EP1312527B1 - Gelenkanordnung - Google Patents

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EP1312527B1
EP1312527B1 EP01122227A EP01122227A EP1312527B1 EP 1312527 B1 EP1312527 B1 EP 1312527B1 EP 01122227 A EP01122227 A EP 01122227A EP 01122227 A EP01122227 A EP 01122227A EP 1312527 B1 EP1312527 B1 EP 1312527B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
energy
articulated
arrangement according
articulated arm
articulation arrangement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP01122227A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1312527A1 (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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=8178646&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP1312527(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Priority to AT01122227T priority Critical patent/ATE242138T1/de
Priority to ES01122227T priority patent/ES2203569T3/es
Priority to DE50100297T priority patent/DE50100297D1/de
Priority to DE20121562U priority patent/DE20121562U1/de
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
Application granted granted Critical
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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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

  • the present invention relates to a hinge assembly for articulated Connecting car bodies of a multi-unit vehicle, with a first articulated arm and a second articulated arm, which interact by means of a bearing articulated, and with at least a destructive energy consuming element, which the by one from a car body to an adjacent, connected Car body transferred shock dissipates accumulating energy.
  • a coupling device used to connect the car bodies.
  • a Such coupling device generally consists of a Arm with a vertically arranged socket, which serves by to receive at the top a dependent shaft journal, which at the outer End of a longitudinal direction from the end of the following Carcass protruding arm is arranged.
  • the coupling device is designed so that both horizontal as well as vertical pivoting movements performed in the socket can be when the vehicle is through bends or over a level difference drives.
  • 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.
  • This joint arrangement has a first and a second articulated arm, which interact in an articulated manner by means of a bearing. It is in one the articulated arms integrated an energy attenuator, which serving to move from one car body to another, connected car body transmitted shock energy to dampen.
  • coupling devices are composed of pull / push 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.
  • This object is articulated in a joint assembly Connecting car bodies of the type mentioned by solved that the energy-absorbing member in one of the articulated arms is integrated without backlash.
  • the solution according to the invention has a whole series of essential Advantages over those known from the automotive industry and explained above device.
  • the energy absorber takes the impact energy, which by impact on the joint assembly between adjacent car bodies. Impacts during normal driving, such as moderate acceleration but also those in extreme situations, occur during an impact, are from the energy absorbing element largely absorbed. This will be less or no impact energy on the bearing block on the vehicle undercarriage transmitted undamped, which on the one hand, the hinge assembly and on the other hand, the entire vehicle with the associated Passengers is protected.
  • the energy absorbing element is designed to be destructive.
  • the joint arrangement provided - the response of the Energyverzehrgliedes exactly definable and can the respective Operating requirements, such as the vehicle configuration and the designed vehicle speed to be adjusted.
  • An advantage of the energy dissipation member is that this contains a deformation element.
  • the mode of action of such Energyverzehrgliedes is justified by the fact that at Impact generated impact energy in deformation work and Heat is converted.
  • the deformation element takes the Energy due to defined deformation.
  • a deformation element as an energy absorbing element not only enables a precise definition of the response force, but this response can also be a relatively high value accept what the protection of passengers and, of course also the achievement of the specifications of the European Commission serves.
  • An advantageous embodiment of the energy absorbing element exists in that the energy absorbing element is a deformation element contains, is given by the fact that the power consumption without Force peak occurs. Furthermore, the joint arrangement in this embodiment, a maximum possible power consumption, because the force / stroke characteristic in a deformation element a has rectangular shape.
  • 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 over a profile and a flange in the hinge assembly integrated.
  • the use of a profile in combination with a flange allows a conventional hinge assembly, d. H. without integrated energy absorber, without problems retrofit.
  • the arrangement according to the invention can also individually special car bodies, z. B. on a special railcar, be adjusted.
  • 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 fork 18, the camp 5 and the bolt 21 pressure or tensile forces on both sides arranged profiles 7, 9, in the described embodiment C-shaped, transferred and to the vehicle undercarriage (not shown) forwarded.
  • the occurring Vertical forces are from the prestressed Sphaerolasiklager 5 taken and the profiles 7, 9 to the vehicle undercarriage forwarded.
  • the profiles 7, 9 are with the energy absorbers 2, 4 tensioned free of play.
  • the illustrated in the Embodiment identically constructed energy absorbing elements 2, 4 each have a destructive deformation element 6, 8.
  • the articulated arms 1, 3 are on the profiles 7, 9 with the deformation element 6, 8 on the pressure plate 10, 12 and the cone ring 14, 16 tensioned free of play.
  • the Spherarastiklager serves 5, which with an elastic material like Rubber coated, in addition, during normal driving absorb occurring shocks and vibrations to avoid damage the hinge assembly or the bolt 21 to prevent.
  • the profiles 7, 9 are each a vertical flange 11, 13 and via a respective horizontal flange 15, 17 with the (not shown) car bodies 100, 101 connected. This is preferably done by means of screws 22, 23.
  • About a base plate 20 is the entire hinge assembly with the Jacob bogie (not shown) connected.
  • 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 Sphaerolasiklager 5 according to the known in the art working pressure or tensile forces elastic on, so that shocks, which in normal driving 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 deflections in the train formation vertical as well as horizontal track curves passed through. The train or train encountered while driving Compressive forces are absorbed by the joint assembly and on 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 about +/- 5 degrees, which indicates the clearance of the joint in the vertical direction. in the In comparison, in Fig. 1, an angle of +/- 30 degrees for the horizontal clearance of the joint arrangement registered.

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gelenkanordnung zum gelenkigen Verbinden von Wagenkästen eines mehrgliedrigen Fahrzeuges, mit einem ersten Gelenkarm und einem zweiten Gelenkarm, die mittels eines Lagers gelenkig zusammenwirken, und mit wenigstens einem destruktivem Energieverzehrglied, welches die durch einen von einem Wagenkasten auf einen benachbarten, verbundenen Wagenkasten übertragenen Stoß anfallende Energie abbaut.
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.
Aus dem Dokument FR-A-2716149 ist eine Verbindungsvorrichtung zwischen Fahrzeugen, insbesondere eine Gelenkkupplung zwischen Eisenbahnfahrzeugen, bekannt. Diese Vorrichtung ist dabei mit Energieabsorptionsmitteln ausgestattet, die zwischen einem Wagenkasten und einem die Gelenkkupplung darstellenden Element angeordnet sind. Nachteilig hieran ist, dass es bei der bekannten Lösung insbesondere bei nicht geraden Belastungen der Verbindungsvorrichtung, bedingt durch Kurven-/Weichenfahrt, Anhöhen oder ähnlichem im Streckennetz, bei einer Crash-Situation zu nicht reproduzierbaren und im Voraus nur ungenau abschätzbaren Ergebnissen bei der Energieaufnahme kommen kann.
Die gleichen Nachteile treffen auch für die aus dem Dokument US-A-2,051,958 bekannte Gelenkanordnung zu. Diese Gelenkanordnung weist einen ersten und einen zweiten Gelenkarm auf, welche mittels eines Lagers gelenkig zusammenwirken. Dabei ist in einem der Gelenkarme ein Energiedämpfungsglied integriert, welches dazu dient, die von einem Wagenkasten auf einen benachbarten, verbundenen Wagenkasten übertragenen Stoß anfallende Energie zu dämpfen.
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 2ug-/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 mit einer kompakten und modularen Bauweise eine Gelenkanordnung auch die durch einen extremen Stoß von einem Wagenkasten auf einen benachbarten verbundenen Wagenkasten übertragene Stoßenergie durch die Gelenkanordnung zuverlässig abgebaut wird.
Diese Aufgabe wird bei einer Gelenkanordnung zum gelenkigen Verbinden von Wagenkästen der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Energieverzehrglied in einem der Gelenkarme spielfrei integriert ist.
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.
Dabei 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.
Ein Vorteil 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.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Eine vorteilhafte Ausführungsform des Energieverzehrgliedes besteht darin, dass 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 rechteckige Form aufweist.
Eine konstruktive Realisierung einer spielfreien Integration des Deformationselements in der Gelenkanordnung 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 Dämp-. fungsmittel, 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 Ausführungsform der Erfindung ist das Energieverzehrglied über ein Profil und einen Flansch in der Gelenkanordnung integriert. Der Einsatz eines Profils 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.
Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gelenkanordnung anhand der Figuren beschrieben.
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 Profile 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 Profile 7, 9 an das Fahrzeuguntergestell weitergeleitet. Die Profile 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 Profile 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 Profile 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
Profil
8
Deformationselement
9
Profil
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 (7)

  1. Gelenkanordnung zum gelenkigen Verbinden von Wagenkästen (100, 101) eines mehrgliedrigen Fahrzeugs, mit einem ersten Gelenkarm (1 und einem zweiten Gelenkarm (3), die mittels eines Lagers (5) gelenkig zusammenwirken, und mit wenigstens einem destruktivem Energieverzehrglied (2, 4), welches die durch einen von einem Wagenkasten (100, 101) auf einen benachbarten, verbundenen Wagenkasten (101, 100) übertragenen Stoß anfallende Energie abbaut,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    das Energieverzehrglied (2, 4) in einem der Gelenkarme (1, 3) spielfrei integriert ist.
  2. Gelenkanordnung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    das Energieverzehrglied (2, 4) beim Überschreiten einer definierbaren Ansprechkraft anspricht.
  3. Gelenkanordnung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    das Energieverzehrglied (2, 4) ein Deformationselement (6, 8) enthält.
  4. Gelenkanordnung nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    das Deformationselement (6, 8) zwischen einer Druckplatte (10, 12) und einem Kegelring (14, 16) verspannt ist.
  5. Gelenkanordnung nach Anspruch 3 oder 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    das Deformationselement (6, 8) durch ein Deformationsrohr gebildet ist.
  6. Gelenkanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    jeder Gelenkarm (1, 3) ein Energieverzehrglied (2 ,4) aufweist.
  7. Gelenkanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    jeder Gelenkarm (1, 3) ein Profil (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 und die Stoßenergie in das Wagenuntergestell weiterleitet.
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