EP1957337B1 - Anordnung zum schutz gegen steinschlag für spurgebundene landfahrzeuge - Google Patents

Anordnung zum schutz gegen steinschlag für spurgebundene landfahrzeuge Download PDF

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EP1957337B1
EP1957337B1 EP06829387A EP06829387A EP1957337B1 EP 1957337 B1 EP1957337 B1 EP 1957337B1 EP 06829387 A EP06829387 A EP 06829387A EP 06829387 A EP06829387 A EP 06829387A EP 1957337 B1 EP1957337 B1 EP 1957337B1
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EP
European Patent Office
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shield
elastic
wires
arrangement
plane
Prior art date
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Application number
EP06829387A
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English (en)
French (fr)
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EP1957337A1 (de
Inventor
Bernd Manfred Kessler
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.)
Alstom Transportation Germany GmbH
Original Assignee
Bombardier Transportation GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Bombardier Transportation GmbH filed Critical Bombardier Transportation GmbH
Publication of EP1957337A1 publication Critical patent/EP1957337A1/de
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Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F19/00—Wheel guards; Bumpers; Obstruction removers or the like
    • B61F19/06—Nets, catchers, or the like for catching obstacles or removing them from the track

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for protection against rockfall for a track-bound land vehicles.
  • the invention relates to the protection of rail vehicles in the high-speed sector, at speeds above 250 km / h.
  • One way to protect against stone chipping is to arrange massive sheet metal aprons in front of the objects to be protected, the surfaces of the aprons are as possible oriented so that impinging stones obliquely strike the surface normal and deflected in directions that are suitable for other components of the Rail vehicle are harmless.
  • a disadvantage of such protective devices is the high weight that results from the high strength requirements resulting from the high kinetic energy of the trapped particles.
  • especially towing vehicles, but also drawn cars should be suitable for both directions and therefore protections must be placed on both sides of the objects to be protected.
  • the elements of the aprons are damaged over time and must then either be replaced or fulfill their protective function only limited. The latter can even lead to the protective device itself becoming a danger.
  • the EP 1106467 A1 describes a protection for a rail vehicle with a deflector, which performs an elastic torsional movement under the action of impacting objects.
  • An essential idea of the present invention is to make the protective arrangement elastic at least in some areas. If a stone or other object strikes the protective device or a part of the protective device, the impact leads to an elastic deformation and thus to a reduction of the maximum acting forces compared to a rigid arrangement.
  • the occurrence of elastic deformation does not exclude that (in particular with very high impulses of the impinging particles) additionally also a plastic deformation of the shielding occurs.
  • the arrangement has a shield which extends over a surface acting as a barrier against the stone impact, wherein a material and / or a structure of the shield is elastic, so that an impacting on the shield stone elastic deformation of the shield causes.
  • a braid and / or fabric of wires and / or ropes (eg, wire rope made of a plurality of individual wires) is used.
  • the surface above which the shield extends extends therefore, is not a surface formed by a material but an imaginary or mathematical surface in space.
  • a braid or fabric is particularly easy to perform in relation to the achieved resistance.
  • a tissue is usually itself elastically deformable. This is true in any case if (as is the case in a preferred embodiment) the wires and / or cables can be displaced elastically at least in places transversely to their longitudinal extension in the case of the expected impulse effects.
  • a particularly preferred embodiment of a shield which can be used for the arrangement according to the invention is made of CH 692 921 A5 known.
  • the holder of the mesh of the wire mesh on the edge of the wire mesh according to the invention is preferably carried out differently. This will be discussed later.
  • the wire mesh itself to the description of the CH 692 921 A5
  • the nominal strength of the wires and the material of the wires are referred to.
  • the wires may already be pre-bent helically in the manufacture of the wire mesh and then intertwined with each other, so that a regular wire mesh is formed with approximately square mesh.
  • the wires are solid wires, which in turn do not consist of several individual wires.
  • the wires are preferably those made of high-strength steel, which are used, for example, in other applications for the production of wire ropes.
  • wires are used which have a nominal strength of between 1000 and 2000 N / mm 2 according to DIN standard 2078.
  • the nominal strength is more than 1200 N / mm 2 , more preferably more than 1600 N / mm 2 .
  • spring steel wires according to the DIN standard 17223 can also be used.
  • the wire thickness is preferably at least 3 mm, in particular at least 4 mm. The thickness depends on the selected material and the desired tensile strength. If speeds of the track-bound vehicle of up to 350 km / h are expected, the thickness is for example 4 mm with a tensile strength of 1800 N / mm 2 .
  • the wire mesh obtained by the loop formation at the mesh corners can also assume other values.
  • it is about 150 °, so that an internal angle of the meshes of 30 ° is formed.
  • the individual wires extend in their course before and after a loop formed with a neighboring wire in different planes, namely a first plane and a second plane, which run parallel to one another.
  • the planes are spaced apart from each other.
  • the wires or ropes with adjacent wires or ropes form a plurality of loops, wherein the wires or ropes in their course before a Schline extend substantially in a first plane and extend after the loop substantially in a second plane and wherein first level and the second level parallel to each other.
  • the distance between the two planes is preferably at least one wire diameter or one wire thickness.
  • the distance is at least twice, in particular at least three times the wire thickness.
  • a wire mesh is formed, which is not only a substantially flat structure, but occupies a three-dimensional volume. This property allows particularly high amplitude elastic deformation compared to the tensile strength and type of wires used. So it can be chosen very high tensile strength and relatively thick wires and yet the wire mesh can allow relatively high deformation amplitudes.
  • the wire mesh can break up impacting stones and other particles into smaller fragments. Even if some of these fragments pass through the wire mesh, the momentum is significantly reduced for two reasons. First, the mass of the fragments is less than the mass of the original particle. On the other hand, the speed is reduced when hitting the wire mesh.
  • the size of the gaps between the wires can be chosen so that upon striking the largest possible stone, which can pass through a gap without interaction with the wires, and at the highest expected speed no unacceptable damage occurs.
  • a wire mesh is that its size (i.e., the size of the area over which the mesh forms a shield) can be easily customized for the particular case required. For example, a supplied wire mesh can be divided or reduced with relatively little effort. These properties make it possible, in particular, to subsequently install the wire mesh with already existing vehicles at a reasonable cost, since it is relatively easy to assemble. Furthermore, a wire mesh is easier to replace than solid plates.
  • the elastic shield has a frame by which a resiliently configured shield member (eg, the wire mesh) is supported
  • the frame may optionally be tapered in the direction from which rockfall is expected. It can thus be achieved that stones striking the frame do not act with their full impulse on the frame, but are deflected and / or crushed or destroyed.
  • a further essential idea of the present invention is based on an embodiment of a support with which a shield (of whatever type, eg also a non-elastic shielding) can be attached to another object against stone chipping.
  • the other object may be, for. B. to act on the object to be protected or even to another object.
  • the support can also be referred to as a holder.
  • the support is preferably designed to be elastic itself.
  • At least one elastic element (in particular at least one one-piece element made of elastomeric material) is used in the elastic support.
  • the shield When a stone or other particle strikes the shield, the particle transfers at least a portion of its momentum to the shield. As a result, the shield, or at least a part thereof, performs a movement in which the elastic element is subjected to pressure and therefore elastically deformed until a state of maximum deformation is reached. Due to the elasticity is usually (unless now another impact has occurred or other external forces act) a counter-movement (movement with the reverse direction of movement) in order to undo the elastic deformation. Internal friction of the elastic element leads to a damping of this vibration.
  • the elastic element is designed and arranged so that it also in the itself after a reversal of the direction of movement and return to the original (before action of the stone) existing rest position (at this moment a first half-cycle is completed) subsequent vibration half-cycle is elastically deformed and therefore further dampens the vibration.
  • the same elastic element dampens the vibration during the entire oscillation cycle. It is particularly preferred that in each vibration half cycle, a part of the elastic member is loaded to pressure, while another part of the elastic member is relieved and / or loaded on train.
  • two elastic elements can be used in the elastic support, immediately upon impact of the stone first, the first elastic element (optionally in addition to a bias) is loaded and elastically deformed pressure and wherein after reaching the maximum deformation amplitude again a discharge of the first elastic element takes place. After reaching the equilibrium point which is usually present before the impact of the stone, the second elastic element is subjected to pressure until, in turn, the maximum deformation amplitude is reached, etc.
  • the elastic element or the two elastic elements may, for example, each have a passage opening through which extends an elongate element, for example a rod, a sleeve and / or a threaded rod.
  • an elongate element for example a rod, a sleeve and / or a threaded rod.
  • Fastening element via which the elastic element is attached to the shield or to another object (holding base) which holds the shield.
  • the fastening element is located between the two elastic elements and may also be provided with a passage opening.
  • One end of the elongated element is connected (directly or indirectly eg via a frame) to the shield.
  • the fastener is connected to the object to be protected or the other object (support base) on which the arrangement is supported.
  • the fastener may be connected to the shield and the elongate member to the object.
  • a plurality of such supports are provided, which can be supported on the same or on different objects in order to support the shield.
  • the free end of the elongated element is z.
  • B. is provided with a closing element on which the elastic element (first case) or one of the two elastic elements (second case) in the corresponding Schwingungnovzylkus in which a voltage applied to the end element of the elastic member is subjected to pressure, supported.
  • the closing element is preferably mounted so that the two elastic elements are under pressure even in the neutral position, d. H. are biased.
  • the edges of the braid are held by a (preferably rigid) frame.
  • the braid may be a braid having a quadrangular outer perimeter.
  • the frame is a quadrangular frame, wherein at the corners each two sections (webs) of the frame abut each other and are firmly connected.
  • At least a portion of the frame in the above example preferably all four sections or frame webs, have a two-part construction, wherein a lower part and an upper part is provided.
  • the terms below and above are used without restriction of generality and do not mean that the top in actual operation must actually be on top.
  • the ends and / or bends of the wires or ropes which are in the region of the respective web are arranged between the upper part and the lower part and the upper part and the lower part are fastened to one another.
  • the wires or ropes can be clamped between the upper part and the lower part or be freely movable in itself.
  • the wires and / or ropes are freely movable with the exception of the mesh corners lying between the upper part and lower part, on which they are bent or entwined with one another.
  • the upper part and / or lower part may have recesses which are shaped according to the type of braid.
  • elongate elements may extend transversely, in particular perpendicularly, to the plane of the mesh, for As pins or screws.
  • the upper part and the lower part are connected to one another by means of the pins or screws and fastened to one another.
  • the scope of the invention also includes that a per se known wire mesh, such as from CH 692 921 A5 known to be used for protection against stone chipping in track-bound land vehicles.
  • a per se known wire mesh such as from CH 692 921 A5 known to be used for protection against stone chipping in track-bound land vehicles.
  • at least one of the wire meshes is fastened to the vehicle.
  • a shield for example, in one of the embodiments described above, connected to the vehicle.
  • the shield is then z. B. in the area of the underbody of a rail vehicle, or z. B. attached to the bogie or attached objects and facilities.
  • the shielding according to the invention can be used in any configuration (preferably with the elastic support) for protecting stationary objects from rockfall.
  • the shield can, for.
  • shields 1 a, 1 b each have a frame 3a, 3b. Braids of the shields 1 a, 1 b are in FIG. 1 not shown in detail. Only white areas within the frames 3a, 3b can be seen. For example, this forms in FIG. 8 illustrated wire mesh, which will be described in more detail, each of the protective surface of the shield 1 a, 1 b.
  • the shields 1 a, 1 b are about their frames 3 a, 3 b and other means, to the still with reference to FIG. 2 and FIG. 3 is received in more detail, connected to the housing 5 of an inverter.
  • additional mounting plates 6 a to 6 d are attached to the housing 5, with which re-fasteners 30 a, 30 b are connected, on the basis of from FIG. 2 will be discussed in more detail.
  • FIG. 2 shows the back of one of the two shields 1a, 1b.
  • a plate-shaped element 32a to 32d is fastened to the frame 3 in each case in the corner region, preferably connected in each case over the two webs of the frame 3 (eg welded or soldered) which form the corner.
  • one of four supports 33a to 33d is attached to each of the plate-shaped members 32.
  • the supports are designed in the same way.
  • FIG. 3 The section through one of the two upper supports also shows the frame 3, namely the upper web 3-1, which is designed in two parts in the embodiment.
  • the web 3-1 is connected to the plate-shaped element 32 (eg a plate made of steel) which has a central bore (eg a threaded bore 41 into which a threaded rod 42 is screwed and secured against unintentional unscrewing) having.
  • the threaded rod 42 (not in Fig. 3 but see alternative embodiment in FIG. 9 ) defines a longitudinal axis of the support and an elastic member 43, along which limited by elastic properties of the elastic member 43, the fastener 30 can move relative to the frame 3.
  • the fastening element 30 has a through-hole through which the elastic element 43 extends.
  • the elastic element 43 at least one further fastening element is introduced, whose top and bottom in Fig. 3 shown areas are designated by the reference numerals 101, 102.
  • the regions 101, 102 belong to a one-piece, annular and / or flange-like element, which is vulcanized into the elastic element 43.
  • a sleeve 40 (in the embodiment, a hollow cylinder made of metal), which at a free end of the elastic member 43 with a plate-shaped closing element 46th connected is.
  • the elastic element 43 has a (preferably cylindrical) base region 44, which tapers in each case towards the closer end of the threaded rod 42.
  • the elastic elements may also have a different shaped outer contour.
  • the cylindrical portion 44 is formed on one side (right in FIG Fig. 3 ) in the direction of the longitudinal axis of the through hole recessed shoulder (wherein the square in cross-section course of the outer contour rounded in practice may be) on which a tapered portion 45 attaches.
  • the end of a tapering section 45 'bears against the plate-shaped closing element 46.
  • the outside of the closing element 46 z.
  • both the fastening element 102 firmly anchored in the elastic element 43 and the fastening element 30 have at least one bore 103, 103 '.
  • fastening means which engage in the bores 103, 103 '(eg a screw) and firmly connect the fastening elements 30, 101 and 30, 102 to one another.
  • the elastic element 43 with fastening element 101, 102 and sleeve 40 as well as end element 46 can be obtained from Schwab Schwingungstechnik AG, Soodstrasse 57, CH-8134 Adliswil, Switzerland, under the name of cabin bearing (article number 18.01.01 -. NR).
  • FIG. 9 An alternative embodiment of the support is in Fig. 9 shown.
  • the following are merely differences to the basis of Fig. 3 described embodiment explained.
  • Same reference numerals in FIG Fig. 3 and Fig. 9 designate parts that are identical or identical in function or similar.
  • the support according to Fig. 9 has two elastic elements 43a, 43b instead of the one elastic element 43, which are arranged one behind the other in the longitudinal direction.
  • the fastening element 30 separates the two elastic elements 43a, 43b from each other.
  • a threaded rod 42 extends therethrough.
  • the two elastic elements 43 preferably have a cylindrical base region 44, which tapers in each case towards the closer end of the threaded rod 42.
  • the elastic elements may also have a different shaped outer contour.
  • the cylindrical portion 44 forms an in Direction of the threaded rod 42 recessed shoulder on which the tapered portion 45 attaches.
  • the end of the tapered portion 45 is flat against the plate-shaped element 42 and the other elastic member 43b on a closing element 46, which is screwed onto the free end of the threaded rod 42 and secured in the present embodiment by a lock nut 47 against accidental release is.
  • the largest component is directed generally in the direction perpendicular to the plane of the shield.
  • at least the directional component also extends in the direction of the threaded rod 42.
  • the pulse is therefore attenuated and delayed due to the two elastic members 43 transferred from the plate-shaped member 32 to the fastener 30.
  • the elastic member 43a is compressed until the maximum deflection point of deformation of the elastic member 43a is reached.
  • Half an oscillation cycle further, the other elastic element 43b is shortened maximally in the longitudinal direction of the threaded rod 42, d. H.
  • the elastic elements 43 are biased by appropriate tightening of the end member 46 in the neutral position. If the elastic elements 43 are vulcanized to adjacent parts, the bias protects the elements 43 also from being loaded to train and thus to be able to tear or tear.
  • the material of the elastic members 43 and 43a, 43b is an elastomer which is e.g. B. from natural rubber and / or from artificial rubber materials (such as nitrile or butyl rubber) can be produced.
  • fastening elements 30c, 30d unlike the L-shaped configuration of the fastening elements 30a, 30b, are U-shaped in cross-section.
  • the design of the fasteners is generally free and depends on the circumstances under which the shields are to be mounted.
  • FIG. 4 shows a preferred embodiment of a frame for a wire mesh.
  • the illustrated frame may be one of the frames 3a, 3b according to FIG FIG. 1 act.
  • the in FIG. 4 shown frame 51 is made in two parts. Visible is the lower part, ie the part with which the also indicated plate-shaped elements 32a to 32d are connected. Also visible are the threaded holes 41 within the plate-shaped elements 32. As indicated by two parallel oblique lines, the frame 51 is not shown in its entire size.
  • the individual webs of the frame 51 are metal profile elements and designated by the reference numerals 3-1 (in the figure above), 3-2 (right), 3-3 (bottom) and 3-4 (left). At the corners of the frame 51, the webs are firmly connected.
  • the webs recesses or recesses which are formed differently depending on the web.
  • the recesses in the upper and in the lower web run according to the structure of the fabric to be held by the frame 51, zigzag over the entire longitudinal extent of the two webs.
  • the recesses are designated by reference numerals 53a and 53b.
  • the zigzag recesses 53a, 53b have both openings 54 to the inside of the frame 51 and openings 55 to the outside of the frame, wherein the openings 55 to the outside, however, need not necessarily be present.
  • the openings 54 must be provided to the inside to allow the entry and exit of the wires or ropes of the braid. If, for example, the in FIG.
  • edge 92 of the braid 91 in the recess 53b of the lower web 3-3 are located.
  • the upper edge 93 of the braid 91 would be in the recesses 53 c of the left web 3-4, wherein the recesses are designed trapezoidal in the cross section shown.
  • the recesses 53d in the right web 3-2 are also designed trapezoidal.
  • FIG. 4 Since it is in the representation of the FIG. 4 is a figure in the manner of a construction drawing, a plurality of midpoint lines can be seen, each cut in the center of holes.
  • a borehole which serves to receive an elongated element (not shown) and which in some cases is designated by the reference numeral 57.
  • the zigzag recesses 53b and 53a are again corresponding holes 58 for elongated elements, which are in holding the fabric 91 in the area of the mesh corners with the dull, about 150 ° large inner angle.
  • the zigzag-shaped recesses 53a, 53b pass respectively into one of the trapezoidal recesses 53c, 53d.
  • FIG. 5 shows that the frame is in two parts (here with lying in the figure at the top of the upper part 62 and lower part 63 shown) is designed. It can be seen two of the outer side openings 55 of the recesses 53, which are formed both in the upper part 62 and in the lower part 63. Furthermore, one of the plate-shaped elements 32 can be seen. However, the through-threaded hole 41 through the element 32 is not in the image plane but behind it, as out FIG. 4 is recognizable. The plate-shaped element 32 is welded in this case with the lower part 63, as can be seen on the welds 64, 65. It is, for example, the web 3-2 in its corner to the bridge 3-3.
  • FIG. 6 shows a slightly modified embodiment of a likewise two-part frame 71, with upper part 74 and lower part 73 of a web.
  • FIG. 5 is the outside of the frame shown.
  • the in the FIG. 6 recognizable ovals indicate the approximate location of the loops of the braid that can be held by the frame 71.
  • two bores 75a, 75b extending through the base 73 and into the upper part 74 extend through the web to receive a total of two elongate elements (eg screws) which extend through the same mesh of the braid. Only a complete pair of juxtaposed bores 75a, 75b is in FIG. 6 shown, because it is only a partial representation.
  • the preferred embodiment of a wire mesh according to the present invention is not merely a two-dimensional structure, but also has a thickness across the mesh plane that is greater than the thickness of the individual wires of the mesh.
  • the mesh level is understood to mean the plane that forms the image plane of FIG. 8 that is in the in FIG. 8 illustrated embodiment passes through all loops.
  • FIG. 7 shows two wires 81, 82 forming a loop 83.
  • the loop 83 is formed in the present case by curved runs of both wires 81, 82, wherein the wires 81, 82 each extend approximately half around the other wire due to the curved course.
  • the first wire 81 extends in the selected representation at the top from the rear right in its further course to the loop 83, there forward to the bottom and in its further course to the right front.
  • the second wire 82 extends from top left front to the loop, there back to the bottom and further to the left rear.
  • the areas of the two wires 81, 82 running in the image above lie substantially within a first plane and the two sections of the wires 81, 82 shown below in the image lie substantially in a second plane parallel to the first plane.
  • the two planes if considered to be defined by the wire centers, have a spacing of about three times the thickness of the two wires 81, 82. Accordingly, the spacing of the top and bottom in FIG. 7 illustrated portions of the wires 81, 82 in the region of the loops 83 about twice the wire thickness.
  • the mesh according to FIG. 8 The reference numeral 91 has already been mentioned. In the case shown, it is a braid of wires, which in turn were each formed from a plurality of individual wires by twisting (wire rope). Alternatively, however, full wires can be used, which were not formed from individual wires. In the illustrated embodiment, the wires extend substantially from right to left and alternately form a loop with its next adjacent wire on the lower side and with her next neighbor wire on the upper side. For example, reference numerals 81 and 82 indicate that in FIG. 7 illustrated wires.
  • the forces can be significantly reduced, which act in the worst case on the object holding the shield.
  • the worst case occurs when the stone hits the frame.
  • the reduction is already due to the elastic design of the support up to 90 percent compared to the direct impact of a stone with the same momentum on a rigid object.
  • the forces are significantly reduced, depending on the location of impact, and are usually distributed over several supports.

Landscapes

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Schutz gegen steinschlag für ein spurgebundenes Landfahrzeugen. Insbesondere betrifft die Erfindung den Schutz von Schienenfahrzeugen im Hochgeschwindigkeitsbereich, bei Geschwindigkeiten oberhalb von 250 km/h.
  • Auch wenn in dieser Beschreibung und in den beigefügten Patentansprüchen lediglich von Steinschlag die Rede ist, so sind darunter auch ähnliche Effekte zu verstehen, die durch Impulseinwirkungen anderer Partikel erzielt werden, beispielsweise durch Eisbrocken oder lose Teile auf oder entlang der Fahrwege.
  • Schienenwege für Hochgeschwindigkeitszüge werden heutzutage häufig in Gussbeton-Technik ohne Schotterbett gebaut. Bei solchen Schienenwegen ist die Gefahr von Steinschlägen per se gering. In manchen Ländern, wie z. B. in Spanien, Frankreich, Italien, werden jedoch auch Schienenwege mit Schotterbett für Hochgeschwindigkeitszüge verwendet. Insbesondere Einrichtungen im Bereich des Fahrwerks und unter dem Boden von Zugfahrzeugen und anderen Fahrzeugen sind daher erhöhtem Steinschlag ausgesetzt. Bei diesen Einrichtungen handelt es sich z. B. um Strom-Umrichter, Transformatoren und andere Anbauteile. Ohne Schutzvorrichtungen wäre im Laufe der Zeit daher mit einer Beschädigung bis hin zu Betriebsstörungen sowie Unfällen zu rechnen.
  • Eine Möglichkeit, vor Steinschlag zu schützen, besteht darin, massive Blech-Schürzen vor den zu schützenden Gegenständen anzuordnen, wobei die Oberflächen der Schürzen möglichst so orientiert sind, dass auftreffende Steine schräg zur Oberflächennormalen auftreffen und in Richtungen abgelenkt werden, die für andere Komponenten des Schienenfahrzeuges ungefährlich sind.
  • Nachteilig an derartigen Schutzvorrichtungen ist das hohe Gewicht, das sich aufgrund der hohen Festigkeitsanforderungen ergibt, die aus der hohen kinetischen Energie der abgefangenen Partikel resultieren. Hinzu kommt, dass vor allem Zugfahrzeuge, aber auch gezogene Wagen für beide Fahrtrichtungen tauglich sein sollen und daher Schutzvorrichtungen an beiden Seiten der zu schützenden Gegenstände angeordnet werden müssen. Außerdem werden die Elemente der Schürzen im Laufe der Zeit beschädigt und müssen dann entweder ausgetauscht werden oder erfüllen ihre Schutzfunktion nur noch eingeschränkt. Letzteres kann sogar dazu führen, dass die Schutzvorrichtung selbst zu einer Gefahr wird.
  • Nachteilig ist weiter, dass derartige Schürzen die Sicht auf abgedeckte Komponenten versperren und bei den regelmäßigen Fahrzeuginspektionen demontiert und wieder angebaut werden müssen.
  • Aus dem Niedergeschwindigkeitsbereich ist auch die Verwendung von dünnen Blechen, Blechgittem oder auf Basis von Elastomeren oder faserverstärkten Materialien ausgeführten Schutzvorrichtungen bekannt. Für den Hochgeschwindigkeitsbereich sind diese Vorrichtungen jedoch nicht geeignet.
  • Die EP 1106467 A1 beschreibt einen Schutz für ein Schienenfahrzeug mit einem Deflektor, der bei Einwirkung von auftreffenden Gegenständen eine elastische Torsionsbewegung ausführt.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung zum Schutz von spurgebundenen Landfahrzeugen vor Steinschlägen und ähnlichen Impulseinwirkungen anzugeben, die bei geringem Eigengewicht zu einer möglichst großen Reduzierung der Kräfte führt, die beim Auftreffen eines Steins auf das Schutzobjekt erzeugt werden.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
  • Ein wesentlicher Gedanke der vorliegenden Erfindung liegt darin, die Schutzanordnung zumindest in Teilbereichen elastisch auszuführen. Trifft ein Stein oder ein anderer Gegenstand auf die Schutzvorrichtung oder einen Teil der Schutzvorrichtung auf, führt der Stoß zu einer elastischen Verformung und damit zu einer Minderung der maximal wirkenden Kräfte gegenüber einer starren Anordnung. Das Auftreten einer elastischen Verformung schließt nicht aus, dass (insbesondere bei sehr hohen Impulsen der auftreffenden Partikel) zusätzlich auch eine plastische Verformung der Abschirmung auftritt.
  • In ersten Versuchen des Erfinders wurde ein massives Stahlelement (z. B. Stahlplatte) mit Partikeln beschossen, um das Auftreffen von Steinen auf die aus dem Stand der Technik bekannten massiven Schutzelemente zu simulieren. Die Versuche haben gezeigt, dass Stahlelemente mehrere Zentimeter dick sein müssen, um bei hohen Fahrgeschwindigkeiten ausreichend Schutz zu bieten.
  • Zunächst wurden daher basierend auf der Grundidee, die Abschirmung elastisch auszugestalten, Metallplatten mit Gummielementen armiert, wobei die Gummioberfläche dem Steinschlag ausgesetzt wurde. Es zeigte sich jedoch, dass bei den hohen Auftreffgeschwindigkeiten von bis zu 350 km/h punktuell so hohe Energien in dem Gummimaterial in kurzer Zeit in Wärme umgewandelt wurden, dass das Gummimaterial in seinem Inneren überhitzt wurde und seine elastischen Eigenschaften verlor. Es hat sich außerdem gezeigt, dass die auf die Abstützung der Schutzvorrichtung einwirkenden Kräfte nicht signifikant reduziert werden konnten.
  • Daher wird vorgeschlagen, dass die Anordnung eine Abschirmung aufweist, die sich über eine als Barriere gegen den Steinschlag wirkende Fläche erstreckt, wobei ein Material und/oder eine Struktur der Abschirmung elastisch ausgebildet ist, sodass ein auf die Abschirmung auftreffender Stein eine elastische Verformung der Abschirmung bewirkt.
  • Als elastische Abschirmung, die vor einem zu schützenden Gegenstand verbaut werden kann, wird ein Geflecht und/oder Gewebe aus Drähten und/oder Seilen (z. B. Drahtseil, das aus einer Mehrzahl von einzelnen Drähten hergestellt wurde) verwendet. Bei der oben genannten Fläche, über die sich die Abschirmung erstreckt, handelt es sich also nicht um eine von einem Material gebildete Oberfläche, sondern um eine gedachte oder mathematische Fläche im Raum.
  • Ein Geflecht oder Gewebe ist im Verhältnis zu der erreichten Widerstandsfähigkeit besonders leicht ausführbar. Außerdem ist ein Gewebe in der Regel selbst elastisch verformbar. Dies gilt jedenfalls dann, wenn (wie es bei einer bevorzugten Ausführungsform der Fall ist) die Drähte und/oder Seile bei den zu erwartenden Impulseinwirkungen quer zu ihrer Längserstreckung zumindest stellenweise elastisch verschoben werden können.
  • Eine besonders bevorzugte Ausführungsform einer Abschirmung, die für die erfindungsgemäße Anordnung verwendet werden kann, ist aus CH 692 921 A5 bekannt.
  • Die bevorzugte Ausführungsform wird in der genannten Druckschrift anhand von Figur 1 beschrieben, wobei jedoch die Halterung der Maschen des Drahtgeflechts am Rand des Drahtgeflechts gemäß der Erfindung vorzugsweise anders ausgeführt wird. Hierauf wird noch später eingegangen. Bezüglich des Drahtgeflechts selbst wird jedoch vollinhaltlich auf die Beschreibung der CH 692 921 A5 Bezug genommen und zwar hinsichtlich der Art, wie aus den verschiedenen Drähten ein Drahtgeflecht gebildet ist, bezüglich der Nennfestigkeit der Drähte und bezüglich des Materials der Drähte. Auch können die Drähte bei der Herstellung des Drahtgeflechts bereits schraubenlinienförmig vorgebogen sein und anschließend miteinander verflochten werden, so dass ein regelmäßiges Drahtgeflecht mit annähernd viereckigen Maschen entsteht.
  • Vorzugsweise handelt es sich bei den Drähten um massive Drähte, die nicht wiederum aus mehreren Einzeldrähten bestehen. Ebenfalls handelt es sich bei den Drähten vorzugsweise um solche aus hochfestem Stahl, die beispielsweise bei anderen Anwendungen für die Herstellung von Drahtseilen Verwendung finden. Es werden beispielsweise Drähte verwendet, die nach der DIN-Norm 2078 eine Nennfestigkeit zwischen 1000 und 2000 N/mm2 aufweisen. Vorzugsweise beträgt die Nennfestigkeit mehr als 1200 N/mm2, besonders bevorzugt mehr als 1600 N/mm2. Es können jedoch auch Federstahldrähte nach der DIN-Norm 17223 verwendet werden. Die Drahtdicke beträgt vorzugsweise mindestens 3 mm, insbesondere mindestens 4 mm. Die Dicke hängt von dem jeweils gewählten Material und der gewünschten Zugfestigkeit ab. Werden Geschwindigkeiten des spurgebundenen Fahrzeugs von bis zu 350 km/h erwartet, beträgt die Dicke beispielsweise 4 mm bei einer Zugfestigkeit von 1800 N/mm2.
  • Im Unterschied zu dem anhand von Figur 1 der CH 692 921 A5 beschriebenen Drahtgeflecht kann der durch die Schlingenbildung an den Maschenecken erzielte Winkel, um den sich der Verlauf eines Drahtes betrachtet in der Ebene des Geflechts ändert, auch andere Werte annehmen. Beispielsweise beträgt er bei einer bevorzugten Ausführungsform etwa 150°, so dass sich ein Innenwinkel der Maschen von 30° bildet.
  • Wie auch aus Figur 2 der CH 692 921 A5 erkennbar, erstrecken sich die einzelnen Drähte in ihrem Verlauf vor und nach einer mit einem Nachbardraht gebildeten Schlinge in verschiedenen Ebenen, nämlich einer ersten Ebene und einer zweiten Ebene, die parallel zueinander verlaufen. Dabei sind die Ebenen voneinander beabstandet.
  • Anders ausgedrückt bilden die Drähte oder Seile mit benachbarten Drähten oder Seilen eine Vielzahl von Schlingen, wobei die Drähte oder Seile in ihrem Verlauf vor einer Schline sich im Wesentlichen in einer ersten Ebene erstrecken und nach der Schlinge im Wesentlichen in einer zweiten Ebene erstrecken und wobei die erste Ebene und die zweite Ebene parallel zueinander verlaufen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung beträgt der Abstand der beiden Ebenen vorzugsweise mindestens einen Drahtdurchmesser bzw. eine Drahtdicke. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform beträgt der Abstand mindestens die zweifache, insbesondere mindestens die dreifache Drahtdicke.
  • Insgesamt ist daher ein Drahtgeflecht gebildet, das nicht nur ein im Wesentlichen flächiges Gebilde ist, sondern ein dreidimensionales Volumen einnimmt. Diese Eigenschaft erlaubt eine elastische Verformung mit besonders hoher Amplitude im Vergleich zu der Zugfestigkeit und Art der verwendeten Drähte. Es können also sehr zugfeste und verhältnismäßig dicke Drähte gewählt werden und dennoch kann das. Drahtgeflecht vergleichsweise hohe Verformungsamplituden zulassen.
  • Außerdem kann das Drahtgeflecht, wie Versuche gezeigt haben, auftreffende Steine und andere Partikel in kleinere Bruchstücke zerschlagen. Selbst wenn ein Teil dieser Bruchstücke durch das Drahtgeflecht hindurch gelangt, ist der Impuls aus zwei Gründen deutlich reduziert. Zum einen ist die Masse der Bruchstücke geringer als die Masse des ursprünglichen Partikels. Zum anderen wird die Geschwindigkeit beim Auftreffen auf das Drahtgeflecht reduziert. Die Größe der Lücken zwischen den Drähten kann so gewählt werden, dass beim Auftreffen des größtmöglichen Steins, der ohne Wechselwirkung mit den Drähten durch eine Lücke hindurchtreten kann, und bei der größtmöglichen zu erwartenden Geschwindigkeit kein unakzeptabler Schaden eintritt.
  • Ein weiterer Vorteil eines Drahtgeflechts gegenüber plattenförmigen oder blechförmigen Materialien besteht in ihrer Luftdurchlässigkeit. Störende aerodynamische und aeroakustische Effekte werden daher vermieden. Eine entsprechende Optimierung der zu schützenden Gegenstände bezüglich der aerodynamischen und aeroakustischen Eigenschaften wird daher durch die Abschirmung nicht oder nur geringfügig aufgehoben.
  • Ein weiterer Vorteil eines Drahtgeflechts besteht darin, dass seine Größe (d. h. die Größe der Fläche, über die hinweg das Geflecht eine Abschirmung bildet) auf einfache Weise individuell für den jeweils benötigten Fall angepasst werden kann. Zum Beispiel kann mit verhältnismäßig geringem Aufwand ein angeliefertes Drahtgeflecht unterteilt oder verkleinert werden. Diese Eigenschaften ermöglichen es insbesondere auch, bei schon bestehenden Fahrzeugen das Drahtgeflecht nachträglich mit vertretbarem Aufwand anzubringen, da es verhältnismäßig leicht montierbar ist. Ferner ist ein Drahtgeflecht leichter austauschbar als massive Platten.
  • Wenn die elastische Abschirmung einen Rahmen aufweist, durch den ein elastisch ausgestalteter Abschirmungsteil (z. B. das Drahtgeflecht) gehaltert wird, kann der Rahmen optional in der Richtung, aus der Steinschlag zu erwarten ist, spitz zulaufend ausgestaltet sein. Damit kann erreicht werden, dass auf den Rahmen auftreffende Steine nicht mit ihrem vollen Impuls auf den Rahmen einwirken, sondern abgelenkt und/oder zerkleinert bzw. zerstört werden.
  • Ein weiterer wesentlicher Gedanke der vorliegenden Erfindung liegt einer Ausgestaltung einer Abstützung zugrunde, mit der eine Abschirmung (gleich welcher Art, z. B. auch eine nicht elastische Abschirmung) gegen Steinschlag an einem anderen Gegenstand angebracht werden kann. Bei dem anderen Gegenstand kann es sich z. B. um den zu schützenden Gegenstand oder aber auch um einen weiteren Gegenstand handeln. Die Abstützung kann auch als Halterung bezeichnet werden. Erfindungsgemäß wird die Abstützung vorzugsweise selbst elastisch ausgebildet. Damit können auch Steinschläge auf etwaig vorhandene Rahmenteile der Abschirmung oder auf eine nicht elastisch ausgestaltete Abschirmung hinsichtlich ihrer Krafteinwirkung auf den zu schützenden Gegenstand bzw. auf den anderen Gegenstand gemindert werden.
  • Wenn eine elastisch ausgestaltete Abschirmung durch die Abstützung abgestützt bzw. gehaltert wird, hat dies den zusätzlichen Vorteil, dass der Verschleiß der elastischen Abschirmung auf Grund der Elastizität der Abstützung gemindert wird.
  • Vorzugsweise wird bei der elastischen Abstützung zumindest ein elastisches Element (insbesondere zumindest ein einstückiges Element aus elastomerem Material) verwendet.
  • Wenn ein Stein oder ein anderes Partikel auf die Abschirmung auftrifft, überträgt das Partikel zumindest einen Teil seines Impulses auf die Abschirmung. Hierdurch führt die Abschirmung, oder zumindest ein Teil davon, eine Bewegung aus, bei der das elastische Element auf Druck belastet wird und sich daher elastisch verformt, bis ein Zustand maximaler Verformung erreicht ist. Auf Grund der Elastizität setzt in der Regel (wenn nicht inzwischen ein weiterer Aufprall erfolgt ist oder andere äußere Kräfte wirken) eine Gegenbewegung (Bewegung mit umgekehrter Bewegungsrichtung) ein, um die elastische Verformung rückgängig zu machen. Innere Reibung des elastischen Elements führt zu einer Dämpfung dieser Schwingung.
  • Weiterhin bevorzugt wird, dass das elastische Element so ausgestaltet und angeordnet ist, dass es auch nach einer Umkehrung der Bewegungsrichtung und nach Rückkehr in die ursprünglich (vor Einwirkung des Steins) bestehende Ruhelage (in diesem Moment ist ein erster Schwingungshalbzyklus beendet) auch in dem sich daran anschließenden Schwingungshalbzyklus elastisch verformt wird und daher die Schwingung weiter dämpft. Bei dieser Ausgestaltung dämpft also dasselbe elastische Element die Schwingung während des gesamten Schwingungszyklus. Besonders bevorzugt wird dabei, dass in jedem Schwingungshalbzyklus ein Teil des elastischen Elements auf Druck belastet wird, während ein anderer Teil des elastischen Elements entlastet wird und/oder auf Zug belastet wird.
  • Alternativ können bei der elastischen Abstützung zwei elastische Elemente verwendet werden, wobei unmittelbar beim Auftreffen des Steines zunächst das erste elastische Element (gegebenenfalls zusätzlich zu einer Vorspannung) auf Druck belastet und elastisch verformt wird und wobei nach dem Erreichen der maximalen Verformungsamplitude wieder eine Entlastung des ersten elastischen Elements stattfindet. Nachdem der vor dem Auftreffen des Steines in der Regel vorhandene Gleichgewichtspunkt erreicht ist, wird das zweite elastische Element auf Druck belastet, bis wiederum die maximale Verformungsamplitude erreicht ist usw.
  • Das elastische Element oder die zwei elastischen Elemente können bei einer konkreten Ausführungsform beispielsweise jeweils eine Durchgangsöffnung aufweisen, durch die hindurch sich ein langgestrecktes Element, beispielsweise eine Stange, eine Hülse und/oder eine Gewindestange hindurch erstreckt. In einem (in Bewegungsrichtung gesehen) mittleren Bereich des elastischen Elements stützt sich ein Befestigungselement ab, über das das elastische Element an der Abschirmung oder an einem anderen Gegenstand (Haltebasis), der die Abschirmung hält, befestigt ist. Bei der Ausführungsform mit den zwei elastischen Elementen (zweiter Fall) befindet sich das Befestigungselement zwischen den beiden elastischen Elementen und kann ebenfalls mit einer Durchgangsöffnung versehen sein.
  • Ein Ende des langgestreckten Elements ist (direkt oder indirekt z. B. über einen Rahmen) mit der Abschirmung verbunden. Das Befestigungselement ist mit dem zu schützenden Gegenstand oder dem anderen Gegenstand (Haltebasis) verbunden, an dem sich die Anordnung abstützt. Alternativ kann das Befestigungselement mit der Abschirmung verbunden sein und das langgestreckte Element mit dem Gegenstand. Vorzugsweise sind mehrere derartiger Abstützungen vorgesehen, die sich an demselben oder an verschiedenen Gegenständen abstützen können, um die Abschirmung abzustützen. Das freie Ende des langgestreckten Elements ist z. B. mit einem Abschlusselement versehen, an dem sich das elastische Element (erster Fall) oder eines der beiden elastischen Elemente (zweiter Fall) in dem entsprechenden Schwingungshalbzylkus, in dem ein an dem Abschlusselement anliegender Bereich des elastischen Elements auf Druck belastet wird, abstützt. Im zweiten Fall wird das Abschlusselement vorzugsweise so angebracht, dass die beiden elastischen Elemente auch in der Neutralstellung unter Druckbelastung stehen, d. h. vorgespannt sind.
  • Insbesondere kann die Abstützung Folgendes aufweisen:
    • ein langgestrecktes Element, das an einem Ende mit der abzustützenden Abschirmung (Fall a) oder mit einer Haltebasis (Fall b) verbunden bzw. verbindbar ist,
    • zumindest ein elastisches Element das eine Aussparung aufweist, durch die hindurch sich das langgestreckte Element erstreckt,
    • ein Befestigungselement, über das sich ein mittlerer Bereich des elastischen Elements oder zwei der elastischen Elemente an der Haltebasis (Fall a) bzw. an der abzustützenden Abschirmung (Fall b) abstützt/abstützen,
    • ein Abschlusselement, das im Bereich eines zweiten, freien Endes des langgestreckten Elements angeordnet ist, an dem sich ein freies Ende des elastischen Elements oder ein freies Ende zumindest eines der elastischen Elemente abstützt.
  • Gemäß einem weiteren Gedanken der vorliegenden Erfindung, der sich auf die Halterung des Drahtgeflechts und/oder Seilgeflechts bezieht, werden die Ränder des Geflechts von einem (vorzugsweise steifen) Rahmen gehalten. Zum Beispiel kann es sich bei dem Geflecht um ein Geflecht mit einer viereckigen Außenumfangslinie handeln. Dementsprechend ist dann der Rahmen ein viereckiger Rahmen, wobei an den Ecken jeweils zwei Abschnitte (Stege) des Rahmens aneinander anstoßen und miteinander fest verbunden sind.
  • Zumindest ein Abschnitt des Rahmens, im oben genannten Beispiel vorzugsweise alle vier Abschnitte bzw. Rahmenstege, weisen einen zweigeteilten Aufbau auf, wobei ein Unterteil und ein Oberteil vorgesehen ist. Die Begriffe unten und oben werden ohne Beschränkung der Allgemeinheit verwendet und bedeuten nicht, dass das Oberteil im Praxisbetrieb tatsächlich oben liegen muss. Die Enden und/oder Biegungen der Drähte oder Seile, die sich im Bereich des jeweiligen Stegs befinden, werden zwischen dem Oberteil und dem Unterteil angeordnet und das Oberteil und das Unterteil werden aneinander befestigt. Dabei können die Drähte oder Seile zwischen dem Oberteil und dem Unterteil eingeklemmt werden oder an sich frei beweglich sein. Bevorzugt wird, dass die Drähte und/oder Seile mit Ausnahme an den zwischen Oberteil und Unterteil liegenden Maschenecken, an denen sie umgebogen oder miteinander verschlungen sind, frei beweglich sind. Hierzu können das Oberteil und/oder Unterteil Aussparungen aufweisen, die entsprechend der Art des Geflechts geformt sind.
  • Um die Maschenecken festzulegen, können quer, insbesondere senkrecht, zur Ebene des Geflechts langgestreckte Elemente verlaufen, z. B. Stifte oder Schrauben. Vorzugsweise werden das Oberteil und das Unterteil Mithilfe der Stifte oder Schrauben miteinander verbunden und aneinander befestigt.
  • Zum Umfang der Erfindung gehört außerdem, dass ein an sich bekanntes Drahtgeflecht, wie beispielsweise aus der CH 692 921 A5 bekannt, zum Schutz gegen Steinschlag bei spurgebundenen Landfahrzeugen eingesetzt wird. Insbesondere ist zumindest eines der Drahtgeflechte an dem Fahrzeug befestigt.
  • Zur Herstellung des Steinschlagschutzes wird eine Abschirmung, beispielsweise in einer der oben beschriebenen Ausgestaltungen, mit dem Fahrzeug verbunden. Die Abschirmung befindet sich dann z. B. im Bereich des Unterbodens eines Schienenfahrzeugs, oder z. B. am Drehgestell oder an angebauten Gegenständen und Einrichtungen befestigt.
  • Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung kann die erfindungsgemäße Abschirmung in einer beliebigen Ausgestaltung (vorzugsweise mit der elastischen Abstützung) zum Schutz stationärer Gegenstände vor Steinschlag verwendet werden. Insbesondere kann so die Umgebung von Schienenwegen vor Partikeln geschützt werden, die von vorbeifahrenden Schienenfahrzeugen insbesondere durch mechanische Einwirkung und/oder auf Grund hydrodynamischer Effekte aufgewirbelt werden, die Abschirmung kann z. B. an Brücken (um zu vermeiden, dass Partikel herabfallen), im Bereich von Signalanlagen oder anderen Einrichtungen zum Betreiben der Strecke oder zum Personenschutz (z. B. zwischen dem Schienenweg und nahe gelegenen Fußwegen) angeordnet werden.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Einzelne oder beliebige Kombinationen der im Folgenden beschriebenen Merkmale können mit den zuvor beschriebenen Ausgestaltungen der Erfindung kombiniert werden. Die einzelnen Figuren der Zeichnung zeigen:
    • Figur 1
    eine Anordnung mit zwei Abschirmungen, die z. B. an einem Baugruppengehäuse
    unterhalb des Bodens einer Lokomotive angeordnet sind,
    Figur 2
    die Rückseite von einer der Abschirmungen gemäß Figur 1 mit vier an der Abschirmung angebrachten Abstützungen,
    Figur 3
    einen Querschnitt einer schematischen Darstellung einer der beiden oben in Figur 2 dargestellten Abstützungen,
    Figur 4
    einen Querschnitt durch den Rahmen einer der beiden in Figur 1 dargestellten Abschirmungen,
    Figur 5
    eine schematische Seitenansicht auf einen Teil des in Figur 4 dargestellten Rahmens,
    Figur 6
    einen Längsschnitt durch einen Teil eines Rahmens für eine Abschirmung mit Drahtgeflecht,
    Figur 7
    eine Ansicht auf eine Schlinge, die durch zwei verschiedene Drähte eines Drahtgeflechts gebildet wird, wobei die Blickrichtung der Figur in der Ebene des Drahtgeflechts verläuft,
    Figur 8
    eine Ansicht eines Drahtgeflechts, das beispielsweise eine der beiden in Figur 1 dargestellten Abschirmungen bildet, und
    Figur 9
    in schematischer Darstellung einen Querschnitt (dessen Bildebene eine Längsachse eines elastischen Elements 43 enthält) einer alternativen Ausführungsform einer Abstützung.
  • Die in Figur 1 dargestellten Abschirmungen 1 a, 1 b weisen jeweils einen Rahmen 3a, 3b auf. Geflechte der Abschirmungen 1 a, 1 b sind in Figur 1 nicht näher dargestellt. Es sind lediglich weiße Flächen innerhalb der Rahmen 3a, 3b erkennbar. Beispielsweise bildet das in Figur 8 dargestellte Drahtgeflecht, das noch näher beschrieben wird, jeweils die Schutzfläche der Abschirmung 1 a, 1 b.
  • Die Abschirmungen 1a, 1 b sind über ihre Rahmen 3a, 3b und weitere Mittel, auf die noch anhand von Figur 2 und Figur 3 näher eingegangen wird, mit dem Gehäuse 5 eines Umrichters verbunden. Um die Abschirmungen 1 a, 1 b in der wie dargestellt schräg leicht nach unten geneigten Ausrichtung halten zu können, sind an dem Gehäuse 5 noch zusätzliche Befestigungsplatten 6a bis 6d befestigt, mit denen wieder-Befestigungselemente 30a, 30b verbunden sind, auf die noch anhand von Figur 2 näher eingegangen wird.
  • Figur 2 zeigt die Rückseite einer der beiden Abschirmungen 1a, 1 b. Man erkennt, dass an dem Rahmen 3 jeweils im Eckbereich ein plattenförmiges Element 32a bis 32d befestigt ist, vorzugsweise jeweils übereck mit beiden Stegen des Rahmens 3 verbunden (z. B. verschweißt oder verlötet) ist, die das Eck bilden. Ferner erkennt man, dass an jedem der plattenförmigen Elemente 32 eine von insgesamt vier Abstützungen 33a bis 33d angebracht ist. Dabei sind lediglich Befestigungselemente 30a, 30b der beiden oberen Abstützungen 33a, 33b anders ausgestaltet als Befestigungselemente 30c, 30d der beiden unteren Abstützungen 33c, 33d. Im Übrigen sind die Abstützungen in gleicher Weise gestaltet.
  • Um den Aufbau der Abstützungen genauer beschreiben zu können, wird im Folgenden auf Figur 3 Bezug genommen. Der Schnitt durch eine der beiden oberen Abstützungen zeigt außerdem noch den Rahmen 3, und zwar dessen oberen Steg 3-1, der im Ausführungsbeispiel zweiteilig ausgeführt ist. Auf die zweiteilige Ausführung wird noch näher eingegangen. Der Steg 3-1 ist mit dem plattenförmigen Element 32 (z. B. eine Platte aus Stahl) verbunden, welche eine zentrale Bohrung (z. B. eine Gewindebohrung 41, in die ein Gewindestab 42 eingeschraubt ist und gegen unbeabsichtigtes Herausdrehen gesichert ist) aufweist. Der Gewindestab 42 (nicht in Fig. 3 dargestellt, siehe aber alternative Ausführungsform in Figur 9) definiert eine Längsachse der Abstützung und eines elastischen Elements 43, entlang der sich begrenzt durch elastische Eigenschaften des elastischen Elements 43 das Befestigungselement 30 relativ zum Rahmen 3 bewegen kann.
  • Das Befestigungselement 30 weist eine Durchgangsbohrung auf, durch die sich das elastische Element 43 hindurch erstreckt. In das elastische Element 43 ist zumindest ein weiteres Befestigungselement eingebracht, dessen oben und unten in Fig. 3 dargestellte Bereiche mit den Bezugszeichen 101, 102 bezeichnet sind. Im vorliegenden Fall gehören die Bereiche 101, 102 zu einem einstückigen, ringförmigen und/oder flanschartigen Element, das in das elastische Element 43 einvulkanisiert ist.
  • Innerhalb der Durchgangsbohrung des elastischen Elements 43 erstreckt sich in Längsrichtung der Bohrung (die gleich der Längsrichtung des elastischen Elements 43 ist) eine Hülse 40 (im Ausführungsbeispiel ein Hohlzylinder aus Metall), die an einem freien Ende des elastischen Elements 43 mit einem plattenförmigen Abschlusselement 46 verbunden ist.
  • Das elastische Element 43 weist einen (vorzugsweise zylindrischen) Basisbereich 44 auf, der sich jeweils zum näher liegenden Ende der Gewindestange 42 verjüngt. Die elastische Elemente können jedoch auch eine anders geformte Außenkontur aufweisen. Im vorliegenden Fall bildet der zylindrische Abschnitt 44 einseitig (rechts in Fig. 3) eine in Richtung der Längsachse der Durchgangsbohrung zurückspringende Schulter (wobei der im Querschnitt eckige Verlauf der Außenkontur in der Praxis abgerundet sein kann) aus, an der ein sich verjüngender Abschnitt 45 ansetzt. Am anderen Ende des elastischen Elements 43 liegt das Ende eines sich verjüngenden Abschnitts 45' an dem plattenförmigen Abschlusselement 46 an. Außerdem kann an der Außenseite des Abschlusselements 46 z. B. ein Schraubenkopf einer Schraube anliegen, die sich durch die Durchgangsbohrung hindurch erstreckt und mit der das elastische Element 43 an dem plattenförmigen Element 32 festgeschraubt ist (entweder durch Einschrauben in die Gewindebohrung 41 oder in eine Mutter 49, die optional und alternativ zu der Gewindebohrung 41 vorgesehen ist.
  • Wie im oberen und unteren Figurenteil zu erkennen ist, weisen sowohl das fest in dem elastischen Element 43 verankerte Befestigungselement 102 als auch das Befestigungselement 30 zumindest eine Bohrung 103,103' auf. Nicht dargestellt sind Befestigungsmittel, die in die Bohrungen 103, 103' eingreifen (z. B. eine Schraube) und die Befestigungselemente 30, 101 bzw. 30, 102 fest miteinander verbinden.
  • Das elastische Element 43 mit Befestigungselement 101, 102 und Hülse 40 sowie Abschlusselement 46 kann unter der Bezeichnung Kabinenlager (Artikelnummer 18.01.01-..NR) bei Schwab Schwingungstechnik AG, Soodstrasse 57, CH-8134 Adliswil, Schweiz, bezogen werden.
  • Eine alternative Ausgestaltung der Abstützung ist in Fig. 9 dargestellt. Im Folgenden werden lediglich Unterschiede zu der anhand von Fig. 3 beschriebenen Ausführungsform erläutert. Gleiche Bezugszeichen in Fig. 3 und Fig. 9 bezeichnen gleiche oder hinsichtlich ihrer Funktionen identische oder ähnliche Teile.
  • Die Abstützung gemäß Fig. 9 weist an Stelle des einen elastischen Elements 43 zwei elastische Elemente 43a, 43b auf, die in der Längsrichtung hintereinander angeordnet sind. Das Befestigungselement 30 trennt die beiden elastischen Elemente 43a, 43b voneinander. Durch jeweils eine Durchgangsbohrung in den beiden elastischen Elementen 43a, 43b und in dem Befestigungselement 30 erstreckt sich ein Gewindestab 42 hindurch.
  • Die beiden elastischen Elemente 43 weisen vorzugsweise einen zylinderischen Basisbereich 44 auf, der sich jeweils zum näher liegenden Ende der Gewindestange 42 verjüngt. Die elastischen Elemente können jedoch auch eine anders geformte Außenkontur aufweisen. Im vorliegenden Fall bildet der zylindrische Abschnitt 44 eine in Richtung der Gewindestange 42 zurückspringende Schulter aus, an der der sich verjüngende Abschnitt 45 ansetzt. Das Ende des sich verjüngenden Abschnitts 45 liegt flächig an dem plattenförmigen Element 42 bzw. bei dem anderen elastischen Element 43b an einem Abschlusselement 46 an, welches auf das freie Ende der Gewindestange 42 aufgeschraubt ist und im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch eine Kontermutter 47 gegen unbeabsichtigtes Lösen gesichert ist.
  • Auf die Abschirmung 1 a oder 1 b auftreffende Steine oder andere Gegenstände haben einen Impuls, dessen größte Komponente in der Regel in Richtung senkrecht zu der Ebene der Abschirmung gerichtet ist. Somit verläuft zumindest die Richtungskomponente auch in Richtung der Gewindestange 42. Der Impuls wird daher gedämpft und verzögert aufgrund der beiden elastischen Elemente 43 von dem plattenförmigen Element 32 auf das Befestigungselement 30 übertragen. Zunächst wird beim Auftreffen des Steins das elastische Element 43a komprimiert, bis der maximale Auslenkungspunkt der Verformung des elastischen Elements 43a erreicht ist. Einen halben Schwingungszyklus weiter ist dann das andere elastische Element 43b maximal in Längsrichtung der Gewindestange 42 verkürzt, d. h. komprimiert, wobei jedoch die Komprimierung aufgrund der Dämpfungseigenschaften der elastischen Elemente 43 schon nicht mehr so stark ist wie einen halben Schwingungszyklus zuvor. Die elastischen Elemente 43 sind durch entsprechendes Anziehen des Abschlusselements 46 auch in der Neutralstellung vorgespannt. Wenn die elastischen Elemente 43 an benachbarten Teilen anvulkanisiert sind, schützt die Vorspannung die Elemente 43 auch davor, auf Zug belastet zu werden und somit reißen oder abreißen zu können.
  • Bei dem Material der elastischen Elemente 43 und 43a, 43b handelt es sich um ein Elastomer, das z. B. aus Naturkautschuk und/oder aus künstlichen Gummimaterialien (wie z. B. Nitril- oder Butylkautschuk) hergestellt werden kann.
  • Unter erneuter Bezugnahme auf Figur 2 soll noch erwähnt werden, dass die Befestigungselemente 30c, 30d im Unterschied zu der L-förmigen Konfiguration der Befestigungselemente 30a, 30b im Querschnitt U-förmig gestaltet sind. Die Gestaltung der Befestigungselemente ist im Allgemeinen frei und richtet sich nach den Umständen, unter denen die Abschirmungen angebracht werden sollen.
  • Figur 4 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung eines Rahmens für ein Drahtgeflecht. Zum Beispiel kann es sich bei dem dargestellten Rahmen um einen der Rahmen 3a, 3b gemäß Figur 1 handeln. Der in Figur 4 dargestellte Rahmen 51 ist zweiteilig ausgeführt. Erkennbar ist das Unterteil, d. h. das Teil, mit welchem die ebenfalls angedeuteten plattenförmigen Elemente 32a bis 32d verbunden sind. Ebenfalls erkennbar sind die Gewindebohrungen 41 innerhalb der plattenförmigen Elemente 32. Wie durch zwei parallele schräge Linien angedeutet, ist der Rahmen 51 nicht in seiner gesamten Größe dargestellt. Die einzelnen Stege des Rahmens 51 sind Metallprofil-Elemente und mit den Bezugszeichen 3-1 (in der Figur oben), 3-2 (rechts), 3-3 (unten) und 3-4 (links) bezeichnet. An den Ecken des Rahmens 51 sind die Stege fest miteinander verbunden. Außerdem weisen die Stege Aussparungen bzw. Ausnehmungen auf, die je nach Steg unterschiedlich ausgeformt sind. Die Ausnehmungen in dem oberen und in dem unteren Steg verlaufen entsprechend der Struktur des Gewebes, das von dem Rahmen 51 gehalten werden soll, zickzackförmig über die gesamte Längserstreckung der beiden Stege. Die Ausnehmungen sind mit den Bezugszeichen 53a und 53b bezeichnet. Wie man erkennt, weisen die zickzackförmigen Ausnehmungen 53a, 53b sowohl Öffnungen 54 zur Innenseite des Rahmens 51 als auch Öffnungen 55 zur Außenseite des Rahmens auf, wobei die Öffnungen 55 zur Außenseite allerdings nicht zwingend vorhanden sein müssen. Dagegen müssen die Öffnungen 54 zur Innenseite vorhanden sein, um den Eintritt und Austritt der Drähte bzw. Seile des Geflechts zu erlauben. Wird beispielsweise das in Figur 8 dargestellte Geflecht von dem Rahmen 51 gehalten, würde sich der links in Figur 8 dargestellte Rand 92 des Geflechts 91 in der Ausnehmung 53b des unteren Stegs 3-3 befinden. Der obere Rand 93 des Geflechts 91 würde sich in den Ausnehmungen 53c des linken Steges 3-4, wobei die Ausnehmungen in dem gezeigten Querschnitt trapezförmig gestaltet sind. Die Ausnehmungen 53d in dem rechten Steg 3-2 sind ebenfalls trapezförmig ausgestaltet.
  • Da es sich bei der Darstellung der Figur 4 um eine Figur nach Art einer Konstruktionszeichnung handelt, ist eine Vielzahl von Mittelpunktslinien erkennbar, die sich jeweils im Mittelpunkt von Bohrungen schneiden. So befindet sich beispielsweise jeweils innerhalb einer der trapezförmigen Ausnehmungen 53c, 53d eine solche Bohrung, die der Aufnahme eines langgestreckten Elements (nicht dargestellt) dient und die in einigen Fällen mit dem Bezugszeichen 57 bezeichnet ist. Diese Bohrungen 57 bzw. die darin angeordneten langgestreckten Elemente, die sich senkrecht zu der Zeichnungsebene von Figur 4 erstrecken, befinden sich bei eingespanntem Geflecht 91 in den Ecken der Maschen am Rand des Geflechts, welche etwa einen 30°-Innenwinkel aufweisen, also wie bereits erwähnt z. B. an dem Rand 93 des Geflechts 91.
  • Am inneren Rand der zickzackförmigen Ausnehmungen 53b und 53a befinden sich wiederum entsprechende Bohrungen 58 für langgestreckte Elemente, die sich beim Halten des Gewebes 91 im Bereich der Maschenecken mit dem stumpfen, etwa 150° großen Innenwinkel befinden. Im Bereich der Ecken des Rahmens 51 gehen die zickzackförmigen Ausnehmungen 53a, 53b jeweils in eine der trapezförmigen Ausnehmungen 53c, 53d über.
  • Die schematisch zu verstehende Figur 5 zeigt, dass der Rahmen zweiteilig (hier mit unten in der Figur liegendem Oberteil 62 und oben dargestelltem Unterteil 63) ausgestaltet ist. Man erkennt zwei der außenseitigen Öffnungen 55 der Ausnehmungen 53, die sowohl in dem Oberteil 62 als auch in dem Unterteil 63 ausgebildet sind. Ferner ist eines der plattenförmigen Elemente 32 erkennbar. Die Durchgangs-Gewindebohrung 41 durch das Element 32 liegt jedoch nicht in der Bildebene sondern dahinter, wie aus Figur 4 erkennbar ist. Das plattenförmige Element 32 ist in diesem Fall mit dem Unterteil 63 verschweißt, wie an den Schweißnähten 64, 65 erkennbar ist. Es handelt sich beispielsweise um den Steg 3-2 in seinem Eckbereich zu dem Steg 3-3.
  • Figur 6 zeigt eine leicht abgewandelte Ausführungsform eines ebenfalls zweiteiligen Rahmens 71, mit Oberteil 74 und Unterteil 73 eines Steges. Wie in Figur 5 ist die Außenseite des Rahmens dargestellt. Man erkennt wiederum Öffnungen der in dem Rahmen ausgebildeten Ausnehmungen, die hier mit dem Bezugszeichen 65 bezeichnet sind. Die in der Figur 6 erkennbaren Ovale deuten die ungefähre Lage der Schlingen des Geflechts an, das durch den Rahmen 71 gehalten werden kann. Anders als bei dem Rahmen 51 gemäß Figur 4 erstrecken sich in der Regel zwei durch das Unterteil 73 und bis in das Oberteil 74 hineinragende Bohrungen 75a, 75b durch den Steg, zur Aufnahme von insgesamt zwei langgestreckten Elementen (z. B. Schrauben), die sich durch dieselbe Masche des Geflechts hindurcherstrecken. Lediglich ein vollständiges Paar von nebeneinander angeordneten Bohrungen 75a, 75b ist in Figur 6 dargestellt, da es sich lediglich um eine Teildarstellung handelt.
  • Aus Figur 7 wird erkennbar, dass die bevorzugte Ausgestaltung eines Drahtgeflechts gemäß der vorliegenden Erfindung nicht lediglich eine zweidimensionale Struktur ist, sondern auch quer zu der Geflechtebene eine Dicke aufweist, die größer als die Dicke der einzelnen Drähte des Geflechts ist. Unter der Geflechtebene wird die Ebene verstanden, die die Bildebene von Figur 8 ist, die also in der in Figur 8 dargestellten Ausführungsform sämtliche Schlingen durchläuft.
  • Figur 7 zeigt zwei Drähte 81, 82, die eine Schlinge 83 bilden. Die Schlinge 83 wird im vorliegenden Fall durch gebogene Läufe beider Drähte 81, 82 gebildet, wobei die Drähte 81, 82 aufgrund des gebogenen Verlaufs sich jeweils etwa halb um den anderen Draht herum erstrecken. Der erste Draht 81 erstreckt sich in der gewählten Darstellung oben von hinten rechts in seinem weiteren Verlauf bis zu der Schlinge 83, dort nach vorne unten und in seinem weiteren Verlauf nach rechts vorne. Dementsprechend erstreckt sich der zweite Draht 82 von oben links vorne bis zu der Schlinge, dort nach hinten unten und weiter nach links hinten. Dabei liegen die im Bild oben verlaufenden Bereiche der beiden Drähte 81, 82 im Wesentlichen innerhalb einer ersten Ebene und die beiden unten im Bild dargestellten Abschnitte der Drähte 81, 82 im Wesentlichen in einer zweiten, zu der ersten Ebene parallelen Ebene. Die beiden Ebenen, sofern sie als durch die Drahtmitten definiert betrachtet werden, haben einen Abstand von etwa der dreifachen Dicke der beiden Drähte 81, 82. Dementsprechend beträgt der Abstand der oben und unten in Figur 7 dargestellten Abschnitte der Drähte 81, 82 im Bereich der Schlingen 83 etwa das Zweifache der Drahtdicke.
  • Das Geflecht gemäß Figur 8 mit dem Bezugszeichen 91 wurde bereits erwähnt. Im dargestellten Fall handelt es sich um ein Geflecht aus Drähten, die wiederum jeweils aus einer Mehrzahl von einzelnen Drähten durch Verdrillen (Drahtseilbildung) gebildet wurden. Alternativ können jedoch auch Volldrähte verwendet werden, die nicht aus einzelnen Drähten gebildet wurden. In der dargestellten Ausführungsform verlaufen die Drähte im Wesentlichen von rechts nach links und bilden abwechselnd jeweils eine Schlinge mit ihrem nächsten Nachbardraht auf der unteren Seite und mit ihrem nächsten Nachbardraht auf der oberen Seite. Angedeutet sind mit den Bezugszeichen 81 und 82 zum Beispiel die in Figur 7 dargestellten Drähte.
  • Durch die anhand der Figuren beschriebene Abschirmung gegen Steinschlag können die Kräfte deutlich reduziert werden, die im ungünstigsten Fall auf den Gegenstand, der die Abschirmung hält, wirken. Der ungünstigste Fall tritt ein, wenn der Stein auf den Rahmen auftrifft. Die Reduktion beträgt bereits auf Grund der elastischen Ausführung der Abstützung bis zu 90 Prozent gegenüber dem direkten Auftreffen eines Steins mit gleichem Impuls auf einen starren Gegenstand. Wenn der Stein auf das Geflecht auftrifft, werden die Kräfte, je nach Ort des Auftreffens, deutlich stärker reduziert und verteilen sich in der Regel außerdem noch über mehrere Abstützungen.

Claims (9)

  1. Anordnung zum Schutz gegen Steinschlag für ein spurgebundenes Landfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass
    • die Anordnung eine Abschirmung (1, 3, 33) aufweist, die sich über eine als Barriere gegen den Steinschlag wirkende Fläche erstreckt,
    • ein Material und/oder eine Struktur der Abschirmung (1, 3, 33) elastisch ausgebildet ist, sodass ein auf die Abschirmung (1, 3, 33) auftretender Stein eine elastische Verformung der Abschirmung (1, 3, 33) bewirkt,
    • die Abschirmung (1, 3, 33) ein Geflecht (91) und/oder Gewebe aus Drähten (81, 82) und/oder Seilen aufweist.
  2. Anordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Drähte (81, 82) oder Seile eine Nennfestigkeit für in Längsrichtung wirkende Zugkräfte von mehr als 1200 N/mm2, vorzugsweise von mehr als 1600 N/mm2 aufweisen.
  3. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Drähte (81, 82) oder Seile mit benachbarten Drähten (82, 81) oder Seilen eine Vielzahl von Schlingen (83) bilden, wobei die Drähte (81, 82) oder Seile in ihrem Verlauf vor einer Schlinge (83) sich im Wesentlichen in einer ersten Ebene erstrecken und nach der Schlinge (83) im Wesentlichen in einer zweiten Ebene erstrecken und wobei die erste Ebene und die zweite Ebene parallel zueinander verlaufen und einen Abstand von zumindest einer Dicke des Drahtes (81, 82) oder Seiles aufweisen.
  4. Anordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die erste Ebene und die zweite Ebene einen Abstand von zumindest der zweifachen Dicke des Drahtes (81, 82) oder Seiles aufweisen.
  5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anordnung eine Abstützung (33) zum elastischen Abstützen der Abschirmung (1,3, 33) gegen einen Gegenstand aufweist, an dem die Abschirmung (1, 3, 33) befestigt werden soll oder befestigt ist und wobei die Abstützung (33) Folgendes aufweist:
    - ein langgestrecktes Element (40; 42), das an einem Ende mit der abzustützenden Abschirmung (Fall a) oder mit einer Haltebasis (Fall b) verbunden bzw. verbindbar ist,
    - zumindest ein elastisches Element (43; 43a, 43b) das eine Aussparung aufweist, durch die hindurch sich das langgestreckte Element (40; 42) erstreckt,
    - ein Befestigungselement (101, 102; 30), über das sich ein mittlerer Bereich des elastischen Elements (43) oder zumindest zwei der elastischen Elemente (43a, 43b) an der Haltebasis (Fall a) bzw. an der abzustützenden Abschirmung (Fall b) abstützt/abstützen, und
    - ein Abschlusselement (46), das im Bereich eines zweiten, freien Endes des langgestreckten Elements (40; 42) angeordnet ist, an dem sich ein freies Ende des elastischen Elements (43; 43b) oder ein freies Ende zumindest eines (43b) der elastischen Elemente (43a, 43b) abstützt.
  6. Anordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Abschirmung (1, 3, 33) einen umlaufenden Rahmen (51; 71) aufweist und der Rahmen (51; 71) an mehreren Stellen mit jeweils einer der Abstützungen (33) verbunden ist.
  7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anordnung an einem spurgebundenen Landfahrzeug im Bereich des Unterbodens angeordnet ist.
  8. Verfahren zum Herstellen eines Schutzes gegen Steinschlag für ein spurgebundenes Landfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Landfahrzeug eine Abschirmung (1, 3, 33) angeordnet wird, die sich über eine als Barriere gegen den Steinschlag wirkende Fläche erstreckt, wobei ein Material und/oder eine Struktur der Abschirmung (1, 3, 33) elastisch ausgebildet wird, sodass ein auf die Abschirmung (1, 3, 33) auftretender Stein eine elastische Verformung der Abschirmung (1, 3, 33) bewirkt, und wobei die Abschirmung (1, 3, 33) ein Geflecht (91) und/oder Gewebe aus Drähten (81, 82) und/oder Seilen aufweist.
  9. Verwendung einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass das Geflecht (91) an dem Fahrzeug im Bereich des Unterbodens des Fahrzeugs befestigt wird.
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