DE4104239A1 - Faltenbalg als uebergangsschutz fuer schnell fahrende gelenkfahrzeuge - Google Patents

Description

Im Schienenverkehr werden seit langem Personenwagen gelenkig in der Weise miteinander gekuppelt, daß Personen während der Fahrt direkt von einem zum anderen Wagen überwechseln können. In den Wagenstirnseiten sind verschließbare Durchgangsöff­ nungen vorgesehen, die zu einer begehbaren Brücke zwischen je zwei Wagen führen. Die Brücke ist tunnelförmig von einem Übergangsschutz überwölbt oder sie ist in einem rohrförmigen Übergangsschutz angeordnet, um die Personen vor Witterungs­ unbilden und Fahrtwind zu schützen. Der Übergangsschutz kann ein Faltenbalg sein, bei dem ein gummiertes Gewebe umlaufende Falten bildet, die in Wagenlängsrichtung auf­ einanderfolgen. Ein solcher Faltenbalg erstreckt sich zwischen zwei einander zugekehrten Wagenstirnseiten und durch Formänderung ist es insbesondere möglich, unter­ schiedliche Abstände zwischen den einander zugekehrten Wagenstirnseiten zu berücksichtigen.

Mit solchen Faltenbälgen befaßt sich die Erfindung, und ihr liegt die Erkenntnis zugrunde, daß der moderne Schienen­ verkehr unter sehr unterschiedlichen Gesichtspunkten an die Faltenbälge immer höhere Anforderungen stellt. Einige solcher Anforderungen lassen sich mit den Begriffen pflege­ leicht, druckdicht und strömungsgünstig umschreiben. Betriebskostenproblematik und Personalnotstand lassen pflegeleichte Bälge wünschenswert erscheinen, die Balg­ kontur mit den vielen aufeinanderfolgenden Falten ist aber nun gerade keine gute Voraussetzung für die Erfül­ lung der Forderung nach Pflegefreundlichkeit. Der Wunsch der Bahnbetreiber, den Bahnbenützern einen möglichst hohen Komfort zu bieten führt zu der Forderung nach wei­ testgehend druckdichten und außerhalb des definierten Verformungsbereichs formstabilen Faltenbälgen, infolge der angestrebten und teilweise bereits erreichten hohen Fahrgeschwindigkeiten ist aber dieser Forderung in manchen Fahrzuständen nur schwer zu entsprechen, insbesondere wenn sich zwei schnell fahrende Züge begegnen und/oder ein Tunnel durchfahren wird. Mit den steigenden Fahrge­ schwindigkeiten steigt schließlich die Angst vor zu hohem Energieverbrauch und, insbesondere bei steigenden Energie­ kosten, vor zu hohen Betriebskosten. Faltenbälge sind aber nun von Haus aus stark zerklüftete Bauteile, die den Wider­ standsbeiwert erhöhen und demzufolge geradezu prädestiniert sind, der Forderung nach geringen Betriebskosten auch bei hohen Fahrgeschwindigkeiten entgegenzuwirken.

Die Erfindung zeigt nun eine Möglichkeit auf, wie ein Faltenbalg insbesondere unter Berücksichtigung dieser drei wesentlichen Forderungen optimal ausgebildet werden kann, ohne daß hohe Herstellungskosten und unerwünschte Steifheit als Nachteile erzielten Vorteilen gegenüber­ stehen und deren Erfolg wieder weitgehend aufzehren.

Ein Faltenbalg, der diese Vorteile aufweisen kann, ist insbesondere durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gekennzeichnet, wobei ein solcher Faltenbalg durch Merk­ male der Unteransprüche in vorteilhafter Weise ausgestaltet werden kann.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.

Der eigentliche Faltenbalg besteht aus einer dünnen Material­ bahn, die aus einem mit Gummi oder einem gummigleichartigen Kunststoff beschichteten Gewebe besteht. Sie ist demzufolge formveränderlich aber nicht in sich dehnbar. Diese Material­ bahn ist durch die Gewebestruktur oder durch die Verwendung von Rahmen in die Form von Wellen gelegt, die in der Rich­ tung zwischen zwei gelenkig miteinander gekuppelten Fahr­ zeugen aufeinanderfolgen. Aus dieser zu aufeinanderfolgen­ den Wellen geformten Materialbahn ist ein Tunnel gebildet, der sich über eine Übergangsbrücke zwischen den beiden Fahrzeugen wölbt, wobei die Übergangsbrücke im wesent­ lichen die Tunnelbasis bzw. -sohle bildet; oder die Mate­ rialbahn ist zu einer in Umfangsrichtung geschlossenen, an ihren Enden offenen Röhre geformt, in deren unterem Bereich sich die Brücke befindet und die sich, wie der Tunnel, zwischen Stirnwand-Öffnungen der beiden mitein­ ander gekuppelten Fahrzeuge einteilig oder in mehreren fest oder lösbar miteinander verbundenen Abschnitten erstreckt.

Insoweit liegt eine übliche Bauweise vor, die deshalb nicht noch weiter erläutert werden muß und in der Zeich­ nung in ihrer Gesamtheit mit 1 bezeichnet ist. In Fig. 2, 3 ist von dem Tunnel oder der Röhre nur ein Seitenwandbereich mit aufeinanderfolgenden Wellen dargestellt. Die Wellen­ form ist im Zusammenhang mit der Erfindung bevorzugt, jedoch nicht allein möglich. Statt einem sogenannten "Wellenbalg" mit etwa halbkreisförmigen Wellenquerschnitt können auch andere, eher traditionelle Faltenbalgkonturen zur Anwendung kommen. Allerdings sei nochmals erwähnt, daß ein sogenannter Wellenbalg als erfindungsgemäß aus­ zubildender Balg zu bevorzugen ist.

Zwischen je zwei Wellen bzw. Falten ist nun ein Schlauch­ körper 2 angeordnet, der etwa keilförmigen Querschnitt hat und so allseits geschlossen ist, daß in ihn ein Fluid als Druckmittel eingebracht werden kann, um den Schlauch­ körper aufzublähen, zumindest aber gegenüber dem druck­ mittelfreien Zustand zu verfestigen.

Anordnung und Ausbildung jedes Schlauchkörpers sind so gewählt, daß die Schlauchkörper ohne eingebrachte Druck­ mittel die Verformbarkeit des Balges allenfalls unwesent­ lich beeinträchtigen. Die Verformbarkeit des Balges ihrer­ seits beeinträchtigt die Bewegbarkeit der beiden mitein­ ander gekuppelten Schienenfahrzeuge allenfalls unwesentlich.

Wird dagegen in die Schlauchkörper 2 zunehmend Druckmittel eingebracht, so blähen bzw. straffen sich diese und füllen dank ihrer Kontur zunehmend den Bereich zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Balgfalten bzw. -wellen aus. Jeder Schlauchkörper erhält beim Befüllen mit Druckmittel zu­ nehmend einen etwa keilförmigen Querschnitt, wobei die beiden Keilflächen 3, 4 sich an die Wellenkontur anlegen und die größere Stirnwandfläche 5, die die beiden Keil­ flächen verbindet in der Ebene 6 liegen, in der auch die Wellenscheitel 7 liegen, so daß der Balg in seiner Gesamtheit in dieser Ebene 6 eine weitgehend glatte Außen­ kontur hat. Die gegenüberliegenden Stirnflächen 8 jedes Balges liegen als relativ schmale Flächen in der Ebene 9, in der die Wellen im Bereich ihrer inneren Kanten 10 mit­ einander verbunden sind.

Bei in der beschriebenen Weise mit Fluid bzw. Druckmittel gefüllten Schlauchkörpern 2 hat der Balg nun ersichtlich eine glatte Außenkontur, ist also strömungsgünstig und erhöht den Widerstandsbeiwert eines Zuges allenfalls unwesentlich.

Ein solcher Balg ist aber auch pflegeleicht, weil er bei befüllten Schlauchkörpern 2 einem Verschmutzen des Balges entgegenwirkt, dem Schmutzansatz also nur wenig Möglich­ keiten geboten sind. Aber auch die Reinigung eines solchen Balges mit glatten Außenflächen ist einfacher und kann beispielsweise gut in einer konventionellen Waschanlage erfolgen.

Schließlich wirken die befüllten Schlauchkörper auch in der Weise, daß sie den Balg versteifen. Er wird weniger als ein konventioneller Balg dazu neigen, unter dem Ein­ fluß eines erhöhten Außendruckes sich nach innen durch­ zubiegen. Dieser Vorteil wirkt sich im besonderen aus, wenn sich zwei schnell fahrende Züge begegnen, wenn ein Tunnel durchfahren wird und in ganz besonderem Maße, wenn sich zwei Hochgeschwindigkeitszüge in einem Tunnel begegnen. Die Erfindung eignet sich damit besonders für ringsum geschlossene, röhrenförmige Bälge, indem diese weitgehend druckdicht sein können, aber die Gefahr besteht, daß Verformungen die Druckdichtigkeit mindern. Der durch die befüllten Schlauchkörper formstabil gemachte Balg neigt also weniger dazu, seine Druckdichtigkeit zu ver­ lieren.

Aus dem Vorhergesagten läßt sich ableiten, daß die Vor­ teile dann besonders bedeutsam sind, wenn die miteinander gekuppelten Fahrzeuge eine hohe Fahrgeschwindigkeit haben. Demzufolge wird im Rahmen der Erfindung vorgeschlagen, den Innendruck bzw. die Füllung der Schlauchkörper ab­ hängig von der Fahrgeschwindigkeit zu steuern. Hierzu können Sensoren für die Ermittlung der Fahrgeschwindig­ keit vorgesehen werden, die in einen Steuerkreis einge­ schlossen sind, mit dem eine Druckquelle derart an die Schlauchkörper anschließbar ist, daß die Füllung bzw. der Innendruck der Schlauchkörper eine der Fahrgeschwin­ digkeit angepaßte Steifigkeit des Balges ergeben. Als Indikator für die Fahrgeschwindigkeit kann der Stau­ druck herangezogen werden.

Dies führt zu einer besonders einfachen aber ausreichend zweckmäßigen erfindungsgemäßen Lösung, bei der eine Luft­ auffanghutze im Balgbereich vorgesehen ist und an die die Schlauchkörper direkt angeschlossen sind. Hiermit liegt eine baulich und funktionell einfache und zweck­ mäßige Lösung vor, um dem Balg abhängig von der Fahrge­ schwindigkeit eine zweckmäßige Steifigkeit zu geben, um ihn windschlüpfig und druckdicht zu machen.

In Fig. 1 kennzeichnen die Bezugszeichen 11, 12 gelenkig miteinander gekuppelte Personenwagen zum Verkehr auf der Schiene, die in Längsrichtung durch seitliche Puffer­ paare 3 gegeneinander abgestützt sind, zwischen denen sich die nicht dargestellte Kupplung befindet. Die Teile einer zweiteiligen Brücke sind mit 15, 16 bezeichnet. Jedes Brückenteil 15 bzw. 16 ist an einer Wagenstirnseite ge­ lagert und beide Teile überdecken einander angemessen. Sie ermöglichen Fahrgästen und Personal ein direktes Überwechseln von einem zum anderen der beiden Wagen 11, 12 und sie sind deshalb durch Stirnwandöffnungen 18 betretbar, die durch nicht dargestellte Türen verschließbar sind. Diese Brücke ist von einem röhrenförmigen, ringsum ge­ schlossenen Faltenbalg 14 umschlossen, der ein Überwechseln von Personen von einem zum anderen Wagen über die Brücke 15, 16 geschützt gegen Umgebungseinflüsse ermöglicht. An jedem Ende ist der Faltenbalg 14 mit einem inneren Endrahmen 19 versehen, mit dem der Balg an den beiden Wagen befestigt ist. Der Balg kann in der Mitte quergeteilt sein, so daß an jedem Wagen eine Balghälfte mit ihrem inneren Endrahmen befestigt ist, jede Balghälfte an ihrem äußeren Ende mit einem äußeren Endrahmen versehen ist und die beiden Balg­ hälften mittels ihrer äußeren Endrahmen miteinander ver­ bunden sind. Der Belag besteht aus einer Anzahl von in Längsrichtung aufeinanderfolgenden im äußeren Querschnitts­ bereich etwa halbkreisförmig nach außen gewölbten Rinnen und ist somit ein sogenannter Wellenbalg. Jede der Rinnen besteht aus einem in Balgumfangsrichtung umlaufenden Mate­ rialstreifen, der an seinen beiden Rändern zusammen mit dem entsprechenden Rand der vorausgehenden und des nach­ folgenden Materialstreifens in einem Klemmrahmen 20 aus beispielsweise Aluminium gehalten ist. Die Materialstreifen sind mit Gummi beschichtetes Gewebe.

In Fig. 2 ist ein Seitenwandbereich eines bereits bekannten Wellenbalgs als Horizontalschnitt dargestellt, wobei die Balgmittellinie mit A-A gekennzeichnet ist. Die beiden Endrahmen aus vorzugsweise Aluminium sind mit 19 bezeichnet, wobei jeder der beiden Endrahmen mit einem der beiden Wagen 11, 12 verbunden ist oder der eine der beiden Endrahmen als innerer Endrahmen mit einem der beiden Wagen verbunden ist und der andere der beiden Endrahmen als äußerer Endrahmen mit dem äußeren Endrahmen eines entsprechenden Faltenbalgs verbunden ist, der mit seinem inneren Endrahmen am anderen der beiden Wagen befestigt ist. Die Zwischenrahmen aus vor­ zugsweise Aluminium, in denen die beiden nebeneinanderliegen­ den seitlichen Ränder zweier aufeinanderfolgenden Balgbahnen zusammengeklemmt sind, gegebenenfalls auch miteinander ver­ näht oder verklebt, sind mit 20 gekennzeichnet.

Fig. 3 ist eine Fig. 2 entsprechende Darstellung eines erfindungsgemäßen Balges, wobei sich die Bedeutung der Bezugszeichen aus dem vorstehenden Teil der Beschreibung ergeben. Um erfindungsgemäß wirken zu können, können die Schlauchkörper 2 aus gleichem Material wie der eigentliche Balg bestehen, also aus mit Gummi beschichtetem Gewebe, wenn diese Beschichtung das Gewebe fluiddicht macht. Bei maximaler Streckung des Gewebes sollten die Bereiche zwischen den Balgwellen gut ausgefüllt sein. Das ist mit größerer Sicherheit zu gewährleisten, wenn die Schlauchkörper 2 aus einem in sich dehnbaren Material bestehen.

Bestehen Schlauchkörper und Balg aus demselben Material, so sind Konturen denkbar, daß die Gesamtheit aus Balg und Schlauchkörpern einstückig gefertigt ist, oder daß die Wellen selbst ebenfalls als geschlossene Schlauchkörper ausgebildet sind, oder auch unter Verzicht auf Schlauch­ körper durch Befüllen mit einem Druckmittel der Balg ver­ steift wird.

Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß eine Ausgestaltung der Zwischenrahmen in der Weise möglich ist, daß die Schlauch­ körper und die dem jeweiligen Schlauchkörper zugehörigen Ränder der Balgbahnstreifen einem gemeinsamen Zwischenrahmen zugeordnet sind. Wenn in der Darstellung von Fig. 3 zwischen den Balgwellen und den Schlauchkörpern Zwischen­ räume vorliegen, so deuten diese auf Schlauchkörper aus dehnfähigem Material im noch nicht mit Fluid ausreichend gefüllten Zustand hin oder die Spalten sind darstellungs­ bedingt zu werten. Ab einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit sollen Balgwellen und Schlauchkörper jedenfalls aneinander­ liegen, um nicht allein die Versteifung des Balges durch die mit Luft gefüllten Schlauchkörper zu erhalten, sondern auch dadurch, daß die Balgwellenverformung erschwert wird, diese gegebenenfalls sogar auf den Wagenlauf gewollt stabi­ lisierend wirken, wo beim Stand der Technik darauf geachtet wird, daß die Bälge einen möglichst geringen Einfluß auf den Wagenlauf haben.

In Fig. 1 ist jedem der beiden Wagen eine Luftauffanghutze 22, 23 zugeordnet, die einander entgegengesetzt in eine der beiden möglichen Fahrtrichtungen weisen, so daß sie in jeder Fahrtrichtung Umgebungsluft aufnehmen können. Die in Fahrtrichtung gerichtete Hutze steht mit den Innenräumen der Schlauchkörper mittels einfacher Leitungen in Verbindung, während eine Klappe die andere Lufthutze schließt, so daß geschwindigkeitsabhängig Umgebungsluft in die Schlauchkörper gelangt, diese strafft und ein Härterwerden des Balges be­ wirkt. Verringert sich die Fahrtgeschwindigkeit, so entweicht Luft auf dem Weg, auf dem sie gekommen ist, weil in diesem Zeitpunkt in den Schlauchkörpern noch ein dem vorherigen Staudruck entsprechender Innendruck herrscht, der (äußere) Staudruck jedoch angemessen geringer geworden ist.

Damit ist eine Ausführungsform beschrieben und dargestellt, die als für die übliche Praxis in besonderem Maße geeignet angesehen wird. Trotzdem soll mit dieser Ausführungsform die Erfindung nur beispielhaft erläutert sein. Abwandlungen innerhalb des durch die Ansprüche umschriebenen Bereiches sind möglich, wozu insbesondere folgende gehören.

Statt der röhrenförmigen, in Umfangsrichtung ringsum laufen­ den Umhüllung der Übergangsbrücke 15, 16 bzw. deren entsprechend kann die Umhüllung tunnelförmig sein. Im einen Fall besteht die Umhüllung aus Dach und Seitenwänden, während der Boden unterhalb der Brücke entfällt. In diesem Fall kann insbesondere die Druckdichtheit durch Verwendung einer in sich dichten und druckdicht an die beiden Personenwagen angeschlossenen Brücke und eine druckdichte Verbindung zwischen Brücke und Übergangs­ einrichtung erzielt werden.

Die Klemmrahmen 20 sind beispielsweise und bestehen auch nur beispielsweise aus Aluminium. Sie können aus anderem, mehr oder minder starrem Material bestehen und können in jeder zweckgerichteten Weise ausgestaltet sein. Gegebenen­ falls kann auch auf die gesonderten Rahmen 20 verzichtet werden und bei von einem Ende der Umhüllung zu deren ande­ rem Ende einteilig durchlaufendem Material kann das Balg­ material selbst im Bereich der Balgspitzen in sich verhärtet sein, beispielsweise durch den Einsatz des an sich bekannten Strahlenvernetzens. Wichtig ist die Fixierung des Balgmate­ rials im Bereich der Balgspitzen.

Was das Balgmaterial anlangt, so kann es sich um Material handeln, wie es generell bei Faltenbälgen von Gelenkfahr­ zeugen zum Einsatz kommt. Das primär vorgesehene Material ist ein Gewebe, das mit einer wasser- und luftdichten Beschichtung versehen ist, so daß die Materialbahnen form­ veränderbar aber nicht in sich dehnbar sind. Wenn als Be­ schichtungsmaterial Gummi zu nennen ist, so soll die Ver­ formbarkeit des Materials, nicht aber im Sinne seiner Dehn­ barkeit gemeint sein. Gegebenenfalls kann aber auch Material zur Anwendung kommen, das in definierter Weise in sich dehn­ bar ist, wobei aber wieder die Spitzenbereiche ausgenommen sein sollten. "In sich dehnbar" soll dann allseitige Dehn­ barkeit oder Dehnbarkeit nur in einer Richtung bedeuten.

Wenn oben gesagt ist, daß die Gesamtheit aus Balg und Schlauchkörpern einstückig gefertigt sein kann, so ist dabei die Formgestaltung so zu wählen, daß eine weitest­ gehend glatte Außenkontur gegeben ist, gegebenenfalls kann die Struktur mit einer glatten Folie überzogen werden.

Claims (10)

1. Faltenbalg als Übergangsschutz für schnell fahrende Gelenkfahrzeuge mit einer Mehrzahl in Fahrzeuglängs­ richtung aufeinanderfolgender Falten, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen zwei aufeinanderfolgenden Falten ein in Längsrichtung der Falten verlaufender blähfähig geschlossener Schlauchkörper angeordnet ist, der an eine Fluidquelle angeschlossen ist, um die Fluidfüllung des Schlauches geschwindigkeitsabhängig steuern zu können.

2. Faltenbalg nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen mehreren paarweise aufeinanderfolgenden, gegebenenfalls allen der paarweise aufeinanderfolgen­ den Falten des Balges, je ein Schlauchkörper angeordnet ist.

3. Faltenbalg nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Falten im Querschnitt offene Rinnen sind.

4. Faltenbalg nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schlauchkörper bzw. jeder Schlauch­ körper aus einem elastisch verformbaren Material besteht, das bei maximaler Fluidfüllung dem jeweiligen Schlauchkörper einen etwa keilförmigen Querschnitt gibt, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Keil­ seitenwände an den einander zugekehrten Faltenwänden anliegen und die breitere der die beiden Keilflächen miteinander verbindenden Flächen zwischen beiden Seitenwänden in einer Ebene mit den Faltenscheitel­ punkten verläuft, während eine schmalere die beiden Keilflächen miteinander verbindende Fläche zwischen beiden Seitenwänden in einer Ebene mit den inneren Faltenenden gehalten ist.

5. Faltenbalg nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Falten und der Schlauchkörper bzw. die Schlauchkörper aus fortlaufendem Balgmaterial bestehen.

6. Faltenbalg nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Falten einerseits und der bzw. die Schlauchkörper andererseits aus unterschied­ lich verformbarem Material bestehen und ein Schlauch­ körper und die Falten zu beiden Seiten des Schlauches mit den einander zugekehrten Rändern auf einem gemein­ samen Zwischenrahmen befestigt sind.

7. Faltenbalg nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Beeinflussung der Schlauch­ körperfüllung über den dem Fahrzeug zugehörigen Stau­ druck erfolgt.

8. Faltenbalg nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Staudruck mittels eines Staudruckfühlers ermittelt wird, der dem Fahrzeug im Bereich des Falten­ balgs zugeordnet ist.

9. Faltenbalg nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Staudruckfühler eine Luft aufnehmende Hutze ist, die mit dem bzw. den Schlauchkörper(n) verbunden ist bzw. sind, so daß die Schlauchkörperfüllung Umge­ bungsluft als Fluid ist.

10. Faltenbalg nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß aufeinanderfolgende Falten des Faltenbalgs als blähfähig geschlossene Schlauchkörper ausgebildet sind, deren Füllung mit einem Fluid ab­ hängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit gesteuert wird.