DE3632578A1 - Pufferstoss-energieverzehreinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Pufferstoß-Energieverzehreinrich­ tung, insbesondere für Stadtverkehrs-Schienenfahrzeuge mit einer primären, in eine Mittelpufferkupplung integrierten, die beim Fahr- und Rangierbetrieb auftretenden Pufferkräfte absorbieren­ den Energieverzehreinrichtung und einer sekundären, die aus über­ höhten Auflaufstößen resultierende Aufstoßenergie absorbierende Energieverzehreinrichtung.

Die bei Stadtverkehrs-Schienenfahrzeugen üblicherweise eingesetz­ ten Mittelpufferkupplungen sind in der Regel mit einer Energie­ verzehreinrichtung ausgestattet, die so ausgelegt ist, daß die beim normalen Fahr- und Rangierbetrieb auftretenden Pufferkräfte schadlos aufgenommen und absorbiert werden können.

Beim Überschreiten der zulässigen Aufstoßenergie, beispielsweise aufgrund von Rangierunfällen, wird bei den üblichen - durch den Stand der Technik bekannten - Konstruktionen über die Anlenkung der Mittelpufferkupplung am Untergestellrahmen des Schienenfahr­ zeugs der vordere Teil des Untergestellrahmens deformiert und über diese Deformationen die unzulässig hohe Aufstoßenergie ab­ sorbiert. Dieses bekannte System ist jedoch sehr unwirtschaft­ lich da die Reparatur des deformierten Teiles des Untergestell­ rahmens aufwendig und teuer ist.

Es ist bereits grundsätzlich bekannt und konstruktiv auch ver­ sucht worden, die Stoßabbau- und Energieverzehreinrichtungen derartiger Schienenfahrzeuge nach Möglichkeit so zu gestalten, daß die Umsetzung der aus Rangierunfällen resultierenden Aufsto­ ßenergie in zwei stetig ohne Kraftunterbrechung ineinander über­ gehenden Arbeitsstufen bewerkstelligt wird, wobei die erste Stu­ fe in die Mittelpufferkupplung integriert ist und die zweite Stu­ fe der tragenden Wagenkastenstruktur vorgeschaltet ist (Beitrag zur Überarbeitung der den Pufferstoß betreffenden Lastannahmen­ und Konstruktionsgrundsätze für Stadtverkehrs-Schienenfahrzeuge, Verkehr und Technik 1984, Heft 8). Die in dieser Vorveröffentli­ chung beschriebene Rammbügellösung läßt sich jedoch konstruktiv nur in Ausnahmefällen umsetzen, da die Stadtverkehrs-Schienen­ fahrzeuge und Bahnsteigabmessungen keine befriedigende räumliche Integration vorgenannter Rammbügel in die Untergestell-Konstruk­ tion zulassen.

Es ist auch bereits versucht worden, nach Ausschöpfung der kup­ plungsseitigen Stoßabbau- und Energieverzehreinrichtung die Re­ stenergie auf wagenkastenseitige Arbeitsglieder, beispielsweise Reibelemente über eine Soll-Bruchstelle in der Kupplungsanlen­ kung umzuleiten. Dies setzt jedoch voraus, daß die Endkraft, bei welcher die Kupplungsverbindung zum Wagenkasten gelöst wird, sehr genau dosiert sein muß, was sowohl bei einem Reibelement als auch bei einer Sollbruchschraubverbindung nur unter größten Schwierigkeiten möglich ist. Ein weiterer Nachteil dieser Kon­ struktion ist darin zu sehen, daß sich durch den Wechsel von der mittigen in die seitliche Krafteinleitung ein Mehraufwand für die Gestaltung der tragenden Wagenkastenkonstruktion ergibt, wo­ bei die Kräfte in der Mittelpufferkupplung von einer relativ kom­ plizierten Gitterstruktur aufgenommen und nach Möglichkeit in die Untergestellaußenlangträger weitergeleitet werden müssen. Daraus ergibt sich auch die Notwendigkeit, zwischen Endkraft der Mittelpufferkupplung und statischer Prüfkraft der Untergestell­ konstruktion eine Sicherheitsstufe mit den nachteiligen Beglei­ terscheinungen einer gestörten Verteilung der Aufstoßenergie auf die übrigen Kuppelsektionen einzuschalten.

Die Aufgabe vorliegender Erfindung bestand darin, eine Stoßab­ bau- und Energieverzehreinrichtung zu entwickeln, welche einer­ seits durch geringen Raumbedarf und andererseits durch die funk­ tionalen Vorteile der vorbeschriebenen Rammbügel-Konstruktion gekennzeichnet ist, wobei weiter die bei stark überhöhten Auf­ laufstößen irreversibel verformten Teile des Schienenfahrzeug-Un­ tergestells leicht auswechselbar sein sollen.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein horizontaler, im wesentlicher gerader Kupplungsquerträger längs­ verschieblich im Fahrzeug-Kopfstück angeordnet ist, der in Fahr­ zeug-Längsachse gelenkig die Mittelpufferkupplung und seitlich, nahe seinen Querenden die sekundäre Energieverzehreinrichtung trägt. In einem weiteren Kennzeichen der Erfindung sind die äuße­ ren Längsträger des Untergestellrahmens des Schienenfahrzeugs an ihren Längsenden mit zur Fahrzeuglängsmitte weisenden Konsolen ausgestattet, die auf ihrer zum Kopfende des Schienenfahrzeugs weisenden Seite die sekundäre Energieverzehreinrichtung und auf ihrer zur Fahrzeugquermitte weisenden Seite den Kupplungsquerträ­ ger tragen. Hierbei besteht die sekundäre Energieverzehreinrich­ tung aus über das Kopfende des Schienenfahrzeugs ragenden seiten­ pufferähnlichen Stoßelementen mit stirnseitigen Kletterschutzein­ richtungen sowie aus an den Konsolen abgestützten mechanischen, hydraulischen oder elastomeren Arbeitsgliedern, wobei die Stoß­ elemente in Führungen der Konsolen geführt mit dem Kupplungsquer­ träger kraftschlüssig verbunden sind.

Die reversibel arbeitende primäre Stoßabbau- und Energieverzehr­ einrichtung der Mittelpufferkupplung ist dabei so ausgelegt, daß die Beanspruchungen des normalen Rangierbetriebes, auch bei ex­ trem ungünstigen Kuppelvorgängen in ausreichender Weise abge­ baut werden. Für die selten vorkommenden Rangierstöße mit höhe­ ren Aufstoßgeschwindigkeiten ist die zweite Energieverzehrstufe in Form von seitlich angeordneten seitenpufferähnlichen Stoßele­ menten vorgesehen. Nach Ausschöpfung der Arbeitskapazität der Mittelpufferkupplung stoßen die Kletterschutzprofile der Sekun­ därstufe aufeinander, wobei nach Überschreitung ihrer Ansprech­ kraft die überschüssige Aufstoßenergie in Reibungs- bzw. Verfor­ mungsarbeit umgesetzt wird. Die Hauptvorteile der neuen Stoßab­ bau- und Energieverzehreinrichtung mit rückführbarem Kupplungs­ querträger ergeben sich aus dem Wegfall der komplizierten Gitter­ struktur des Untergestellrahmens für die Kupplungsanlenkung, aus dem Wegfall der problematischen Sollbruchstelle in der Kupplungs­ anlenkung und dem Fortfall der dem Leichtbau abträglichen Kraft­ unterbrechung beim Ansprechen einer Sollbruchstelle. Ein weite­ rer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausführung liegt darin, daß auch Schrägstöße zufriedenstellend absorbiert werden können. Schließlich ist von Vorteil, daß die Abknickgefahr für die Klet­ terschutzeinrichtungen gemindert wird.

Zweckmäßigerweise erfolgt die Verbindung des Kupplungsquerträ­ gers mit den Stoßelementen mittels Dehnschrauben, wobei der Kup­ plungsquerträger über konische Zentriereinrichtungen an den Kon­ solen zentriert ist. Erfindungswesentlich ist, daß die sekundäre Energieverzehreinrichtung erst nach Ausschöpfung des Federweges der primären Energieverzehreinrichtung der Mittelpufferkupplung wirksam ist.

Einzelheiten der Erfindung sind anhand eines Ausführungsbei­ spiels in der Zeichnung erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 einen horizontalen Schnitt durch das Kopfstück eines Stadtverkehr-Schienenfahrzeugs mit einer pufferstoß- Energieverzehreinrichtung gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung.

Wie in der Zeichnung dargestellt, weist das Untergestell des Schienenfahrzeugs zwei äußere Langträger 2 auf, die an ihren stirnseitigen Enden zur Fahrzeuglängsmitte weisende Konsolen 4 tragen. Diese Konsolen 4 sind auf ihrer zur Fahrzeugquermitte weisenden Seite eben ausgebildet und mit konischen Zentrierein­ richtungen 5 versehen. Gegen diese ebenen Stirnflächen 3 der Kon­ solen 4 liegt der im wesentlichen gerade ausgebildete Kupplungs­ querträger 1 über die Zentriereinrichtungen 5 zentriert an. In Fahrzeuglängsmitte trägt der Kupplungsquerträger 1 gelenkig die Mittelpufferkupplung 6 mit der primären Energieverzehreinrich­ tung 7. Seitlich, nahe seinen Querenden, auf ihrer zum Kopfende des Schienenfahrzeugs weisenden Seite tragen die Konsolen 4 die sekundäre Energieverzehreinrichtung 10. Diese sekundäre Energie­ verzehreinrichtung 10 besteht aus den über das Kopfende des Schienenfahrzeugs ragenden, seitenpufferähnlichen Stoßelementen 9 mit stirnseitigen Kletterschutzeinrichtungen 11 sowie aus an den Konsolen 4 abgestützten mechanischen Arbeitsgliedern 13, wo­ bei die Stoßelemente 9, in Führungen 8 der Konsolen 4 geführt, mit dem Kupplungsquerträger 1 mittels der Schrauben 12 kraft­ schlüssig verbunden sind. Die in dem Ausführungsbeispiel mecha­ nisch wirkende Energieverzehreinrichtung 10 kann auch erfindungs­ gemäß aus hydraulischen oder elastomeren Arbeitsgliedern beste­ hen.

Bei einem Auflaufstoß innerhalb der zulässigen Grenzen wird die gesamte Energie in der primären Energieverzehreinrichtung 7 der Mittelpufferkupplung 6 aufgefangen. Beim Überschreiten der zuläs­ sigen Auflaufgeschwindigkeit treffen die Kletterschutzeinrichtun­ gen 11 der Stoßelemente 9 auf das Hindernis oder die Kletter­ schutzeinrichtung 11 eines anderen Schienenfahrzeugs, wobei dann die sekundäre Energieverzehreinrichtung 10 durch Zurückweichen des Stoßelementes 9 in Tätigkeit gesetzt wird. Die überschüssige Aufstoßenergie wird dann innerhalb der Energieverzehreinrichtung 10 in Reibungs- bzw. Verformungsarbeit umgesetzt. Mit dem Zurück­ weichen des Stoßelementes 9 wird zwangsläufig die Verspannung des Kupplungsquerträgers 1 mit den Konsolen 4 gelöst. Der Kup­ plungsquerträger 1 kann jetzt zusammen mit der Mittelpufferkup­ plung 6 entweder geradlinig bei zentrischem Pufferstoß oder schräg bei extrentrischem Pufferstoß soweit zurückgedrückt wer­ den, bis die Aufstoßenergie in der Energieverzehreinrichtung 10 an den Konsolen 4 vollständig in Reibungs- bzw. Verformungsar­ beit umgesetzt ist.

Die Instandsetzung der deformierten Teile ist einfach. Die Schraubverbindung (Dehnschraube 12) des Kupplungsquerträgers 1 wird gelöst und der Kupplungsquerträger 1 soweit zurückgescho­ ben, daß die Konsolen 4 ausgebaut und mit neuen Arbeitselementen 13 der sekundären Energieverzehreinrichtung 10 versehen werden können.

Claims (5)

1. Pufferstoß-Energieverzehreinrichtung, insbesondere für Stadtverkehrs-Schienenfahrzeuge, mit einer primären, in eine Mit­ telpufferkupplung integrierten, die beim Fahr- und Rangierbe­ trieb auftretenden Pufferkräfte absorbierenden Energieverzehrein­ richtung und einer sekundären, die aus überhöhten Auflaufstößen resultierende Aufstoßenergie absorbierende Energieverzehrein­ richtung, dadurch gekennzeichnet, daß ein horizontaler, im we­ sentlichen gerader Kupplungsquerträger (1) längsverschieblich im Fahrzeug-Kopfstück angeordnet ist, der in Fahrzeuglängsachse ge­ lenkig die Mittelpufferkupplung (6) und seitlich, nahe seinen Querenden die sekundäre Energieverzehreinrichtung (10) trägt.

2. Pufferstoß-Energieverzehreinrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß äußere Längsträger (2) des Unterge­ stellrahmens des Schienenfahrzeugs an ihren Längsenden mit zur Fahrzeuglängsmitte weisenden Konsolen (4) ausgestattet sind, die auf ihrer zum Kopfende des Schienenfahrzeugs weisenden Seite die sekundäre Energieverzehreinrichtung (10) und auf ihrer zur Fahr­ zeugquermitte weisenden Seite den Kupplungsquerträger (1) tra­ gen.

3. Pufferstoß-Energieverzehreinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die sekundäre Energieverzehr­ einrichtung (10) aus über das Kopfende des Schienenfahrzeugs ra­ genden, seitenpufferähnlichen Stoßelementen (9) mit stirnseiti­ gen Kletterschutzeinrichtungen (11) sowie aus an den Konsolen (4) abgestützten mechanischen, hydraulischen oder elastomeren Ar­ beitsgliedern (13) besteht, wobei die Stoßelemente (9) in Führun­ gen (8) der Konsole (4) geführt mit dem Kupplungsquerträger (1) kraftschlüssig verbunden sind.

4. Pufferstoß-Energieverzehreinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung des Kupplungs­ querträgers (1) mit den Stoßelementen (9) mittels Dehnschrauben (12) erfolgt und daß der Kupplungsquerträger (1) über konische Zentriereinrichtungen (5) an den Konsolen (4) zentriert ist.

5. Pufferstoß-Energieverzehreinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die sekundäre Energie-Verzehr­ einrichtung (10) erst nach Ausschöpfung des Federweges der primä­ ren Energie-Verzehreinrichtung (7) der Mittelpufferkupplung (6) wirksam ist.