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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Öffnen und Schließen ein oder mehrerer Bugklappen, die an einem Fahrzeuggestell eines Schienenfahrzeuges angeordnet sind. Jeder Bugklappe ist eine Verschwenkeinrichtung zugeordnet, die die Bugklappe von den jeweiligen Endpositionen, nämlich von dem geöffneten Zustand in einen geschlossenen Zustand und umgekehrt überführt. Die Verschwenkeinrichtung weist mindestens ein Trägerelement auf, das zumindest eine indirekte Verbindung zwischen Bugklappe und Fahrzeuggestell bereitstellt sowie mindestens ein Betätigungselement umfasst, das die Verschwenkbewegung der Bugklappe relativ zum Fahrzeuggestell bewirkt und mindestens ein Haltelement umfasst, das die jeweilige Bugklappe lagegerecht relativ zum Fahrzeuggestell hält, wobei sich die Halteelemente von dem Fahrzeuggestell zu der jeweiligen Bugklappe erstrecken.
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An Schienenfahrzeugen wird eine verschwenk- bzw. verschließbare Abdeckung an der Fahrzeugfront aus dem Grund vorgesehen, um den so genannten Kupplungsschacht abzudecken. Die aerodynamischen nachteiligen Frontpartien werden dadurch optimiert und Unfallgefahren durch eine hervorstehende Kupplung vermieden. Solche Schutzverkleidungen sind in der Regel als Bugklappen ausgebildet und finden bei Schienenfahrzeugen insbesondere bei stromlinienförmigen Triebzügen Anwendung.
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Bugklappen sind im Normalfall geschlossen und werden nur dann geöffnet, wenn die Kupplung zum Einsatz gelangt, insbesondere dann, wenn zwei Triebzüge in Doppeltraktion verkehren. Kommt die Kupplung nicht zum Einsatz, ist die Bugklappe geschlossen.
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Unter dem Begriff Bugklappe wird somit eine Verkleidung verstanden, die in ihrem geschlossenen Zustand den Kupplungsschacht frontseitig abdeckt, um einerseits die Kupplungsbauteile vor Witterungseinflüssen zu schützen und um andererseits aerodynamische Nachteile an den Frontpartien zu vermeiden. Zum Verschwenken der Bugklappe relativ zum Fahrzeuggestell kommt in der Regel eine Bugklappertkinematik zum Einsatz, die mindestens eine Verschwenkeinrichtung aufweist und die dazu dient, bei Bedarf die Bugklappen zu öffnen und derart, insbesondere zur Seite zu verschwenken, sodass der Kupplungsschacht frei wird und der Kupplungskopf mit einem anderen Kupplungskopf koppelbar ist.
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Das Verschwenken der Bugklappen, die vorzugsweise aus zwei Teilen bestehen, ist derart ausgebildet, dass im öffnenden Zustand die jeweiligen Bugklappen zur Seite verschwenken und sich innerhalb des Gehäuses des Schienenfahrzeuges anordnen, sodass diese von aussen noch – zumindest teilweise – sichtbar sind.
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Aus der
WO 2007/073273 A1 ist eine Vorrichtung zum Öffnen und Schließen mehrerer Bugklappen für ein Schienenfahrzeug bekannt. Die Bugklappe ist im Querschnitt u-förmig ausgebildet und an ihren jeweiligen Endpunkten drehbar gelagert. An der einen Seite der u-förmigen Ausbildung greift ein Verschwenkmechanismus an, der über eine entsprechende Verschwenkkinematik das Öffnen und Schließen der Bugklappen ermöglicht. Aufgrund der u-förmigen Ausbildung kann der Verschwenkmechanismus jedoch nur an den freien Enden der jeweiligen Bugklappe ansetzen, was dazu führt, das sehr hohe Verschwenkkräfte notwendig sind. Zudem können ohne weitere Hilfsmittel keine hohen Schliesskräfte erzeugt werden, die insbesondere bei Schienenfahrzeugen, die im Hochgeschwindigkeitsbereich anzuordnen sind, notwendig sind.
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Um diesem Ansatz Folge zu leisten, ist aus der
WO 2011/154527 A1 eine Vorrichtung zum Verschwenken mehrerer Bugklappen eines Schienenfahrzeuges bekannt, bei der die Verschwenkeinrichtung nahezu unmittelbar im Bereich der Bugklappe ansetzt. Die Bugklappen selbst sind durch so genannte Trägerelemente mit der jeweiligen Verschwenkeinrichtung verbunden. Zusätzlich sind Halteelemente vorgesehen, die ebenfalls an Trägerelementen angeordnet sind, um die Bugklappe lagegerecht in Bezug auf das Fahrzeuggestell zu halten. Die jeweiligen Betätigungselemente der Verschwenkeinrichtung setzen an den jeweils äußeren Trägerelementen an und können so auf diese Art und Weise die Verschwenkbewegung durchführen. Bei Ausführung mit direkter Anlenkung der Trägerelemente an der Bugklappe und Angriff des Verstellmechanismus an einem der beiden Trägerelementen werden die zur Verschwenkung erforderlichen Kräfte über die Bugklappe selbst übertragen, was eine entsprechende Dimensionierung der Anlenkung der Trägerelemente an der Bugklappe und ferner der Bugklappe selbst zumindest im Bereich des Kraftpfades bedingt.
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Damit die entsprechenden Positionen, nämlich die Endpositionen (geöffneter und geschlossener Zustand) sicher gehalten werden, sind so genannte Sicherungselemente vorgesehen. Diese bestehen aus Stoppstangen und Anschlagelementen, die die jeweilige Bewegung blockieren. Diese setzen jeweils im Bereich der Trägerelemente an.
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Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung zum Verschwenken ein oder mehrerer Bugklappen gemäß dem Stand der Technik derart weiterzuentwickeln, dass eine steifere und einfachere Kinematik der Verschwenkeinrichtung möglich ist.
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Die Lösung der Aufgabe besteht darin, dass ein Verbindungselement bereitgestellt wird, wobei mindestens zwei Trägerelemente an der Bugklappe miteinander verbunden werden und dass die Verschwenkeinrichtung an dem Verbindungselement angelenkt ist.
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Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, die Vorrichtung zum Öffnen und Schliessen ein oder mehrerer Bugklappen derart weiter zu bilden, dass eine Versteifung im Bereich der jeweiligen Bugklappe erfolgt, in dem die jeweiligen Trägerelemente über ein Verbindungselement miteinander gekoppelt werden und so die als Hülle ausgebildete Bugklappe in sich steifer gestaltet ist. Die Verschwenkeinrichtung setzt an diesen Verbindungselement an und zieht oder drückt das entsprechende Verbindungselement auf einer der dafür vorgesehenen Kulisse und führt die jeweilige Bugklappe in die jeweiligen Endpositionen (geöffnete oder geschlossene Stellung). Die Trägerelemente sind dadurch über das Verbindungselement zwangsgekoppelt und nicht mehr über die Bugklappe selbst.
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Vorteilhafterweise ist das Verbindungselement derart ausgestaltet, dass es in der Draufsicht bogenförmig oder sichelförmig ausgestaltet ist, wobei der bogenförmige Verlauf in Erstreckungsrichtung in Bewegungsrichtung in einer horizontalen Ebene gegeben ist. Vorzugsweise beschreibt dieses ein Bogensegment. Das Bogensegment ist durch einen oder eine Abfolge von Radien beschreibbar und erstreckt sich dabei vorzugsweise insbesondere über einen Winkelbereich im Bereich von 10° bis 90°, besonders bevorzugt 10° bis 45°.
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Als Materialien finden vorzugsweise Stahl Anwendung. Denkbar sind jedoch auch Ausführungen aus Aluminium, Kunststoff oder GFK.
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Zur Gewichtsreduktion ist in einer besonders vorteilhaften Ausbildung das Verbindungselement, insbesondere bei Ausbildung aus Stahl mit zumindest einer Durchgangsöffnung ausgeführt, vorzugsweise derart, dass die Kontur des Verbindungselementes in der Draufsicht O-förmig ausgebildet ist.
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Die einzelnen Trägerelemente sind am Verbindungselement entweder in den in Bewegungs- bzw. Verschwenkrichtung einander gegenüberliegenden Endbereichen angelenkt, insbesondere befestigt oder aber in einem Bereich innerhalb der Erstreckungsrichtung des Verbindungselementes in Verschiebe- bzw. Bewegungsrichtung. Durch den Einbau des Verbindungselementes in Kraftrichtung kann dieses relativ klein gehalten werden.
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Vorteilhafterweise ist das Verbindungselement derart ausgestaltet, dass es in der Draufsicht bogenförmig ausgestaltet ist, so dass es die Trägerelemente an den jeweiligen der Bugklappe gegenüberliegenden Enden aufnehmen und fixieren kann. Ein entsprechendes Verschwenkmechanismus sorgt dafür, dass die jeweiligen Bugklappen seitlich weg verschwenkt werden können, sodass ein geöffneter Zustand bereitgestellt wird.
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Das Verschwenken selbst kann auf unterschiedliche Art und Weise ausgebildet sein. Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass das Verbindungselement auf seiner zu dem Fahrzeuggestell hinweisenden Seite zumindest ein, vorzugsweise mehrere Gleitelemente vorsieht. Diese Gleitelemente sind auf der einen Seite mit dem Verbindungselement verbunden. Auf der dem Verbindungselement gegenüberliegenden Seite weisen die Gleitelemente Gleitflächen auf, die auf einer Grundplatte, die Teil des Fahrzeuggestells ist, gleiten. Durch diese Ausführungsform ist es nicht notwendig, entsprechende Bahnen oder Kulissen vorzusehen. Vielmehr setzt das Verschwenkelement in der Ausbildung eines Betätigungselementes derart an, dass dieses an der einen Seite angelenkt ist und das Verbindungselement auf einer entsprechenden Bahn in eine Ebene (zwei Freiheitsgrade) bewegt. Die Bewegung ist auch deswegen vorgegeben, weil zusätzlich die Halteelemente, die ebenfalls an den Trägerelementen aber auch an weiteren Trägerelementen der jeweiligen Bugklappen angeordnet sind, die Bahn bzw. den Verschenkungsweg vorgeben. Im oberen Bereich der Bugklappen sind Trägerelemente vorgesehen, an denen die Halteelemente auch angeordnet sind. Die freien Enden der Halteelemente sind zu einem definierten Punkt (Knotenpunkt) zusammengeführt, um dessen Achse die Halteelemente drehbar sind, sodass eine vorgegebene Kinematik der Verschwenkbewegung gegeben ist.
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Die Ausbildung des Verbindungselementes erfolgt vorzugsweise einteilig. Denkbar sind jedoch auch Ausbildungen in mehrteiliger Bauweise, wobei hier auch ein modularer Aufbau möglich ist.
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Das Verbindungselement ist vorzugsweise plattenförmig ausgeführt. Andere Möglichkeiten sind ebenfalls denkbar, wie beispielsweise die Ausbildung als Profilelement oder aus einer oder einer Mehrzahl einzelner Streben, die zu einem Fachwerk mit entsprechender Geometrie zusammengefasst sind.
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Vorteilhafterweise sind auch Sicherungselemente vorgesehen, die zumindest in den jeweiligen Endpositionen die Bugklappen gegen ungewolltes Öffnen bzw. Schliessen sichern.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung, den Zeichnungen sowie den Ansprüchen hervor. Darin ist im Einzelnen folgendes dargestellt:
Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht auf die Vorrichtung zum Öffnen und Schliessen mehrerer Bugklappen einschliesslich dem Fahrzeuggestell;
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2 einen Ausschnitt auf die perspektivische Ansicht gemäß 1, nämlich auf den der im Fahrzeuggestell hinweisenden Seite der Vorrichtung;
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3 einen Ausschnitt auf der perspektivischen Darstellung gemäß 1, nämlich auf das Verbindungselement zusammen mit den Trägerelementen;
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4 ein weiterer Ausschnitt auf die perspektivische Ausgestaltungen im Bereich des Zusammenstosses der jeweiligen Bugklappen;
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5 eine perspektivische Darstellung der 2, jedoch im Unterschied zu 2 im geöffneten Zustand;
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6 eine weitere Ansicht auf die Ausbildung gemäß 5, ebenfalls im geöffneten Zustand.
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In den 1 bis 6 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Öffnen und Schliessen von ein oder mehreren Bugklappen 2, 2' dargestellt. Die Bugklappen 2, 2' sind in und gegen Pfeilrichtung 3 um eine Drehachse 4 verschwenkbar. Die Bugklappen 2, 2' sind an einem Fahrzeuggestell 5 drehbar angeordnet. Die Bugklappen 2, 2' sind in jeweilige Endpositionen überführbar. Die Bugklappen 2, 2' sind Bestandteil eines Bugklappenmoduls.
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In den 1 bis 4 ist die geschlossene Darstellung gezeigt, wohingegen in 5 und 6 die geöffnete Endposition dargestellt ist.
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Die Bugklappen 2, 2' sind über sogenannte Trägerelemente 6 zumindest mittelbar mit dem Fahrzeuggestell 5 verbunden. Die eine Seite des Trägerelementes 6 ist fest mit der Innenseite 7 der Bugklappen 2, 2' verbunden, wohingegen der weitere Teil der Trägerelemente 6 über Halteelemente 8 mit dem Fahrzeuggestell 5 verbunden sind. Durch diese Anordnung der Halteelemente 8 werden die jeweiligen Bugklappen 2, 2' lagegerecht relativ zum Fahrzeuggestell 5 gehalten. Aufgrund der drehbeweglichen Anordnung der Halteelemente 8 auf der den Trägerelementen 6 gegenüberliegenden Seite, nämlich an den jeweiligen Knotenpunkten 9, ist die Verschwenkbewegung in und gegen Pfeilrichtung 3 um die Drehachse 4 möglich.
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Damit die Verschwenkbewegung in und gegen Pfeilrichtung 3 aktiv ausgeführt. werden kann, sind Verschwenkeinrichtungen 10, 10' vorgesehen. Die jeweiligen Verschwenkeinrichtungen 10, 10' sind den jeweiligen Bugklappen 2, 2' zugeordnet. Eine Verschwenkeinrichtung 10, 10' umfasst ein an dem Fahrzeuggestell 5 gelagerten Betätigungszylinder 11 sowie ein Verbindungselement 12. Das Betätigungselement 11 ist in der Regel ein Zylinder, der in Längserstreckung ausfahrbar ist. Der Zylinder ist an einem Lagerelement 13 vorzugsweise verschwenkbar gelagert. Das freie Ende 14 des Betätigungselements 11 ist an einem Verbindungselement 12, 12' drehbar angelenkt.
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Das Verbindungselement 12, 12' ist derart ausgebildet, dass es im unteren Bereich, nämlich dem zur Fahrzeugunterseite 15 hinweisenden Seite, die jeweils von den Bugklappen 2, 2' wegweisenden freien Enden der Trägerelemente 6 aufnimmt. Ein erstes Verbindungselement 12 ist an den freien Enden der Trägerelemente 6 der ersten Bugklappe 2 angeordnet, wohingegen ein zweites Verbindungselement 12' an den freien Enden der Trägerelementen 6 der zweiten Bugklappe 2' angeordnet ist. Das Verbindungselement 12, 12' ist in Draufsicht bogen- bzw. sichelförmig ausgebildet und weist an seinem einen Ende Aufnahmeelemente für mindesten ein Trägerelement 6, wohingegen an dem anderen Ende ebenfalls Aufnahmeelemente zur Aufnahme mindestens eines weiteren Trägerelementes 6 vorgesehen ist. Das Verbindungselement 12, 12' ist vorzugsweise, so, wie es in den Zeichnungen dargestellt ist, blechartig ausgebildet und weist zur Gewichtsersparung noch zusätzlich mittig angeordnet eine Ausnehmung 14 auf.
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Damit bei dem in den 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Öffnen und Schliessen ein oder mehrerer Bugklappen 2, 2' die kinematische Bewegung des Verbindungselementes 12, 12', hervorgerufen durch das Betätigungselement 11 möglich ist, ist auch auf der Unterseite 15 des Fahrzeuggestell 5 eine Grundplatte 16 angeordnet. Diese Grundplatte 16 ist in Draufsicht u-förmig ausgestaltet und ist an dem Fahrzeuggestell 5 angeordnet. Sie dient in der Regel dazu, die kinematische Verschwenkbewegung der Verbindungselemente 12, 12' in und gegen Pfeilrichtung 3 zu ermöglichen.
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Dies geschieht dadurch, dass das Betätigungselement 11 in seiner zylinderartigen Ausbildung an dem einen Ende des Verbindungselements 12, 12' angelenkt ist. Durch Zusammenführen des Betätigungselementes 11 wird eine Verschwenkbewegung in Pfeilrichtung 3 ausgelöst. Die Zwangsführung des Verbindungselementes 12, 12' wird dadurch erreicht, dass die Halteelemente 8 einen definierten Abstand von dem Knotenpunkt 9 zu den jeweiligen Bugklappen 2, 2' (bzw. Trägerelementen 6) aufweisen, sodass sich das Verbindungselement 12, 12' in der Ebene – aufgespannt durch die Grundplatte 16 – bewegen kann.
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Die kinematische Bewegung der Bugklappen 2, 2' erfolgt daher auf der Grundlage, dass das jeweiligen Verbindungselement 12, 12' auf der Grundplatte 16 entlang gleitet. Hierzu weisen die Verbindungselemente 12, 12' auf der zur Grundplatte 16 hinweisenden Seite so genannte Gleitelemente 17 auf. Diese sind auf der einen Seite fix mit dem Verbindungselement 12, 12' verbunden und weisen auf der der Grundseite 16 hinweisenden Seite Gleitflächen 17 auf.
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Die jeweiligen Endpositionen, nämlich die geschlossene Stellung, wie in 1 bis 4 dargestellt oder die geöffnete Stellung gemäß den 5 und 6 werden durch Sicherungselemente 18 fixiert.
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Um die in den 1 bis 4 dargestellten geschlossenen Endpositionen in eine geöffnete Position überzugehen, ist es notwendig, dass zunächst die Sicherungselemente 18 die Verschwenkbewegung in Pfeilrichtung 3 freigibt. Sollte dies aus technischen Gründen nicht möglich sein, ist auch eine Handbetätigung 20 vorgesehen, die ein Verschwenken der Bugklappen 2, 2' in und Pfeilrichtung 3 ermöglicht. Das Betätigungselement 11 wird entsprechend aktiviert (hydraulisch, pneumatisch oder vergleichbare Steuerungsmitteln), in dem die vom Betätigungsmittel vorgesehene Kolbenstange 11.1 in Pfeilrichtung 21 bewegt wird. Dadurch verschwenkt das Verbindungselement 12, 12' in Pfeilrichtung 3, da die Halteelemente 8 drehgelenkig über dem Knotenpunkt 9 verbunden sind. Wird die wie in 5 und 6 dargestellte Position erreicht, so ist die Kolbenstange 11.1 des Betätigungselementes 11 nahezu eingefahren. Die Haltelemente 8 weisen weiterhin den gleichen Abstand zu den jeweiligen Trägerelementen 6 auf und sind um den Knotenpunkt 9 verschwenkt worden. In 5 und 6 wird die erreichte Endstellung ebenfalls über die Sicherungselemente 18 entsprechend gesichert.
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Zum Verschliessen der Bugklappen 2, 2' findet die Bewegung umgekehrt statt.
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Durch die Einfügung des Verbindungselementes 12, 12' wird zum einen eine sehr hohe Steifigkeit der kinematischen Bewegung und damit auch der Bugklappen 2, 2' während des Öffnungs- und Schliessvorganges erreicht. Zudem wird auf sehr einfache Art und Weise eine zuverlässige und in den Endpositionen jeweils einfach sicherbare kinematische Bewegung bereitgestellt, mit der zuverlässig die Bugklappen 2, 2' geöffnet oder geschlossen werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Bugklappe
- 2'
- Bugklappe
- 3
- Pfeilrichtung
- 4
- Drehachse
- 5
- Fahrzeuggestell
- 6
- Trägerelemente
- 7
- Innenseite
- 8
- Halteelemente
- 9
- Knotenpunkte
- 10
- Verschwenkeinrichtung
- 10'
- Verschwenkeinrichtung
- 11
- Betätigungszylinder
- 11.1
- Kolbenstange
- 12
- Verbindungselement
- 12'
- Verbindungselement
- 13
- Lagerelement
- 14
- Freie Ende
- 15
- Unterseite
- 16
- Grundplatte
- 17
- Gleitelemente
- 18
- Sicherungselemente
- 20
- Handbetätigung
- 21
- Pfeilrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2007/073273 A1 [0006]
- WO 2011/154527 A1 [0007]
