EP1312527A1 - Gelenkanordnung - Google Patents

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EP1312527A1
EP1312527A1 EP01122227A EP01122227A EP1312527A1 EP 1312527 A1 EP1312527 A1 EP 1312527A1 EP 01122227 A EP01122227 A EP 01122227A EP 01122227 A EP01122227 A EP 01122227A EP 1312527 A1 EP1312527 A1 EP 1312527A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
joint arrangement
arrangement according
energy
energy absorbing
deformation element
Prior art date
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Granted
Application number
EP01122227A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1312527B1 (de
Inventor
Christian Dipl.-Ing. Radewagen
Hubert Dipl.-Ing. Rathner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Turbo Scharfenberg GmbH and Co KG
Original Assignee
Voith Turbo Scharfenberg GmbH and Co KG
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Publication date
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Priority to AT01122227T priority patent/ATE242138T1/de
Priority to DE20121562U priority patent/DE20121562U1/de
Priority to ES01122227T priority patent/ES2203569T3/es
Priority to EP01122227A priority patent/EP1312527B1/de
Application filed by Voith Turbo Scharfenberg GmbH and Co KG filed Critical Voith Turbo Scharfenberg GmbH and Co KG
Priority to DK01122227T priority patent/DK1312527T3/da
Publication of EP1312527A1 publication Critical patent/EP1312527A1/de
Publication of EP1312527B1 publication Critical patent/EP1312527B1/de
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D3/00—Wagons or vans
    • B61D3/10—Articulated vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61G—COUPLINGS; DRAUGHT AND BUFFING APPLIANCES
    • B61G5/00—Couplings for special purposes not otherwise provided for
    • B61G5/02—Couplings for special purposes not otherwise provided for for coupling articulated trains, locomotives and tenders or the bogies of a vehicle; Coupling by means of a single coupling bar; Couplings preventing or limiting relative lateral movement of vehicles

Definitions

  • a connecting device with the aforementioned features is basically known from rail vehicle technology.
  • European Patent Application EP 0 612 646 A1 is concerned for example, with a car body coupling of the above-described Art, in which the dependent shaft journal in a special ball bearing is stored, whereby a jacket-shaped Elastomer body as a shock-absorbing means in the connecting device is integrated.
  • This so-called elastomer joint causes the bearings of wear-promoting Stress is largely spared and yet horizontal Crease angle between the connected vehicle car boxes are feasible.
  • coupling devices consisting of train / shock devices with combinations of friction spring and regenerative Shock protection, sphero-elastic bearings and elastomer support known and therefore belong to the prior art.
  • the vertical support of the pull / push device can be made by rubber or steel springs.
  • the integration of a center actuator is also possible.
  • the present invention is based on the problem
  • Such known from the vehicle art hinge assembly for the articulated connection of car bodies of a multi-unit Further develop vehicles such that even by an extreme Push from a car body to an adjacent car body transmitted energy is absorbed.
  • an extreme impact is the collision of the vehicle higher speed with a dormant obstacle in question.
  • Apart from the absorption of the occurring extremely high impact energy is the joint arrangement in a normal Driving occurring shocks, such as the moderate Braking or accelerating the vehicle incurred, in known Remove the way to the spherical bearings or bearings and wheels of the vehicle undercarriage should not be damaged.
  • An advantageous embodiment of the energy absorbing element is that this contains a deformation element.
  • the Effect of such an energy absorbing element is characterized justified that the impact energy generated in an impact in Deformation work and heat is converted. It takes that Deformation element the energy through defined deformation on.
  • a deformation element as an energy absorber not only a precise definition of the Ability to respond, but this response can also a relatively high value, which is the protection of passengers and, of course, the achievement of European requirements Commission serves.
  • the hinge assembly according to the invention in the energy dissipation member contains a deformation element, is given by the fact that the power is absorbed without force peak. Furthermore, the hinge assembly in this embodiment a maximum possible power consumption, as the Force / stroke characteristic with a deformation element a rechtkkige Form has.
  • a further advantageous embodiment of the joint arrangement according to the invention is that the deformation element in the Joint assembly is integrated backlash, reducing the response time is defined and shortened.
  • a constructive realization of a backlash-free integration the deformation element is that it is between a Pressure plate and a cone ring is braced.
  • the deformation element is between a Pressure plate and a cone ring is braced.
  • the joint arrangement according to the invention is the destructive energy-consuming element as a deformation tube executed.
  • Deformation tubes are already out of the Shock protection for the protection of vehicle undercarriage tested. So can in this embodiment on already known Energyverzehrglieder be used, the way it works has already proven and further facilitates the implementation of the invention becomes.
  • By using one from the shock protection of vehicle undercarriages known deformation tube in the according to the invention it is possible to standard components to fall back on the vehicle technology, causing the inventive joint assembly cost-effectively manufacture is.
  • the energy absorbing member via a guide profile and a flange in the joint assembly integrated.
  • a guide profile in combination with a flange allows a conventional Joint arrangement, d. H. without integrated energy absorber, easy to retrofit.
  • the inventive arrangement individually also to special car bodies, z. B. on a special car in rail transport.
  • the energy absorbing member regenerative, d. H. self-restoring, executed.
  • a regenerative Energyverzehrglied is about a coil spring in the kind of a known buffer, another spring apparatus, a Elastomer or a gas-hydraulic buffer.
  • the advantage of this Embodiment is that the Energyverzehrglied and thus the Shock protection of the joint arrangement also a low response force and may have bias. This is in particular in vehicles which are designed so that they z. B. only slowly drive, and thus the expected impact energies in the bottom Range lie, a possible embodiment.
  • Advantage of regenerative trained energy absorbers is that these have a linearly increasing force / stroke characteristic and thus Depending on the speed, absorb impact energy.
  • a regenerative Energy-consuming element also has the advantage over a destructive Energyverzehrglied on that after triggering the shock absorber the energy absorber itself restored. This eliminates otherwise necessary maintenance at the joint arrangement of the affected vehicle type.
  • Fig. 1 shows a horizontal longitudinal section through a hinge assembly for the articulated connection of - not shown - Car bodies 100, 101 of a multi-unit vehicle, so for example a rail vehicle, a S-Bruzuges or a tram train.
  • the hinge assembly has a first one Articulated arm 1 and a second articulated arm 3, which by means of a Bearing 5 articulate together.
  • the articulated arm 1 is here formed with a vertically arranged eye 19, which in a fork 18 at the end of the second articulated arm 3 is arranged is.
  • the eye 19 and the fork 18 serve a dependent Bolt 21 record.
  • the bolt 21 is in the eye 19 means a bearing, which in the illustrated embodiment as Spherolastic 5 is realized, stored so that it is in the Location is the gimbal movements of the car bodies 100, 101 permit.
  • the guide profiles 7, 9 are each about a vertical Flange 11, 13 and each with a horizontal flange 15, 17 connected to the (not shown) car bodies 100, 101. This is preferably done with the help of screws 22, 23. About a base plate 20, the entire joint arrangement connected to the Jacob bogie (not shown).
  • the energy absorbing members 2, 4 have the task when exceeded a defined response force, as it happens with a Collision is the case, the resulting kinetic (and possibly, on a sloping road, potential) energy, which about the respective joint arrangement of car body 100, 101 is transferred to carbody 101, 100, by plastic Deforming the energy absorbing members 2, 4 reduce.
  • the defined Work area below the response of the energy absorbing elements 2, 4 takes the Spheresiklager 5 according to the known from the prior art working pressure or Tensile forces elastically, so that shocks, which in the normal Driving operation occur, are elastically damped.
  • the hinge assembly leaves a gimbal movement of the car bodies 100, 101 too. These can be entered within the Angle rashes in the train as vertical as horizontal Drive through track curves. The train movements occurring during driving or compressive forces are absorbed by the joint arrangement and to the connected car bodies 100, 101 and the bogie forwarded.
  • Fig. 2 shows a vertical section through the hinge assembly of Fig. 1 along the section line A-A. Based on this presentation becomes clear how the eye 19 of the first articulated arm 1 in the fork 18 of the second articulated arm 3 engages, and like that Sphotrolastiklager 5 the first articulated arm 1 and the second articulated arm 3 hingedly interconnects, and as the bolt 21st the two articulated arms 1, 3 determines each other. It is in FIG. 2 shows an angle of approximately +/- 5 degrees, FIG. which indicates the clearance of the joint in the vertical direction. In comparison, in Fig. 1, an angle of +/- 30 degrees for entered the horizontal clearance of the joint assembly.

Landscapes

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  • Non-Disconnectible Joints And Screw-Threaded Joints (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Gelenkanordnung zum gelenkigen Verbinden von (nicht dargestellten) Wagenkästen (100, 101) eines mehrgliedrigen Fahrzeugs. Mit dem Ziel, auch die durch einen extremen Stoß von einem Wagenkasten auf einen benachbarten verbundenen Wagenkasten übertragene Energie zuverlässig abzubauen, ist wenigstens ein Energieverzehrglied (2, 4) vorgesehen, wobei dieses Energieverzehrglied (2, 4) die durch einen von einem Wagenkasten (100, 101) auf einen benachbarten, verbundenen Wagenkasten (101, 100) übertragenen Stoß anfallende Energie abbaut.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gelenkanordnung zum gelenkigen Verbinden von Wagenkästen eines mehrgliedrigen Fahrzeuges.
Zur Verbindung von Wagenkästen eines mehrgliedrigen Fahrzeugs, wie etwa ein Schienenfahrzeug, unterscheidet man in der Regel zwischen zwei verschiedenen Hauptkupplungsprinzipien, die je nach Typ des Wagenkastens eingesetzt werden. Besitzen die Wagenkästen jeweils nur eine Radeinheit, so dient zur Verbindung ein sogenanntes Jakobsdrehgestell. Bei Wagentypen mit einer Zweiradeinrichtung, bei der an jedem Ende des jeweiligen Wagenkastens eine Radeinheit sitzt, wird in der Regel eine Kupplungsvorrichtung zur Verbindung der Wagenkästen verwendet. Eine solche Kupplungsvorrichtung besteht im Allgemeinen aus einem Arm mit einer vertikal angeordneten Buchse, die dazu dient, von oben einen abhängigen Wellenzapfen aufzunehmen, der an dem äußeren Ende eines in Längsrichtung von dem Ende des nachfolgenden Wagenkastens hervorstehenden Arms angeordnet ist. Die Kupplungsvorrichtung ist dabei so ausgebildet, daß sowohl horizontale als auch vertikale Schwenkbewegungen in der Buchse ausgeführt werden können, wenn das Fahrzeug durch Kurven bzw. über einen Niveauunterschied fährt.
Unabhängig von dem jeweils verwendeten Kupplungsprinzip können bei einer starr abgestützten Kupplungsvorrichtung während des Fahrens, z. B. beim Bremsen, auftretende Stöße und Vibrationen zu Beschädigungen der Radlager bzw. der Lager des Wellenzapfens führen. Zur Vermeidung solcher Beschädigungen ist es notwendig, die Übertragung solcher Stöße, Vibrationen und dergleichen zu eliminieren. Dies erreicht man vorzugsweise dadurch, daß man die Kupplungsvorrichtung mit elastischen Dämpfungsmitteln zum Absorbieren solcher Stöße versieht.
Eine Verbindungseinrichtung mit den vorhergenannten Merkmalen ist dem Grunde nach aus der Schienenfahrzeugtechnik bekannt. Die Europäische Patentanmeldung EP 0 612 646 A1 befaßt sich beispielsweise mit einer Wagenkastenkupplung der eingangs beschriebenen Art, bei welcher der abhängige Wellenzapfen in einem speziellen Kugellager gelagert ist, wobei ein mantelförmiger Elastomerkörper als stoßdämpfendes Mittel in der Verbindungseinrichtung integriert ist. Dieses sogenannte Elastomergelenk führt dazu, daß das Wälzlager von verschleißfördernden Belastungen weitestgehend verschont wird und dennoch horizontale Knickwinkel zwischen den verbundenen Fahrzeugwagenkästen realisierbar sind.
Auch ist aus der Europäischen Patentschrift EP 0 771 710 B1 eine mit einem Elastomergelenk ausgerüstete Wagenkupplung der eingangs genannten Art bekannt, wobei die Kupplung in den Abmessungen kompakt, abgedichtet und aus Standardmaschinenelementen aufgebaut ist.
Ferner sind Kupplungsvorrichtungen bestehend aus Zug/Stoßeinrichtungen mit Kombinationen aus Reibungsfeder und regenerativer Stoßsicherung, Sphärolastiklager und Elastomerabstützung bekannt und gehören deshalb zum Stand der Technik. Die vertikale Abstützung der Zug-/Stoßeinrichtung kann durch Gummi oder Stahlfedern erfolgen. Die Integration einer Mittenstellvorrichtung ist ebenfalls möglich.
Zug-/Stoßeinrichtungen nehmen Zug und Druck bis zu einer definierten Größe auf und leiten darüberhinausgehende Kräfte ungedämpft über den Lagerbock in das Fahrzeuguntergestell. Dadurch werden zwar Zug- und Stoßkräfte, welche während des normalen Fahrbetriebes zwischen den einzelnen Wagenkästen auftreten, in dieser regenerativen Stoßsicherung absorbiert, bei Überschreiten der Betriebslast aber, etwa beim Aufprall des Fahrzeugs auf ein Hindernis oder bei einem abrupten Abbremsen des Fahrzeugs, werden die regenerativen Stoßsicherungen und die Gelenkverbindungen zwischen den einzelnen Wagenkästen eventuell zerstört oder beschädigt und reichen in jedem Fall nicht für einen Verzehr der anfallenden Energie aus. Dadurch sind diese Stoßsicherungen dann nicht mehr in das Energieverzehrkonzept des Gesamtfahrzeugs eingebunden, so daß die anfallende Stoßenergie direkt auf das Fahrzeuguntergestell übertragen wird. Dabei wird dieses extremen Belastungen ausgesetzt und unter Umständen beschädigt oder gar zerstört. Bei Schienenfahrzeugen läuft in solch einem Fall der Wagenkasten Gefahr, zu entgleisen. Bei Personenzügen, insbesondere bei Hochgeschwindigkeitsbahnen, würde dies unvermeidlich zu einem schweren Unfall führen, wie es beispielsweise bei der ICE-Entgleisung am 3. Juni 1998 im niedersächsischen Eschede der Fall war.
Hinsichtlich der wachsenden Bedeutung von Hochgeschwindigkeitsbahnsystemen bei der Personenbeförderung hat eine Kommission der Europäischen Gemeinschaft in dem Amtsblatt vom 21. März 2001 (2001/290/EG) in § 11 mechanische Grenzwerte der Fahrzeuge neu festgelegt. Ziel ist es, bei allen Fahrzeugen den Schutz von Reisenden und Personal bei einem Zusammenstoß sicher zu stellen. Dieses soll u. a. durch Bauweisen, bei denen die beim Zusammenprall entstehende Energie absorbiert wird, geschehen. Die Kommission empfiehlt, daß bei einem Zusammenstoß mindestens 6 MJ der Stoßenergie absorbiert werden soll, wobei mindestens 75 % davon im vorderen Teil des ersten Wagens aufgenommen und sich der Rest auf die Übergänge zwischen den Wagenkästen über die Zuglänge verteilen sollte. Dieses überschreitet bei weitem die mechanischen Grenzwerte der zur Zeit verwendeten und oben beschriebenen Zug-/Stoßeinrichtungen der einzelnen Gelenkanordnungen bzw. Wagenkupplungen zwischen den Wagenkästen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Problemstellung zugrunde, eine solche aus der Fahrzeugtechnik bekannte Gelenkanordnung zum gelenkigen Verbinden von Wagenkästen eines mehrgliedrigen Fahrzeugs derart weiterzubilden, daß auch die durch einen extremen Stoß von einem Wagenkasten auf einen benachbarten Wagenkasten übertragene Energie absorbiert wird. Als Beispiel für einen extremen Stoß kommt der Zusammenprall des Fahrzeugs bei höherer Geschwindigkeit mit einem ruhenden Hindernis in Frage. Abgesehen von der Absorption der hierbei auftretenden extrem hohen Stoßenergie soll die Gelenkanordnung die bei einem normalen Fahrbetrieb auftretenden Stöße, wie sie etwa beim moderaten Abbremsen oder Beschleunigen des Fahrzeugs anfallen, in bekannter Weise abbauen, um die Gelenklager bzw. Lager und Räder des Fahrzeuguntergestells nicht zu beschädigen.
Auf der Grundlage der geschilderten Problemstellung lag der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Gelenkanordnung zum gelenkigen Verbinden von Wagenkästen eines mehrgliedrigen Fahrzeugs der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß auch die durch einen extremen Stoß von einem Wagenkasten auf einen benachbarten verbundenen Wagenkasten übertragene Stoßenergie zuverlässig abgebaut wird.
Diese Aufgabe wird bei einer Gelenkanordnung zum gelenkigen Verbinden von Wagenkästen der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß wenigstens ein Energieverzehrglied vorgesehen ist, welches die durch einen Stoß, welcher von einem Wagenkasten auf einen benachbarten, verbundenen Wagenkasten übertragen wird, anfallende Energie abbaut.
Die erfindungsgemäße Lösung weist eine ganze Reihe wesentlicher Vorteile gegenüber der aus der Fahrzeugtechnik bekannten und vorstehend erläuterten Vorrichtung auf. Das Energieverzehrglied nimmt die Stoßenergie, welche durch Stöße über die Gelenkanordnung zwischen benachbarten Wagenkästen übertragen wird, auf. Stöße, die beim normalen Fahrbetrieb, etwa beim moderaten Beschleunigen auftreten, aber auch solche, die bei Extremsituationen, etwa bei einem Aufprall auftreten, werden von dem Energieverzehrglied weitestgehend absorbiert. Dadurch wird weniger bzw. keine Stoßenergie über den Lagerbock auf das Fahrzeuguntergestell ungedämpft übertragen, wodurch einerseits die Gelenkanordnung und andererseits das gesamte Fahrzeug mit den zugehörigen Fahrgästen geschützt wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Vorzugsweise ist das Energieverzehrglied destruktiv ausgebildet. Gerade dann ist - wie gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Gelenkanordnung vorgesehen - die Ansprechkraft des Energieverzehrgliedes genau definierbar und kann den jeweiligen Betriebsanforderungen, etwa der Fahrzeugkonfiguration und der ausgelegten Fahrzeuggeschwindigkeit, angepaßt werden. Insbesondere ermöglicht es die vorliegende Erfindung und diese Weiterbildung, die von der Europäischen Gemeinschaft vorgesehenen Grenzwerte einzuhalten, indem der Schwellwert der definierten Ansprechkraft eben genau so, wie von der Europäischen Gemeinschaft vorgesehen, definiert wird.
Eine vorteilhafte Ausführungsvariante des Energieverzehrgliedes besteht darin, daß dies ein Deformationselement enthält. Die Wirkungsweise eines solchen Energieverzehrgliedes ist dadurch begründet, daß die bei einem Aufprall erzeugte Stoßenergie in Verformungsarbeit und Wärme umgewandelt wird. Dabei nimmt das Deformationselement die Energie durch definierte Verformung auf. Hierbei ist es von Vorteil, daß ein Deformationselement als Energieverzehrglied nicht nur eine genaue Definition der Ansprechkraft ermöglicht, sondern diese Ansprechkraft kann auch einen relativ hohen Wert annehmen, was dem Schutz der Fahrgäste und selbstverständlich auch dem Erreichen der Vorgaben der Europäischen Kommission dient.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Gelenkanordnung, bei der das Energieverzehrglied ein Deformationselement enthält, ist dadurch gegeben, daß die Kraftaufnahme ohne Kraftspitze erfolgt. Des weiteren weist die Gelenkanordnung in dieser Ausführungsform eine maximal mögliche Kraftaufnahme auf, da die Kraft/Hub-Kennlinie bei einem Deformationselement eine rechtekkige Form aufweist.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der erfindungsgemäßen Gelenkanordnung besteht darin, daß das Deformationselement in der Gelenkanordnung spielfrei integriert ist, wodurch die Ansprechzeit definiert und verkürzt wird.
Eine konstruktive Realisierung einer spielfreien Integration des Deformationselements besteht darin, daß es zwischen einer Druckplatte und einem Kegelring verspannt ist. Hier sind selbstverständlich aber auch andere konstruktive Maßnahmen denkbar.
In einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gelenkanordnung ist das destruktive Energieverzehrglied als Deformationsrohr ausgeführt. Deformationsrohre sind bereits aus der Stoßsicherung zum Schutz von Fahrzeuguntergestellen erprobt. So kann bei dieser Ausführungsform auf bereits bekannter Energieverzehrglieder zurückgegriffen werden, dessen Arbeitsweise sich bereits bewährt hat und ferner die Umsetzung der Erfindung erleichtert wird. Durch den Einsatz eines aus der Stoßsicherung von Fahrzeuguntergestellen bekannten Deformationsrohres in der erfindungsgemäßen Gelenkanordnung ist es möglich, auf Standardbauteile aus der Fahrzeugtechnik zurückzugreifen, wodurch die erfindungsgemäße Gelenkanordnung kosteneffizient herzustellen ist.
Als weiterer Vorteil erweist sich, daß die erfindungsgemäße Integration eines Energieverzehrgliedes in einer aus dem Stand der Technik bekannten Gelenkanordnung, bestehend aus einem ersten Gelenkarm und einem zweiten Gelenkarm, die mittels eines Lagers gelenkig zusammenwirken, durchführbar ist. Aus diesem Grund ist es nicht notwendig, eine Gelenkanordnung komplett neu zu konstruieren, es kann auf bereits bewährten und weitfortgeschrittenen Ausführungsformen von Standardgelenkanordnungen zugegriffen werden. Auch kann eine Wagenkasten, welcher die erfindungsgemäße Gelenkanordnung mit einem Energieverzehrglied aufweist, ohne weitere Umstände an einem Wagenkasten der herkömmlichen Art, d. h. mit einer Gelenkanordnung ohne integrietem Energieverzehrglied, angekuppelt werden. Des weiteren können die aus dem Stand der Technik bekannten elastischen Dämpfungsmittel, die in der Regel in dem Lager zwischen dem ersten und zweiten Gelenkarm zur Elimination von Stößen und Vibrationen, welche beim normalen Fahrbetrieb auftreten, integriert sind, weiterhin verwendet werden.
In einer speziellen Ausführüngsform der Erfindung ist das Energieverzehrglied über ein Führungsprofil und einen Flansch in der Gelenkanordnung integriert. Der Einsatz eines Führungsprofils in Kombination mit einem Flansch ermöglicht es, eine herkömmliche Gelenkanordnung, d. h. ohne integriertem Energieverzehrglied, problemlos nachzurüsten. Durch ein einfaches Abändern der Profilform kann die erfindungsgemäße Anordnung individuell auch an spezielle Wagenkästen, z. B. an einem Spezialwaggon im Schienenverkehr, angepaßt werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Energieverzehrglied regenerativ, d. h. selbst restaurierend, ausgeführt. Ein regeneratives Energieverzehrglied ist etwa eine Spiralfeder in der Art eines bekannten Puffers, ein sonstiger Federapparat, ein Elastomer oder ein gashydraulischer Puffer. Der Vorteil dieser Ausführungsform ist, daß das Energieverzehrglied und somit die Stoßsicherung der Gelenkanordnung auch eine geringe Ansprechkraft und Vorspannung aufweisen kann. Dieses ist insbesondere bei Fahrzeugen, die so ausgelegt sind, daß sie z. B. nur langsam fahren, und damit die zu erwartende Stoßenergien im unteren Bereich liegen, eine mögliche Ausführungsform. Vorteil von regenerativ ausgebildeten Energieverzehrgliedern ist, daß diese eine linear steigende Kraft/Hub-Kennlinie aufweisen und damit geschwindigkeitsabhängig Stoßenergien aufnehmen. Ein regeneratives Energieverzehrglied weist des weiteren den Vorteil gegenüber einem destruktiven Energieverzehrglied auf, daß nach Auslösung der Stoßsicherung das Energieverzehrglied sich selbst restauriert. Dadurch entfallen sonst notwendige Wartungsarbeiten an der Gelenkanordnung des betroffenen Fahrzeugstyps.
Es zeigen:
Fig. 1
einen horizontalen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Gelenkanordnung mit zwei integrierten destruktiven Energieverzehrgliedern;
Fig. 2
einen Vertikalschnitt durch die Gelenkanordnung der Fig. 1 entlang der Schnittlinie A-A.
Fig. 1 zeigt einen horizontalen Längsschnitt durch eine Gelenkanordnung zum gelenkigen Verbinden von - nicht dargestellten - Wagenkästen 100, 101 eines mehrgliedrigen Fahrzeuges, also beispielsweise eines Schienenfahrzeuges, eines S-Bahnzuges oder eines Straßenbahnzuges. Die Gelenkanordnung weist einen ersten Gelenkarm 1 und einen zweiten Gelenkarm 3 auf, die mittels eines Lagers 5 gelenkig zusammenwirken. Der Gelenkarm 1 ist dabei mit einem vertikal angeordneten Auge 19 ausgebildet, welches in einer Gabel 18 an dem Ende des zweiten Gelenkarmes 3 angeordnet ist. Das Auge 19 und die Gabel 18 dienen dazu, einen abhängigen Bolzen 21 aufzunehmen. Der Bolzen 21 ist in dem Auge 19 mittels eines Lagers, das in der dargestellten Ausführungsform als Sphärolastiklager 5 realisiert ist, so gelagert, daß er in der Lage ist, die kardanischen Bewegungen der Wagenkästen 100, 101 zuzulassen.
Beim Fahrbetrieb werden über das Auge 19, die Gabel 18, das Lager 5 und den Bolzen 21 Druck- bzw. Zugkräfte auf beidseitig angeordnete Führungsprofile 7, 9, die in der beschriebenen Ausführungsform C-förmig ausgeführt sind, übertragen und an das Fahrzeuguntergestell (nicht gezeigt) weitergeleitet. Die auftretenden Vertikalkräfte werden von dem vorgespannten Sphärolasiklager 5 aufgenommen und über die Führungsprofile 7, 9 an das Fahrzeuguntergestell weitergeleitet. Die Führungsprofile 7, 9 sind mit den Energieverzehrgliedern 2, 4 spielfrei verspannt. Die in der dargestellten Ausführungsform identisch aufgebauten Energieverzehrglieder 2, 4 weisen jeweils ein destruktives Deformationselement 6, 8 auf. Die Gelenkarme 1, 3 sind über die Führungsprofile 7, 9 mit dem Deformationselement 6, 8 über die Druckplatte 10, 12 und den Kegelring 14, 16 spielfrei verspannt.
Wie bereits aus dem Stand der Technik bekannt, dient das Sphärolastiklager 5, welches mit einem elastischen Material wie etwa Gummi beschichtet ist, dazu, die beim normalen Fahrbetrieb auftretenden Stöße und Vibrationen zu absorbieren, um eine Beschädigung der Gelenkanordnung bzw. des Bolzens 21 zu verhindern.
Die Führungsprofile 7, 9 werden über jeweils einen vertikalen Flansch 11, 13 sowie über jeweils einen horizontalen Flansch 15, 17 mit den (nicht dargestellten) Wagenkästen 100, 101 verbunden. Dieses geschieht vorzugsweise mit Hilfe von Schrauben 22, 23. Über eine Grundplatte 20 wird die gesamte Gelenkanordnung mit dem Jakobsdrehgestell (nicht dargestellt) verbunden.
Die Energieverzehrglieder 2, 4 haben die Aufgabe, beim Überschreiten einer festgelegten Ansprechkraft, wie es etwa bei einem Zusammenstoß der Fall ist, die anfallende kinetische (und eventuell, auf abschüssiger Fahrbahn, potentielle) Energie, welche über die jeweilige Gelenkanordnung von Wagenkasten 100, 101 zu Wagenkasten 101, 100 übertragen wird, durch plastisches Verformen der Energieverzehrglieder 2, 4 abzubauen. Im definiertem Arbeitsbereich unterhalb der Ansprechkraft der Energieverzehrglieder 2, 4 nimmt das Sphärolasiklager 5 gemäß der aus dem Stand der Technik bekannten Arbeitsweise Druck- bzw. Zugkräfte elastisch auf, so daß Stöße, welche im normalen Fahrbetrieb auftreten, elastisch gedämpft werden.
Die Gelenkanordnung läßt eine kardanische Bewegung der Wagenkästen 100, 101 zu. Diese können innerhalb der eingegebenen Winkelausschläge im Zugverband vertikale wie horizontale Gleisbögen durchfahren. Die im Fahrbetrieb auftretenen Zug- bzw. Druckkräfte werden durch die Gelenkanordnung aufgenommen und an die verbundenen Wagenkästen 100, 101 und das Drehgestell weitergeleitet.
Fig. 2 zeigt einen Vertikalschnitt durch die Gelenkanordnung der Fig. 1 entlang der Schnittlinie A-A. Anhand dieser Darstellung wird deutlich, wie das Auge 19 des ersten Gelenkarmes 1 in die Gabel 18 des zweiten Gelenkarmes 3 eingreift, und wie das Sphärolastiklager 5 den ersten Gelenkarm 1 und den zweiten Gelenkarm 3 gelenkig miteinander verbindet, und wie der Bolzen 21 die beiden Gelenkarme 1, 3 zueinander festlegt. Dabei ist in der Fig. 2 ein Winkel von etwa +/- 5 Grad eingezeichnet, welcher den Freigang des Gelenks in vertikaler Richtung angibt. Im Vergleich dazu ist in Fig. 1 ein Winkel von +/- 30 Grad für den horizontalen Freigang der Gelenkanordnung eingetragen.
Es sei darauf hingewiesen, daß die Ausführung der Erfindung nicht auf das in Fig. 1 und 2 beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern auch in einer Vielzahl von Varianten möglich ist.
Bezugszeichenliste
1
Gelenkarm
2
Energieverzehrglied
3
Gelenkarm
4
Energieverzehrglied
5
Lager
6
Deformationselement
7
Führungsprofil
8
Deformationselement
9
Führungsprofil
10
Druckplatte
11
Vertikaler Flansch
12
Druckplatte
13
Vertikaler Flansch
14
Kegelring
15
Horizontaler Flansch
16
Kegelring
17
Horizontaler Flansch
18
Gabel
19
Auge
20
Grundplatte
21
Bolzen
22
Schrauben
23
Schrauben

Claims (10)

  1. Gelenkanordnung zum gelenkigen Verbinden von Wagenkästen (100, 101) eines mehrgliedrigen Fahrzeugs,
    gekennzeichnet durch
    wenigstens ein Energieverzehrglied (2, 4), welches die durch einen von einem Wagenkasten (100, 101) auf einen benachbarten, verbundenen Wagenkasten (101, 100) übertragenen Stoß anfallende Energie abbaut.
  2. Gelenkanordnung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    das Energieverzehrglied (2, 4) destruktiv ausgebildet ist.
  3. Gelenkanordnung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    das Energieverzehrglied (2, 4) beim Überschreiten einer definierbaren Ansprechkraft anspricht.
  4. Gelenkanordnung nach Anspruch 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    das Energieverzehrglied (2, 4) ein Deformationselement (6, 8) enthält.
  5. Gelenkanordnung nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    das Deformationselement (6, 8) in der Gelenkanordnung spielfrei integriert ist.
  6. Gelenkanordnung nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    das Deformationselement (6, 8) zwischen einer Druckplatte (10, 12) und einem Kegelring (14, 16) verspannt ist.
  7. Gelenkanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    das Deformationselement (6, 8) durch ein Deformationsrohr gebildet ist.
  8. Gelenkanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem ersten Gelenkarm (1) und einem zweiten Gelenkarm (3), die mittels eines Lagers (5) gelenkig zusammenwirken,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    jeder Gelenkarm (1, 3) ein Energieverzehrglied (2, 4) aufweist.
  9. Gelenkanordnung nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    jeder Gelenkarm (1, 3) ein Führungsprofil (7, 9) aufweist, welches jeweils über einen vertikalen Flansch (11, 13) und einen horizontalen Flansch (15, 17) mit dem zugeordneten Wagenkasten (100, 101) verbunden ist.
  10. Gelenkanordnung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    das Energieverzehrglied (2, 4) regenerativ ausgebildet ist.
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