EP3152094B1

EP3152094B1 - Schienenfahrzeug mit im bereich seiner front angeordneter kupplung

Info

Publication number: EP3152094B1
Application number: EP15754133.5A
Authority: EP
Inventors: Gerhard Schmidt
Original assignee: Siemens Mobility GmbH
Current assignee: Siemens Mobility GmbH
Priority date: 2014-08-13
Filing date: 2015-08-10
Publication date: 2020-06-03
Anticipated expiration: 2035-08-10
Also published as: US20170232980A1; DK3152094T3; US10906569B2; EP3152094A1; PL3152094T3; ES2813685T3; PT3152094T; WO2016023851A1; DE102014216061A1; RU178066U1; CN207579877U

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schienenfahrzeug mit im Bereich seiner Front zentral angeordneter Kupplung, die in einer quer verlaufenden Traverse gelagert ist, wobei auf die Kupplung einwirkende Kräfte über die Traverse in Widerlager eingeleitet sind, die an einer Vorderseite eines Wagenkastens des Schienenfahrzeugs abgestützt sind, wobei die Traverse über wenigstens eine elastische Energieverzehranordnung mit einem der Widerlager verbunden ist.
Ein solches Schienenfahrzeug ist beispielsweise aus der EP 2 188 165 B1 bekannt. Auch aus der US 2012/031299 A1 geht ein Schienenfahrzeug mit einer Kupplung hervor, in die eine Energieverzehreinrichtung integriert ist.
Ein weiteres, bekanntes Schienenfahrzeug mit im Bereich seiner frontzentral angeordneten Kupplung ist der "Talgo 250", der von der spanischen RENFE betrieben ist, vgl. http://voith.com/de/produkteleistungen/antriebstechnik/scharf enberg-frontsystem-talgo-250-26271.html. Die quer angeordnete Traverse wirkt zusammen mit dahinter geschalteten Energieverzehrelementen. Diese Anordnung für ein Frontsystem eines Schienenfahrzeugs hat hohe Anforderungen an die Maßhaltigkeit eines Untergestells des Schienenfahrzeugs, die eingesetzten Energieabsorber und die Traverse, da diese Komponenten insgesamt einen verschraubten Verbund bilden, der die im Betrieb des Schienenfahrzeugs auftretende Kupplungskräfte übertragen muss. Etwaige Schiefstellungen zwischen den Komponenten hätten auseinanderklaffende Flansche zur Folge, was insbesondere für dynamisch belastete Verschraubungen unzulässig ist.
Dieser bekannten Lösung liegt das grundsätzliche Problem zugrunde, dass insbesondere bei automatischen Mittelpufferkupplungen mit hinter dem Drehpunkt der Kupplungsstange angeordneten Energieverzehrelementen sich große Gesamtlängen der Kupplungen ergeben. Dabei ist ein Hub, der zum Energieverzehr für Kollisionen genutzt werden kann, gering. Die Lösung der Firma Voith für das Frontsystem des "Talgo 250" schafft insofern einen größeren nutzbaren Hub, dass ein Kupplungskopf der Mittelpufferkupplung weiter horizontal in Einwärtsrichtung des Schienenfahrzeugs bewegbar ist. Andere bekannte Lösungen haben den Nachteil, dass der für den Energieverzehr nutzbare Hub auf einen Abstand des Kupplungskopfes zum Untergestell begrenzt ist, da bei diesen Bauformen eine Öffnung eines vorgesehenen Energieverzehrapparates nicht genügend Raum für ein vollständiges Eintauchen des Kupplungskopfes lässt.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Schienenfahrzeug der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass die Anforderungen an eine Maßhaltigkeit der beteiligten Komponenten zum Lagern der Kupplung vermindert sind.
Diese Aufgabe wird durch ein Schienenfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Bei dieser Lösung werden insbesondere auf die Kupplung einwirkende Zug- und/oder Druckkräfte über eine vorgesehene Kupplungsstange, die Traverse, die elastischen Energieverzehrelemente in die vorgesehenen Widerlager eingeleitet. Damit ist die Baueinheit aus Traverse und Kupplung über die elastischen Energieverzehrelemente in gewissem Umfang gegenüber einer Front des Schienenfahrzeugs und den Widerlagern verkippbar, ohne dass sich negative Auswirkungen für eine Krafteinleitung in die Fahrzeugfront ergeben.
Die Energieverzehranordnung kann elastische Energieverzehrelemente aufweisen, die teilweise für eine Zug- und teilweise für eine Druckbeanspruchung der Kupplung angeordnet und ausgebildet sind. In dieser Weise erfolgt ein Energieverzehr sowohl bei Druck- als auch bei Zugbeanspruchung der Kupplung.
Zwei elastische Energieverzehranordnungen können in Querrichtung des Schienenfahrzeugs jeweils zu einer Seite horizontal versetzt zu der Kupplung angeordnet sein. In dieser Weise ergibt sich eine geeignete Montage der Baueinheit aus Kupplung und Traverse an den vorgesehenen Widerlagern mit geringeren Anforderungen an die Maßhaltigkeit dieser Bauteile.
Die elastischen Energieverzehrelemente sind jeweils auf einer Zugstange angeordnet, die horizontal in Längsrichtung des Schienenfahrzeugs verläuft und mit einem zugeordneten Widerlager fest verbunden ist, wobei die Zugstange eine Öffnung in einem Halteabschnitt der Traverse durchdringt und die elastischen Energieverzehrelemente zur seitlichen Anlage an dem Halteabschnitt ausgebildet sind.
Somit sind die vorgesehenen Energieverzehrelemente auf die auf Seiten des zugeordneten Widerlagers befestigte Zugstange aufgesteckt, wobei in Längsrichtung des Schienenfahrzeugs sowohl vor als auch hinter dem Halteabschnitt der Traverse ein elastisches Energieverzehrelement oder auch mehrere vorgesehen sein können. Auf der freien Seite der Zugstange, die, bezogen auf das Schienenfahrzeug, auswärts gerichtet ist, können die auf ihr vorgesehenen Energieverzehrelemente in geeigneter Weise gesichert sein. Die Traverse ist über die Zugstangen vertikal und/oder seitlich gegenüber den Widerlagern geführt. Dies betrifft eine Führung der Traverse in erster Linie in einem Bereich einwärts eines Kupplungskopfes, d.h. in Höhe der Zugstangen. Zusätzlich kann die Traverse über gesonderte Führungselemente vertikal und/oder seitlich gegenüber den Widerlagern geführt sein.
Vorteilhafterweise kann die Traverse mit ihrem, bezogen auf das Schienenfahrzeug, einwärts gelegenem Endabschnitt über Anschläge an einer Front des Schienenfahrzeugs oder dessen Wagenkasten geführt sein. Solche Anschläge werden sich in einem Bereich befinden, in dem die Kupplungsstange mit ihrem einwärts gelegenen Ende in einem Lager, insbesondere Sphärolager, angelenkt ist.
Die Widerlager können zur Aufnahme von Kollisionsenergie als gezielt verformbare Knautschelemente ausgebildet sein, so dass sie erheblich zu einem Energieverzehr im Falle eines Crashs beitragen. Um die Widerlager nach einem Crash leicht wieder austauschen zu können, können die Widerlager an einer Front des Schienenfahrzeugs über eine lösbare Verbindung austauschbar befestigt sein.
Auch die Front des Schienenfahrzeugs selbst kann zur Aufnahme von Kollisionsenergie als gezielt verformbare Knautschzone ausgebildet sein. Ebenso ist eine lösbare Befestigung der Front des Schienenfahrzeugs an dem Wagenkasten des Schienenfahrzeugs möglich.
Ebenfalls zum Zwecke eines Energieverzehrs im Falle einer Kollision können in einer Kupplungsstange der Kupplung weitere Elemente der reversiblen oder irreversiblen Energieaufnahme oder Kraftbegrenzung vorgesehen sein. Zudem können zwischen der Kupplungsstange der Kupplung und der Traverse weitere Elemente zur reversiblen oder irreversiblen Energieaufnahme oder Kraftbegrenzung vorgesehen sein.
Es ist bevorzugt, wenn eine Kletterschutzvorrichtung vorgesehen ist, die dann an der Traverse oberhalb der Kupplung angeordnet und befestigt ist. Eine solche Kletterschutzvorrichtung kann horizontal verlaufende Rippen aufweisen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1: eine vertikale Querschnittsansicht eines Kupplungsbereichs eines Schienenfahrzeugs entlang Ebene A - A von Figur 2
Figur 2: eine horizontale Querschnittsansicht des Kupplungsbereichs eines Schienenfahrzeugs von Figur 1 entlang Ebene E - E von Figur 1,
Figur 3: eine weitere vertikale Querschnittansicht des Kupplungsbereichs eines Schienenfahrzeugs von Figur 1 und
Figur 4: eine horizontale Querschnittsansicht eines Teils von Figur 2

Wie aus Figur 1 hervorgeht, ist eine Mittelpufferkupplung mit einem Kupplungskopf 1 und einer den Kupplungskopf 1 tragenden Kupplungsstange 2 in einem Sphärolager 3 mit vertikal verlaufender Schwenkachse gelagert. Das Sphärolager 3, das Energieverzehrelemente aufweist, ist an einer im Frontbereich des Schienenfahrzeugs quer verlaufenden Traverse 4 abgestützt. Die Traverse 4 ist in einer Öffnung in der Front des Schienenfahrzeugs angeordnet und erstreckt sich von einem Wagenkastenrohbau 5 aus horizontal entlang einer an dem Wagenkastenrohbau 5 angebrachten Front 6 sowie weiter entlang eines Widerlagers 7, von dem aus die Traverse 4 in Auswärtsrichtung vorsteht. Sowohl die Front 6 des Schienenfahrzeus als auch das Widerlager 7 sind zur Aufnahme von Kollisionsenergie als gezielt verformbare Knautschzone ausgebildet. Zudem ist die Front 6 an dem Wagenkastenrohbau 5 lösbar befestigt. Ebenfalls ist eine lösbare Befestigung des Widerlagers 7 an der Front 6 des Schienenfahrzeugs vorgesehen.
Am oberen, vorderen Abschnitt der Traverse 4 ist eine Kletterschutzvorrichtung 8 vorgesehen, die mit der Traverse 4 eine Baueinheit bildet.
Aus Figur 2 geht nunmehr die Einleitung einer auf den Kupplungskopf 1 einwirkenden Längskraft in den Wagenkastenrohbau 5 mehr im Detail hervor. Solche Längskräfte, bei denen es sich um Zug- oder Druckkräfte handeln kann, werden zunächst von dem Kupplungskopf 1 über die Kupplungsstange 2, die selbst mit Energieverzehrelementen ausgestattet sein kann, auf das Sphärolager 3 und damit auf die in Querrichtung des Schienenfahrzeugs horizontal verlaufende Traverse 4 übertragen. Die Traverse 4 ist mit ihrem einwärtigen Ende mit Hilfe von Anschlägen 9 horizontal geführt. Die Führung der Traverse 4 wird ergänzt durch eine Energieverzehranordnung 10, die mehrteilig ausgebildet ist. Die Energieverzehranordnung 10 weist als zentrales Element eine Zugstange 11 auf, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel in das Widerlager 7 geschraubt ist. Von der Traverse 4 geht ein Halteabschnitt 12 aus, der sich horizontal seitlich erstreckt und als Blech ausgebildet ist. Der Halteabschnitt 12 besitzt eine Durchgangsbohrung, durch die sich die Zugstange 11 erstreckt. Zwischen dem Haltabschnitt 12 und dem Widerlager 7 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei als Federpakete ausgebildete Energieverzehrelemente 13, 14 angeordnet, die bei einer Druckbeanspruchung der Kupplung zusammengedrückt werden. Auf der gegenüberliegenden Seite des Haltabschnitts 12 findet sich ein Energieverzehrelement 15, welches bei Zugbeanspruchung für eine elastische Lagerung der Traverse 4 gegenüber dem Widerlager 7 sorgt. Ein im Bereich des Widerlagers 7 vorgesehenes Energieverzehrelement 16 ist ebenfalls auf die Zugstange 11 aufgesteckt und im Hinblick auf eine Zugbeanspruchung der Kupplung an einem Blech 17 abgestützt, welches an dem Widerlager 7 befestigt ist. In Längsrichtung des Schienenfahrzeugs, von innen nach außen, sind die Energieverzehranordnungen 10 daher derart ausgebildet, dass zunächst das Energieverzehrelement 16, daran anschließend das Blech 17, daraufhin die als Federpaket ausgebildeten Energieverzehrelemente 13, 14 angeordnet sind. Letztere sind wiederum abgestützt an dem Halteabschnitt 12, an den sich auswärts das in herkömmlicher Weise per Mutter gesicherte Energieverzehrelement 15 anschließt. Diese Ausbildung der Energieverzehranordnungen 10 ergibt sich insbesondere aus Figur 4. Die Energieverzehrelemente 13, 14, 15, 16 dienen somit insgesamt zur elastischen Lagerung der Traverse 4 gegenüber dem Widerlager 7, und zwar sowohl bei einer Zug- als auch bei einer Druckbeanspruchung. In vereinfachten Ausführungsformen können gegebenenfalls nur Energieverzehrelemente für ausschließlich eine Druck- oder ausschließlich eine Zugbeanspruchung vorliegen.
In Figur 3 ist die Beschaffenheit der Energieverzehranordnung 10 ebenfalls gezeigt.
Es ist ersichtlich, dass jeweils seitlich der Mittelpufferkupplung symmetrisch eine Energieverzehranordnung 10 vorgesehen ist, die mit einem zugeordneten Widerlager 7 zusammen wirkt, auf dem sie abgestützt ist.

Claims

Schienenfahrzeug mit im Bereich seiner Front (6) zentral angeordneter Kupplung, die in einer quer verlaufenden Traverse (4) gelagert ist, wobei auf die Kupplung einwirkende Kräfte über die Traverse (4) in Widerlager (7) eingeleitet sind, die an einer Vorderseite eines Wagenkastens (5) des Schienenfahrzeugs abgestützt sind, wobei die Traverse (4) über wenigstens eine elastische Energieverzehranordnung (10) mit einem der Widerlager (7) verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die elastische Energieverzehranordnung (10) auf einer Zugstange (11) angeordnet ist, die horizontal in Längsrichtung des Schienenfahrzeugs verläuft und mit einem zugeordneten Widerlager (7) fest verbunden ist, wobei die Zugstange (11) eine Öffnung in einem Halteabschnitt (12) der Traverse (4) durchdringt und die elastische Energieverzehranordnung (10) zur seitlichen Anlage an dem Halteabschitt (12) ausgebildet ist, und
die Traverse (4) über die Zugstangen (11) vertikal und/oder seitlich gegenüber den Widerlagern (7) geführt ist.
Schienenfahrzeug nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwei elastische Energieverzehranordnungen in Querrichtung des Schienenfahrzeugs jeweils zu einer Seite horizontal versetzt zu der Kupplung angeordnet sind.
Schienenfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Traverse (4) über gesonderte Führungselemente vertikal und/oder seitlich gegenüber den Widerlagern (7) geführt ist.
Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Traverse (4) mit ihrem, bezogen auf das Schienenfahrzeug, einwärts gelegenem Endabschnitt über Anschläge (9) an der Front (6) des Schienenfahrzeugs oder dessen Wagenkastens (5) geführt ist.
Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Widerlager (7) zur Aufnahme von Kollisionsenergie als gezielt verformbare Knautschelemente ausgebildet sind.
Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Widerlager (7) an einer Front (6) des Schienenfahrzeugs über eine lösbare Verbindung austauschbar befestigt sind.
Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Front (6) des Schienenfahrzeugs zur Aufnahme von Kollisionsenergie als gezielt verformbare Knautschzone ausgebildet ist.
Schienenfahrzeug nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Front (6) des Schienenfahrzeugs über eine lösbare Verbindung austauschbar an dem Wagenkasten (5) des Schienenfahrzeugs befestigt ist.
Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
in einer Kupplungsstange (2) der Kupplung weitere Elemente zur reversiblen oder irreversiblen Energieaufnahme oder Kraftbegrenzung vorgesehen sind.
Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen einer Kupplungsstange (2) der Kupplung und der Traverse (4) weitere Elemente zur reversiblen oder irreversiblen Energieaufnahme oder Kraftbegrenzung vorgesehen sind.
Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Kletterschutzvorrichtung (8) vorgesehen ist, die an der Traverse (4) oberhalb der Kupplung angeordnet und befestigt ist.