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Die vorliegende Erfindung betrifft
die Energieaufnahme von insbesondere in Bewegung befindlichen Fahrzeugen
im Allgemeinen und genauer eine Energie aufnehmende Vorrichtung
sowohl an einem Fahrzeug als auch an einem Wagenzug, das/der mit einer
solchen Vorrichtung versehen ist.
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Das Dokument
US 3 915 486 von Maeda et al. beschreibt
eine auf eine Kraftfahrzeugkarosserie wirkende Stöße aufnehmende
Konstruktion.
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Die Energie aufnehmende Konstruktion
des Stands der Technik (siehe beispielsweise das Dokument DE-962
808) umfasst erste Elemente, die geeignet sind, unter der Wirkung
der in Längsrichtung auf
die Konstruktion wirkenden Energie entlang von Auflageelementen
zu gleiten.
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Die ersten Elemente werden von einem
ersten hohlen Rohr gebildet, die Auflageelemente von einem zweiten
hohlen Rohr, das am Fahrgestell des Kraftfahrzeugs befestigt ist.
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Die Energieaufnahme erfolgt bei der
Konstruktion des Stands der Technik durch plastische, radiale Verformung
des zweiten Hohlrohrs unter der Einwirkung des ersten Hohlrohrs.
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Ein wesentlicher Nachteil der Energie
aufnehmenden Konstruktion des Stands der Technik liegt darin, dass
sie keine Regelung der Funktionskraft erlaubt.
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Ein weiterer Nachteil der Energie
aufnehmenden Vorrichtung des Stands der Technik liegt darin, dass
sich mit der Absorptionsfunktion keine Anti-Übergreifungsfunktion, auch
Anti-Überlappungsfunktion,
verbinden lässt.
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Daher ist ein Ziel der Erfindung
eine Energie aufnehmende Vorrichtung sowie ein Fahrzeug und ein
Wagenzug, die eine solche Vorrichtung umfassen, die konstant in
der Absorption der Energie ist und nicht die Nachteile der Energie
aufnehmenden Vorrichtungen des Stands der Technik hat.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist
eine Energie aufnehmende Vorrichtung sowie ein Fahrzeug und ein
Wagenzug, die eine solche Vorrichtung umfassen und eine Anpassung
der Höhe
der Funktionskraft erlauben.
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Nach der Erfindung umfasst die Energie
aufnehmende Vorrichtung erste Elemente, die geeignet sind, entlang
von Auflageelementen zu gleiten oder umgekehrt, und zwar unter der
Wirkung der in Längsrichtung
auf die Vorrichtung wirkenden Energie, und ist dadurch gekennzeichnet,
dass die ersten Elemente Reibungselemente sind und dass die Energie
nur durch die Reibung zwischen den ersten Reibungselementen und
den Auflageelementen absorbiert wird.
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Die Energie aufnehmende Vorrichtung
der Erfindung hat außerdem
mindestens eines der folgenden Merkmale:
- – wenn sich
die ersten Reibungselemente außerhalb
der Auflageelemente befinden, sind zweite Reibungselemente, die
geeignet sind, unter der Wirkung der auf die Vorrichtung in Längsrichtung wirkenden
Energie entlang der Auflageelemente zu gleiten, innerhalb der Auflageelemente
angeordnet, sodass die Energie durch Reibung zwischen den ersten
und/oder zweiten Reibungselementen und den Auflageelementen absorbiert wird,
- – der
Reibungskoeffizient zwischen den ersten Reibungselementen und auch
den zweiten Reibungselementen und den Auflageelementen wird durch
das Spannmoment von Spannelementen bestimmt,
- – die
ersten Reibungselemente und auch die zweiten Reibungselemente sind
im Wesentlichen quaderförmig,
zylindrisch oder prismatisch, und die Auflageelemente weisen eine
gerade Anzahl Seiten auf, wobei diese Paare jeweils beidseits der
ersten Reibungselemente und auch der zweiten Reibungselemente angeordnet
sind,
- – die
Seiten der Auflageelemente sind koplanar zu den entsprechenden Seiten
der ersten Reibungselemente und auch zu den entsprechenden Seiten
der genannten zweiten Reibungselemente angeordnet,
- – mindestens
eine der Seiten der ersten Reibungselemente und auch mindestens
eine der Seiten der zweiten Reibungselemente und die zugehörige/n Seite/n
der Auflageelemente ist/sind bezüglich
der Längsachse
der Vorrichtung in Längsrichtung
geneigt,
- – die
ersten Reibungselemente und auch die zweiten Reibungselemente haben
eine im Wesentlichen zylindrische Form, und die Auflageelemente
umfassen mindestens eine Auflageseite von im Wesentlichen konkaver
Form,
- – die
im Wesentlichen konkav geformten Auflageseiten der Auflageelemente
sind in Verlängerung der
entsprechenden Seiten der ersten Reibungselemente und auch der entsprechenden
Seiten der zweiten Reibungselemente angeordnet,
- – die
ersten Reibungselemente und auch die zweiten Reibungselemente und
die Auflageelemente haben eine im Wesentlichen konische Form oder
eine konische Form mit mindestens einer Längsseitenfläche,
- – die
Reibungsseiteln der ersten Reibungselemente und auch die Reibungsseiten
der zweiten Reibungselemente und die Auflageflächen der Auflageelemente haben
einen Öffnungshalbwinkel α mit einem
Wert von 1 bis 2°,
- – die
Spannelemente sind so vorgesehen, dass sie bei der Reibung zwischen
den ersten Reibungselementen und auch den zweiten Reibungselementen
und den Auflageelementen die ersten Reibungselemente und auch die
zweiten Reibungselemente und die Auflageelemente miteinander in
Berührung
halten,
- – die
Spannelemente sind in plastischer Phase, sodass sie nur in plastischem
Betrieb funktioneren,
- – die
Spannelemente werden von Bolzen und/oder Nieten und/oder Schrauben
und/oder Schraubenbolzen gebildet,
- – der
Schaft der Bolzen und/oder Nieten und/oder Schrauben und/oder Schraubenbolzen
weist einen Abschnitt mit schmalerem Querschnitt auf.
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Die Erfindung bezieht sich auch auf
ein Schienenfahrzeug, das mit mindestens einer Energie aufnehmenden
Vorrichtung nach der Erfindung versehen ist.
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Die Erfindung bezieht sich auch auf
ein Straßenfahrzeug,
das mit mindestens einer Energie aufnehmenden Vorrichtung nach der
Erfindung versehen ist.
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Die Erfindung bezieht sich auch auf
einen Wagenzug, wobei mindestens eine Energie aufnehmende Vorrichtung
nach der Erfindung zwischen zwei der Wagen vorgesehen ist.
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Der Wagenzug der Erfindung hat ferner
mindestens eines der folgenden Merkmale:
- – erste
Reibungselemente sind an einem Ende eines der Wagen und die Auflageelemente
sind an dem entsprechenden anderen Ende des anderen der Wagen angeordnet,
- – erste
Reibungselemente sind an den Enden jedes der Wagen angeordnet, und
die Auflageelemente sind fest mit dem einen oder anderen Wagen verbunden,
- – an
den Enden jedes der Wagen sind Auflageelemente angeordnet, und erste
umgekehrt zueinander angeordnete Reibungselemente sind jeweils fest
mit jedem des einen oder anderen der genannten Wagen verbunden.
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Ein Vorteil der Energie aufnehmenden
Vorrichtung der Erfindung, des Fahrzeugs und des Wagenzugs, die
eine solche Vorrichtung umfassen, liegt darin, dass sie die Integrierung
in bestehende Ausrüstungen,
beispielsweise ein Schienen- oder Straßenfahrzeug, erlauben.
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Ein weiterer Vorteil der Energie
aufnehmenden Vorrichtung der Erfindung, des Fahrzeugs und des Wagenzugs,
die eine solche Vorrichtung umfassen, liegt darin, dass sie Absorptions- und Anti-Übergreifungsfunktion
auch mit neuen Ausrüstungen kombinieren
können.
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Ein weiterer Vorteil der Energie
aufnehmenden Vorrichtung der Erfindung, des Fahrzeugs und des Wagenzugs,
die eine solche Vorrichtung umfassen, ist eine Erhöhung der
absorbierten Energie.
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Ein weiterer Vorteil der Energie
aufnehmenden Vorrichtung der Erfindung, des Fahrzeugs und des Wagenzugs,
die eine solche Vorrichtung umfassen, liegt in der Reduzierung der
Masse und der Kosten.
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Ein weiterer Vorteil der Energie
aufnehmenden Vorrichtung der Erfindung, des Fahrzeugs und des Wagenzugs,
die eine solche Vorrichtung umfassen, besteht in der Integrierung
der Vorrichtung in neue Ausrüstungen
außerhalb
des Fahrgestells.
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Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile
der Erfindung gehen aus der Lektüre
der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Energie aufnehmenden
Vorrichtung, des Fahrzeugs und des Wagenzugs, die eine solche Vorrichtung
umfassen, hervor, wobei die Beschreibung mit Bezug zu den Zeichnungen
erfolgt, in denen:
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die 1 bis 3 im Wesentlichen erfindungsgemäße quaderförmige oder
prismatische Energie aufnehmende Vorrichtungen nach bevorzugten
Ausführungsformen
zeigen,
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4 eine
erfindungsgemäße Energie
aufnehmende Vorrichtung mit im Wesentlichen zylindrischer Form nach
einer bevorzugten Ausführungsform
zeigt.
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Allgemein und wie in den 1 bis 4 dargestellt, umfasst die Energie aufnehmende
Vorrichtung erste Elemente 1, die geeignet sind, unter
der Wirkung der in Längsrichtung
auf die Vorrichtung wirkenden Energie entlang von Auflageelementen 3 zu
gleiten, oder umgekehrt.
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Nach einem wesentlichen Merkmal der
Erfindung sind die ersten Elemente 1 Reibungselemente und
wird die Energie nur durch Reibung zwischen den ersten Reibungselementen 1 und
den Auflageelementen 3 absorbiert.
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Wenn die ersten Reibungselemente 1 außerhalb
der Auflageelemente 3 angeordnet sind, sind zweite Reibungselemente 2 innerhalb
dieser Auflageelemente 3 angeordnet.
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Die zweiten Reibungselemente 2 sind
geeignet, unter Wirkung der in Längsrichtung
auf die Vorrichtung wirkenden Energie entlang der Auflageelemente 3 zu
gleiten.
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Die zweiten Reibungselemente 2 sind
so innerhalb der Auflageelemente 3 angeordnet, dass die Energie
durch Reibung zwischen den ersten 1 und/oder den zweiten 2 Reibungselementen
und den Auflageelementen 3 absorbiert wird.
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Der Reibungskoeffizient zwischen
den ersten Reibungselementen 1 und den zweiten Reibungselementen 2,
wenn diese zweiten Elemente existieren, und den Auflageelementen 3 wird
durch das Spannmoment von Spannelementen 4 bestimmt.
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Die Spannelemente 4 sind
so vorgesehen, dass sie bei der Reibung zwischen den ersten Reibungselementen 1 und
auch den zweiten Reibungselementen 2 und den Auflageelementen 3 die
ersten Reibungselemente 1 und auch die zweiten Reibungselemente 2 mit
den Auflageelementen 3 in Kontakt halten.
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Die Spannelemente 4 werden
bei der Druckausübung
plastifiziert, d. h. die Spannelemente befinden sich in plastischer
Phase, sodass sie nur bei der Energieaufnahme in plastischem Betrieb
funktionieren.
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Ein Vorteil eines solchen Merkmals
der Erfindung ist das Verschwinden des elastischen Teils der Belastungs-Bewegungs-Kurve
der Energie aufnehmenden Vorrichtung.
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Aus dem vorstehend Gesagten geht
hervor, dass das Spannmoment einen wesentlichen Einfluss auf die
Dimensionierung der Spannelemente hat.
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Als Beispiel können die Spannelemente 4 von
Bolzen und/oder Nieten und/oder Schrauben und/oder Schraubenbolzen
gebildet werden.
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Der Schaft der Bolzen und/oder Nieten und/oder
Schrauben und/oder Schraubenbolzen weist einen Abschnitt mit geringerem
Querschnitt auf.
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Ein Vorteil eines solchen Merkmals
der Erfindung besteht in der Lokalisierung und Kontrolle der Längung der
Spannelemente.
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Die 1 bis 3 stellen Energie aufnehmende Vorrichtungen
von im Wesentlichen quaderförmiger oder
prismatischer Form dar, die der Erfindung nach einer bevorzugten
Ausführungsform
entsprechen.
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Wie in diesen 1 bis 3 dargestellt,
haben die ersten Reibungselemente 1 und auch die zweiten Reibungselemente 2 ein
im Wesentlichen quaderförmige
oder prismatische Form und umfassen die Auflageelemente 3 eine
gerade Anzahl von Seiten 3A, wobei diese Paare jeweils
beidseits der ersten Reibungselemente 1 und auch der zweiten
Reibungselemente 2 angeordnet sind.
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Die Seiten 3A der Auflageelemente 3 sind koplanar
zu den entsprechenden Seiten 1A der ersten Reibungselemente 1 und
auch zu den entsprechenden Seiten 2A der zweiten Reibungselemente 2.
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Mindestens eine der Seiten 1A der
ersten Reibungselemente 1 und auch mindestens eine der Seiten 2A der
zweiten Reibungselemente 2 und die zugehörige/n Seite/n 3A der
Auflageelemente 3 sind bezüglich der Längsachse der Energie aufnehmenden
Vorrichtung in Längsrichtung
geneigt.
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Zur Verbesserung des Reibungskoeffizienten
kann zwischen den jeweils miteinander in Berührung stehenden Seiten 1A, 3A der
Reibungselemente und der Auflageelemente ein Klebstofffilm vorgesehen
sein.
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4 stellt
eine Energie aufnehmende Vorrichtung von im Wesentlichen zylindrischer
Form dar, die der Erfindung nach einer bevorzugten Ausführungsform
entspricht.
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Wie in dieser 4 dargestellt, haben die ersten Reibungselemente 1 und
auch die zweiten Reihungselemente 2 eine im Wesentlichen
zylindrische Form und umfassen die Auflageelemente 3 mindestens
eine Auflageseite 3B mit im Wesentlichen konkaver Form.
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Die im Wesentlichen konkaven Auflageseiten 3B der
Auflageelemente 3 sind in Verlängerung der entsprechenden
Seiten 1B der ersten Reibungselemente 1 und auch
der entsprechenden Seiten 2B der zweiten Reibungselemente 2 angeordnet.
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Die ersten Reibungselemente 1 und
auch die zweiten Reibungselemente 2 und die Auflageelemente 3 haben
eine im Wesentlichen konische Form oder eine konische Form mit mindestens
einer Längsseitenfläche.
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Die Reibungsseite/n 1B der ersten
Reibungselemente 1 und auch die Reibungsseite/n 2B der
zweiten Reibungselemente 2 und die Auflagefläche/n 3B der
Auflageelemente 3 haben einen Öffnungshalbwinkel α, der einen
Wert von 1 bis 2°,
vorzugsweise 1,5°,
hat.
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Mit Öffnungshalbwinkel ist der Winkel
bezeichnet, der sich zwischen einer zur Längsachse des Elements lotrechten
Achse und der Normalen der betreffenden Seite dieses Elements erstreckt.
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich außerdem
auf ein Schienenfahrzeug, das mindestens eine Energie aufnehmende
Vorrichtung nach der Erfindung umfasst.
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich ferner auf ein Straßenfahrzeug,
das mindestens eine Energie aufnehmende Vorrichtung nach der Erfindung umfasst.
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Ebenso bezieht sich die vorliegende
Erfindung auf einen Wagenzug, der mindestens eine Energie aufnehmende
Vorrichtung nach der Erfindung umfasst, die zwischen zwei Wagen
angeordnet ist.
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Entsprechend einer ersten, bevorzugten Ausführungsform
eines solchen Wagenzugs sind an einem Ende eines der Wagen Reibungselemente 1 angeordnet
und sind die Auflageelemente 3 an dem entsprechenden Ende
des anderen der Wagen angeordnet.
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Bei einer solchen Ausführungsform
ist die entsprechende Energie aufnehmende Vorrichtung diejenige
der 1 oder 4.
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Entsprechend einer anderen bevorzugten Ausführungsform
eines solchen Wagenzugs sind erste Reibungselemente 1 an
den Enden jedes der Wagen angeordnet und sind die Auflageelemente 3 fest
mit dem einen oder anderen der Wagen verbunden.
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Bei einer solchen Ausführungsform
ist die entsprechende Energie aufnehmende Vorrichtung diejenige
der 2.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
eines solchen Wagenzugs sind an den Enden jedes der Wagen Auflageelemente 3 angeordnet und
sind erste, umgekehrt zueinander angeordnete Reibungselemente 1 fest
mit jeweils dem einen oder anderen dieser Wagen verbunden.
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Bei einer solchen Ausführungsform
ist die entsprechende Energie aufnehmende Vorrichtung diejenige
der 3.