EP0264605B1

EP0264605B1 - Pufferstoss-Energieverzehreinrichtung

Info

Publication number: EP0264605B1
Application number: EP19870113148
Authority: EP
Inventors: Helmut Prof. Dr.-Ing. Bugarcic; Jörg Dipl.-Ing. Müller
Original assignee: Waggon Union GmbH
Current assignee: Thyssen Umformtechnik GmbH
Priority date: 1986-09-25
Filing date: 1987-09-09
Publication date: 1991-07-31
Anticipated expiration: 2007-09-09
Also published as: EP0264605A1; DE3632578A1; DE3771826D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Pufferstoß-Energieverzehreinrichtung, insbesondere für Stadtverkehrs-Schienenfahrzeuge mit einer primären, in eine Mittelpufferkupplung integrierten, die beim Fahr- und Rangierbetrieb auftretenden Pufferkräfte absorbierenden Energieverzehreinrichtung und einer sekundären, die aus überhöhten flaufstößen resultierende Aufstoßenergie absorbierenden Energieverzehreinrichtung, wobei die Mittelpufferkupplung gelenkig an einem in Fahrzeuglängsrichtung verschieblichen horizontal gelagerten Kupplungsquerträger befestigt ist.
Die bei Stadtverkehrs-Schienenfahrzeugen üblicherweise eingesetzten Mittelpufferkupplungen sind in der Regel mit einer Energieverzehreinrichtung 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 Schienenfahrzeugs der vordere Teil des Untergestellrahmens deformiert und über die Deformation die unzulässig hohe Aufstoßenergie absorbiert. Dieses bekannte System ist jedoch sehr unwirtschaftlich, da die Reparatur des deformierten Teiles des Untergestellrahmens aufwendig und teuer ist.
Es ist bereits grundsätzlich bekannt und konstruktiv auch versucht worden, die Stoßabbau- und Energieverzehreinrichtungen derartiger Schienenfahrzeuge nach Möglichkeit so zugestalten, daß die Umsetzung der aus Rangierunfällen resultierenden Aufstoßenergie in zwei stetig ohne Kraftunterbrechung ineinander übergehenden Arbeitsstufen bewerkstelligt wird, wobei die erste Stufe in die Mittelpufferkupplung integriert ist und die zweite Stufe der tragenden Wagenkastenstruktur vorgeschaltet ist (Beitrag zur Überarbeitung der den Pufferstoß betreffenden Lastannahmenund Konstruktionsgrundsätze für Stadtverkehrs-Schienenfahrzeuge, Verkehr und Technik 1984, Heft 8). Die in dieser Vorveröffentlichung beschriebene Rammbügellösung läßt sich jedoch konstruktiv nur in Ausnahmefällen umsetzen, da die Stadtverkehrs-Schienenfahrzeuge und Bahnsteigabmessungen keine befriedigende räumliche Integration vorgenannter Rammbügel in die Untergestell-Konstruktion zulassen.
Es ist auch bereits versucht worden, nach Ausschöpfung der kupplungsseitigen Stoßabbau- und Energieverzehreinrichtung die Restenergie auf wagenkastenseitige Arbeitsglieder, beispielsweise Reibelemente, über eine Soll-Bruchstelle in der Kupplungsanlenkung 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 Konstruktion 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, wobei die Kräfte in der Mittelpufferkupplung von einer relativ komplizierten Gitterstruktur aufgenommen und nach Möglichkeit in die Untergestellaußenlangträger weitergeleitet werden müssen. Daraus ergibt sich auch die Notwendigkeit, zwischen Endkraft der Mittelpufferkupplung und statistischer Prüfkraft der Untergestellkonstruktion eine Sicherheitsstufe mit den nachteiligen Begleiterscheinungen einer gestörten Verteilung der Aufstoßenergie auf die übrigen Kuppelsektionen zu schalten.
Es ist auch bereits durch die DE-B-l2 57 190 bekannt, für Schienenfahrzeuge einen die Zug- und Stoßeinrichtung tragenden Kupplungsquerträger über federnde Verbindungselemente dem Untergestellrahmen vorzuschalten. Diese federnden Verbindungselemente sind jedoch parallel zu der Stoßeinrichtung geschaltet und nicht als Energieverzehreinrichtung wirksam. Die begrenzte Verschieblichkeit des Kupplungsquerträgers in Fahrzeuglängsrichtung ist nicht in der Lage, überhöhte Aufstoßenergie zu absorbieren.
Die Aufgabe vorliegender Erfindung bestand darin, eine Stoßabbau- und Energieverzehreinrichtung zu entwickeln, welche einerseits durch geringen Raumbedarf und andererseits durch die funktionalen Vorteile der vorbeschriebenen Rammbügel-Konstruktion gekennzeichnet ist, wobei weiter die bei stark überhöhten Auflaufstößen irreversibel verformten Teile des Schienenfahrzeug-Untergestells leicht auswechselbar sein sollen.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Kupplungsguerträger in dem Fahrzeug-Kopfstück hinter zur Fahrzeuglängsmitte weisenden, an den Längsenden der äußeren Längsträger des Schienenfahrzeuges befestigten Konsolen angeordnet ist und daß an den Enden des Kupplungsquerträgers, über das Stirnende des Schienenfahrzeuges ragende, in Fahrzeugslängsrichtung angeordnete Stoßelemente befestigt sind, die in Führungen der Konsolen unter Zwischenschaltung der, erst nach Ausschöpfung des Federweges der primären Energieverzehreinrichtung wirksamen, sekundären Energieverzehreinrichtung längsverschieblich gelagert sind.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Stoßelemente an ihrem zum Schienenfahrzeug weisenden Ende mit dem Kupplungsträger lösbar verbunden. Hierbei weist die sekundäre Energieverzehreinrichtung mechanische, hydraulische oder elastomere Arbeitsglieder auf.
Die reversibel arbeitende primäre Stoßabbau- und Energieverzehreinrichtung der Mittelpufferkupplung ist dabei so ausgelegt, daß die Beanspruchungen des normalen Rangierbetriebes, auch bei extrem ungünstigen Kuppelvorgängen in ausreichender Weise abgebaut werden. Für die selten vorkommenden Rangierstöße mit höheren Aufstoßgeschwindigkeiten ist die zweite Energieverzehrstufe in Form von seitlich angeordneten seitenpufferähnlichen Stoßelementen ohne Federweg vorgesehen, die an ihrem freien Ende Kletterschutzeinrichtungen tragen. Erst nach Ausschöpfung der Arbeitskapazität bzw. des Federweges der Mittelpufferkupplung mit der primären Energieverzehreinrichtung stoßen die Kletterschutzprofile der Sekundärstufe aufeinander, wobei nach Überschreitung ihrer Ansprechkraft die überschüssige Aufstoßenergie in Reibungs- bzw. Verformungsarbeit umgesetzt wird. Die Hauptvorteile der neuen Stoßanbau- und Energieverzehreinrichtung mit rückführbarem Kupplungsguerträger ergeben sich aus dem Wegfall einer komplizierten Gitterstruktur des Untergestellrahmens für die Kupplungsanlenkung, aus dem Wegfall der problematischen Sollbruchstelle in der Kupplungsanlenkung und dem Fortfall der dem Leichtbau abträglichen Kraftunterbrechung beim Ansprechen einer Sollbruchstelle. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausführung liegt darin, daß auch Schrägstöße zufriedenstellend absorbiert werden können. Schließlich ist von Vorteil, daß die Abknickgefahr für die Kletterschutzeinrichtungen gemindert wird.
Zweckmäßigerweise erfolgt die Verbindung des Kupplungsquerträgers mit den Stoßelementen mittels Dehnschrauben, wobei der Kupplungsquerträger über konische Zentriereinrichtungen an den Konsolen zentriert ist.
Einzelheiten der Erfindung sind anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung erläutert.
Es zeigt

Fig. 1: einen horizontalen Schnitt durch das Kopfstück eines Stadtverkehr-Schienenfahrzeugs mit einer PufferstoßEnergieverzehreinrichtung 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 Zentriereinrichtungen 5 versehen. Gegen diese ebenen Stirnflächen 3 der Konsolen 4 liegt der im wesentlichen gerade ausgebildete Kupplungsquerträger 1 über die Zentriereinrichtungen 5 zentriert an. In Fahrzeuglängsmitte trägt der Kupplungsquerträger 1 gelenkig die Mittelpufferkupplung 6 mit der primären Energieverzehreinrichtung 7. Seitlich, nahe seinen Querenden, auf ihrer zum Kopfende des Schienenfahrzeugs weisenden Seite tragen die Konsolen 4 die sekundäre Energieverzehreinrichtung 10. Diese sekundäre Energieverzehreinrichtung 10 besteht aus den über das Kopfende des Schienenfahrzeugs ragenden, seitenpufferähnlichen Stoßelementen 9 mit stirnseitigen Kletterschutzeinrichtungen 11 sowie aus an den Konsolen 4 abgestützen mechanischen Arbeitsgliedern 13, wobei die Stoßelemente 9, in Führungen 8 der Konsolen 4 geführt, mit dem Kupplungsquerträger 1 mittels der Schrauben 12 kraftschlüssig verbunden sind. Die in dem Ausführungsbeispiel mechanisch wirkende Energieverzehreinrichtung 10 kann auch erfindungsgemäß aus hydraulischen oder elastomeren Arbeitsgliedern bestehen.
Bei einem Auflaufstoß innerhalb der zulässigen Grenzen wird die gesamte Energie in der primären Energieverzehreinrichtung 7 der Mittelpufferkupplung 6 aufgefangen. Beim Überschreiten der zulässigen Auflaufgeschwindigkeit treffen die Kletterschutzeinrichtungen 11 der Stoßelemente 9 auf das Hindernis oder die Kletterschutzeinrichtung 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 Zurückweichen des Stoßelementes 9 wird zwangsläufig die Verspannung des Kupplungsquerträgers 1 mit den Konsolen 4 gelöst. Der Kuplungsquerträger 1 kann jetzt zusammen mit der Mittelpufferkupplung 6 entweder geradlinig bei zentrischem Pufferstoß oder schräg bei extrentrischem Pufferstoß soweit zurückgedrückt werden, bis die Aufstoßenergie in der Energieverzehreinrichtung 10 an den Konsolen 4 vollständig in Reibungs- bzw. Verformungsarbeit umgesetzt ist.
Die Instandsetzung der deformierten Teile ist einfach. Die Schraubverbindung (Dehnschraube 12) des Kupplungsquerträgers 1 wird gelöst und der Kupplungsquerträger 1 soweit zurückgeschoben, daß die Konsolen 4 ausgebaut und mit neuen Arbeitselementen 13 der sekundären Energieverzehreinrichtung 10 versehen werden können.

Claims

Pufferstoß-Energieverzehreinrichtung, insbesondere für Stadtverkehrs-Schienenfahrzeuge mit einer primären, in eine Mittelpufferkupplung (6) integrierten, die beim Fahr- und Rangierbetrieb auftretenden Pufferkräfte absorbierenden Energieverzehreinrichtung (7) und einer sekundären, die aus überhöhten Auflaufstößen resultierende Aufstoßenergie absorbierenden Energieverzehreinrichtung (10), wobei die Mittelpufferkupplung (6) gelenkig an einem in Fahrzeuglängsrichtung verschieblichen horizontal gelagerten Kupplungsquerträger (1) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupplungsguerträger (1) in dem Fahrzeug-Kopfstück hinter zur Fahrzeuglängsmitte weisenden, an den Längsenden der äußeren Längsträger (2) des Schienenfahrzeuges befestigten Konsolen (4) angeordnet ist und daß an den Enden des Kupplungsquerträgers (1), über das Stirnende des Schienenfahrzeuges ragende, in Fahrzeuglängsrichtung angeordnete Stoßelemente (9) befestigt sind, die in Führungen (8) der Konsolen (4) unter Zwischenschaltung der, erst nach Ausschöpfung des Federweges der primären Energieverzehreinrichtung (7) wirksamen, sekundären Energieverzehreinrichtung (10) längsverschieblich gelagert sind.
Pufferstoß-Energieverzehreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßelemente (9) an ihrem zum Schienenfahrzeug weisenden Ende mit dem Kupplungsquerträger (1) lösbar verbunden sind.
Pufferstoß-Energieverzehreinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die sekundäre Energieverzehreinrichtung (10) mechanische, hydraulische oder elastomere Arbeitsglieder (13) aufweist.
Pufferstoß-Energieverzehreinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßelemente (9) an ihrem freien Ende Kletterschutzeinrichtungen (11) tragen.
Pufferstoß-Energieverzehreinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung des Kupplungsguerträgers (1) mit den Stoßelementen (9) mittels Dehnschrauben (12) erfolgt und daß der Kupplungsguerträger (1) über konische Zentriereinrichtungen (5) an den Konsolen (4) zentriert ist.