahmen bildende Windleitelemente, wobei der U-förmige
Rahmen am im Einbauzustand unteren Ende einen im Querschnitt U-förmigen Balg
aufweist. Somit ergibt sich eine im Wesentlichen geschlossene Kontur.
Bei zwei einander gegenüberliegenden
Rahmen aus solchen Windleitelementen mit am unteren Ende angesetzten
U-förmigen
Balg ergibt sich zwischen den gelenkig miteinander verbundenen Fahrzeugen
insofern eine geschlossene, im Wesentlichen außenhautbündige Kontur, die zuverlässige die
Entstehung von Wirbeln zwischen den Fahrzeugen verhindert, wie dies
der Fall ist, wenn, wie nach dem Stand der Technik, ein Balg beabstandet
zur Außenwand
zwischen den beiden Fahrzeugen verläuft. Der U-förmige Balg
ist insbesondere als Wellenbalg ausgebildet.
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Nach
einem weiteren Merkmal der Erfindung ist bei dieser Anordnung vorgesehen,
dass die einzelnen Windleitelemente des U-förmigen Rahmens seitlich aneinander
anliegen, aber nicht miteinander verbunden sind, was bewirkt, dass
die einzelnen Windleitelemente bei Fahrt des Fahrzeugs sich relativ
zueinander verschieben können.
Dies ist erforderlich, um den bei Fahrt auftretenden Knick-, Nick-
und Wankbewegungen nachgeben zu können. In diesem Zusammenhang
sei allerdings darauf hingewiesen, dass der U-förmige Balg fest mit dem unteren
Ende der entsprechenden Windleitelemente verbunden ist.
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Bereits
an anderer Stelle ist erläutert
worden, dass die einander gegenüberliegenden
Windleitelemente eines Windleitelementenpaares derart aneinander
anliegen, dass sie sich gegenseitig abstützen. Es ist weiterhin bekannt,
dass kunststoffbeschichtete Stoffe eine verhältnismäßig hohe Eigensteifigkeit aufweisen.
Die Windleitelemente eines Windleitelementenpaares, worunter hier
im Folgenden auch die Windleitelemente zwei einander gegenüberliegender Rahmen
verstanden werden, liegen nun derart aneinander an, dass die Windleitelemente
im Bereich der Stirnseite, an der sich beabstandet zum Stützkörper der
kunststoffbeschichtete Stoff befindet, miteinander verzahnend aneinander
anliegen. Insbesondere diese Ausbildung verhindert das Flattern
der Windleitelemente bei hohen Geschwindigkeiten. Um zu verhindern,
dass das Windleitelement im Bereich der Stirnseite bei Anliegen
am benachbarten Windleitelement ausbaucht, ist vorgesehen, dass
im Bereich der Stirnseite des Stützkörpers die
beiden einander gegenüberliegenden
Stoffbahnen durch einen Steg miteinander verbunden sind.
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Anhand
der Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielhaft näher erläutert.
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1a zeigt
schematisch einen Übergang mit
einem Balg und umlaufenden Windleitelementen in einer Seitenansicht;
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1b zeigt
einen Schnitt gemäß Linie
lb-lb aus 1a;
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2 zeigt
eine Ansicht von oben auf den Übergang,
wobei der Dachbereich der Windelemente weggelassen worden ist;
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3a zeigt
einen Schnitt durch ein Windleitelement ohne Stützlamellen;
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3b zeigt
einen Schnitt durch ein Windleitelement mit Stützlamellen;
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4a–c zeigen
die Stellung der Windleitelemente eines Windleitelementenpaares
bei Geradeausfahrt (4a), bei Querversatz (4b)
und bei Kurvenfahrt (4c);
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5 zeigt
eine andere Ausführungsform
eines Windleitelements;
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6 zeigt
einen durch Windleitelemente gebildeten U-förmigen Rahmen mit endseitig
angeordnetem U-förmigen
Balg;
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7 zeigt
eine Darstellung gemäß 6, wobei
erkennbar ist, dass die eine Stoffbahn des einen Windleitelements
den Stützkörper des
anderen Windleitelements überlappt;
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8 zeigt
im Übergangsbereich
des einen Windleitelementes zum anderen Windleitelement gemäß 6 fensterartige
Aussparungen zu beiden Seiten des Übergangsbereichs.
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Gemäß 1a sind
die beiden schematisch dargestellten Fahrzeuge 1 und 2 durch
einen Übergang 3 mit
einem tunnelförmigen
Balg 4 verbunden. Der besseren Übersichtlichkeit wegen ist
die Übergangsbrücke als
Teil des Übergangs
in den Zeichnungen weggelassen worden, ebenso wie die Kupplung der
beiden Fahrzeuge.
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Wie
aus 1b und 2 erkennbar, ist der Wagenkasten 1, 2 vom
Durchmesser her größer als der
mit 4 bezeichnete Balg. Der Abstand zwischen der Außenwandung
des Wagenkastens 1 und dem Balg 4 ist als Spalt 10 bezeichnet.
Dieser Spalt 10 wird abgedeckt durch ein Windleitelementenpaar,
bestehend aus zwei Windleitelementen 20, die an der Stirnseite
eines jeden Wagenkastens eines Fahrzeugs 1, 2 umlaufend,
U-förmig als
Rahmen oder nur seitlich, zu beiden Seiten des Fahrzeugs (rechts
und links), verlaufend angebracht sind.
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Die
Ausbildung eines Windleitelementes 20 ergibt sich aus den 3a, 3b.
Hierbei ist ein Stützkörper 21 vorgesehen,
der in der Nut 22 einer Aufnahmeschiene 30 angeordnet
ist. Die Aufnahmeschiene 30 ist an der Stirnseite des Wagenkastens umlaufend
oder zumindest U-förmig
verlaufend befestigt (1b). Gemäß 3a ist
ein konischer Stützkörper vorgesehen,
der allein durch seine Konizität
die erforderliche Stabilität
aufbringt, und dem Windleitelement die konische Ausprägung verleiht. Gemäß 3b besitzt
die Aufnahmeschiene 30 darüber hinaus parallel zu der
Nut 22 zu beiden Seiten jeweils eine Lamellennut 25 zur
Aufnahme der Stützlamelle 26 sowie
des kunststoffbeschichteten Stoffes 27. Die Stützlamelle
läuft konisch
auf den Stützkörper 21 zu,
der insofern parallel zueinander verlaufende Seitenflächen aufweist,
und vermittelt insofern dem Windleitelement in Verbindung mit dem
beschichteten Stoff die im Querschnitt konische Kontur. Im Bereich
der Stirnseite des Stützkörpers 21 befindet
sich ein Steg 28, der die beiden gegenüberliegenden Seiten des kunststoffbeschichteten
Stoffes verbindet, der beabstandet zur Stirnseite des Stützkörpers an dem
Stützkörper vorbeigeführt wird,
so dass sich zwischen der Stirnseite des Stützkörpers und der Stirnseite des
Windleitelementes ein Abstand A ergibt. Es wurde bereits an anderer
Stelle dargelegt, dass der mit einem Kunststoff beschichtete Stoff,
und hier insbesondere ein mit einem Silikon oder Gummimaterial beschichteter
Stoff, verhältnismäßig steif,
aber dennoch elastisch nachgiebig ist.
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Bei
Geradeausfahrt, wie in der Ausschnittsvergrößerung von 4a dargestellt,
greifen die beiden Windleitelemente eines Windleitelementenpaares
verzahnend ineinander. Dieses verzahnende Ineinandergreifen verhindert
zuverlässig
ein Flattern der Windleitelemente bei hoher Geschwindigkeit.
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In
den 4b und 4c wird
die Stellung der Windleitelemente bei Querversatz der Fahrzeuge,
wie sie bei Wank- und Nickbewegungen auftreten sowie bei Kurvenfahrt
(4c) dargestellt.
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Ein
gleichartig ausgebildetes Windleitelement 20a ist in 5 dargestellt.
Dieses Windleitelement 20a unterscheidet sich von dem Windleitelement 20 dadurch,
dass es als Hohlkörper
ausgebildet ist. Ansonsten ist es gleich. Die Bezugszeichen sind insofern
lediglich zur Unterscheidung mit dem Buchstaben ”a” versehen.
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6 zeigt
beispielhaft den mit 40 bezeichneten Wagenkasten, an dem
ein U-förmiger
Rahmen 41, gebildet aus drei Windleitelementen 20, 20a, stirnseitig
angebracht ist. Die drei Windleitelemente 20, 20a,
die den Rahmen 41 bilden, sind bei der Ausbildung des Rahmens
mit 42, 43 und 44 bezeichnet.
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Die
Windleitelemente werden – wie
dies bereits zuvor erläutert
worden ist – u.
a. durch einen Stützkörper gebildet,
der aus Vollmaterial oder auch hohl ausgebildet sein kann. Die Stützkörper der Windleitelemente 42, 43, 44 liegen
nunmehr im Bereich des Übergangs 45 und 46 auf
Block aneinander an. Das bedeutet, dass die Windleitelemente durch die
Aufnahme an der Stirnseite des Wagenkastens 40 seitlich
gegeneinander vorgespannt sind.
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Aus
der in 7 dargestellten Einzelheit ergibt sich, dass die
Stoffbahnen 27, 27a zweier benachbarter Windleitelemente 42, 43, 44 einander überlappen.
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Aus 8 ist
erkennbar, dass die beiden Windleitelemente 42 und 43 im Übergangsbereich 45 zu
beiden Seiten jeweils eine fensterartige Aussparung 48, 49 aufweisen.
Durch eine solche fensterartige Aussparung 48, 49 zweier
einander auf Block anliegender Stützkörper wird erreicht, dass diese
Stützkörper, die
in sich relativ steif sind, den auftretenden Fahrbewegungen wie
Knick-, Nick- und Wankbewegungen in der Lage sind nachzugeben, ohne
dass sich die Stützkörper der
einander benachbarten Windleitelemente 42, 43 im Übergangsbereich 45 wesentlich
voneinander abheben.
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Der
Rahmen 41 weist an seinem unteren Ende den U-förmigen Balg 50 auf,
der mit dem Rahmen verbunden ist.