WO2016139236A1 - Drehgelenk zum drehgelenkigen verbinden von schienenfahrzeugen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Drehgelenk (10; 100; 101) zum drehgelenkigen Verbinden von Schienenfahrzeugen oder Schienenfahrzeugteilen, wobei das Drehgelenk aufweist: - ein erstes Teil (1) und ein zweites Teil (2), wobei das erste Teil (1) und/oder das zweite Teil (2) zumindest eine längliche Öffnung (11, 12; 120, 121; 122, 123) aufweist, wobei die Öffnung (11, 12; 120, 121; 122, 123) einen ersten Endbereich (11a, 12a; 120a, 121a; 122a) und einen zweiten Endbereich (11b, 12b; 120b, 121b, 122b) aufweist, wobei die Breite der Öffnung (11, 12; 120, 121; 122, 123) von dem ersten Endbereich (11a, 12a; 120a, 121 a; 122a) in Richtung des zweiten Endbereichs (11b, 12b; 120b, 121b, 122b) abnimmt, - ein Koppelelement (3; 30), über welches das erste Teil (1) und das zweite Teil (2) relativ zueinander drehbar gekoppelt sind, wobei das Koppelelement (3; 30) mit einem eingreifenden Abschnitt (4a, 4b; 40b) in die längliche Öffnung (11, 12; 120, 121; 122) eingreift, und der eingreifende Abschnitt (4a, 4b; 40b) in Normallage in dem ersten Endbereich (11a, 12a; 120a, 121a; 122a) der länglichen Öffnung (11, 12; 120, 121; 122, 123) angeordnet ist, wobei das Koppelelement (3; 30) bei Stauchung des Drehgelenks in Richtung des zweiten Endbereichs (11b, 12b; 120b, 121 b, 122b) bewegbar ist, wobei die Öffnung (11, 12; 120, 121; 122, 123) durch die Bewegung des Koppelelements (3; 30) aufweitbar ist und dadurch das erste Teil (1) und/oder das zweite Teil (2) verformbar ist. Die Erfindung betrifft weiter ein Schienenfahrzeug aufweisend mindestens ein solches Drehgelenk sowie ein Verfahren zum drehgelenkigen Verbinden von Schienenfahrzeugen oder Schienenfahrzeugteilen.

Description

Drehgelenk zum drehgelenkigen Verbinden von Schienenfahrzeugen

Die Erfindung betrifft ein Drehgelenk zum drehgelenkigen Verbinden von

Schienenfahrzeugen oder Schienenfahrzeugteilen.

In Hinblick auf eine Kollisionssicherheit von Schienenfahrzeugen ist die europäische Norm EN 15227 zu erfüllen. Es ist erforderlich, ein Schienenfahrzeug mit

Energieverzehrelementen zu versehen. Die Energieverzehrelemente sind ausgebildet, die z. B. bei einem Aufprall des Schienenfahrzeugs auf ein Hindernis anfallende Stoßenergie zumindest teilweise durch definierte Verformung oder Zerstörung definiert zu absorbieren bzw. abzubauen. Damit kann die Einleitung übermäßiger Stoßenergie in die übrige, weniger leicht auszutauschende Struktur des Fahrzeugs und damit die Beschädigung dieser übrigen Fahrzeugstruktur sowie das Verletzungsrisiko für Passagiere zumindest reduziert, vorzugsweise aber vollständig vermieden werden.

Schienenfahrzeuge sind insbesondere Hochgeschwindigkeits-, Fernverkehrs,

Nahverkehrs-, Transportzüge oder Straßenbahnen. Unter Schienenfahrzeugteilen sind insbesondere Waggons, Wagenkästen, Module oder Wagenteile eines

Schienenfahrzeugs oder eines Schienenfahrzeugverbunds zu verstehen.

DE 102007044745 A1 betrifft ein Schienenfahrzeug mit Stoßenergie verzehrender Wandstruktur, mit einem Wagenkasten, der eine Mehrzahl von Strukturbauteilen umfasst, welche die strukturelle Festigkeit des Wagenkastens jeweils wesentlich bestimmen, wobei die Mehrzahl von Strukturbauteilen wenigstens ein Wandungsbauteil umfasst, welches zumindest einen Teil einer Wandung des Wagenkastens bildet. Das Wandungsbauteil ist von einer Sandwichstruktur aus Metall gebildet, wobei die Sandwichstruktur zwei äußere metallische Decklagen und wenigstens einen zwischen den Decklagen angeordneten Kern aus einem metallischen Schaummaterial umfasst. Nachteilig hierbei ist, dass bei der Einwirkung von Stoßenergie der Wagenkasten verformt wird.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Energieverzehrelement für ein Schienenfahrzeug anzugeben, das diesen Nachteil nicht aufweist. Das Energieverzehrelement sollte in der Lage sein, Stoßenergie so zu absorbieren, dass dabei die übrige Fahrzeugstruktur möglichst gar nicht oder zumindest nur minimal beschädigt wird. Vorgeschlagen wird ein Drehgelenk zum drehgelenkigen Verbinden von Schienenfahrzeugen oder Schienenfahrzeugteilen, wobei das Drehgelenk aufweist:

ein erstes Teil und ein zweites Teil, wobei das erste Teil und/oder das zweite Teil zumindest eine längliche Öffnung aufweist, wobei die Öffnung einen ersten Endbereich und einen zweiten Endbereich aufweist, wobei die Breite der Öffnung von dem ersten Endbereich in Richtung des zweiten Endbereichs abnimmt,

- ein Koppelelement, über welches das erste Teil und das zweite Teil relativ zueinander drehbar gekoppelt sind, wobei das Koppelelement mit einem eingreifenden Abschnitt in die längliche Öffnung eingreift, und der eingreifende Abschnitt in Normallage in dem ersten Endbereich der länglichen Öffnung angeordnet ist,

wobei das Koppelelement bei Stauchung des Drehgelenks in Richtung des zweiten Endbereichs bewegbar ist, wobei die Öffnung durch die Bewegung des Koppelelements aufweitbar ist und dadurch das erste Teil und/oder das zweite Teil verformbar ist.

Das Drehgelenk ist derart ausgebildet, dass es z. B. durch Einwirken einer bestimmten Kraft, wie eine Aufprallkraft, die gegen das Schienenfahrzeug wirkt, gestaucht werden kann. Bei der Stauchung sind das erste und zweite Teil bei zueinander translatorisch beweglich. Somit kann die Energie durch Verformung des einen ersten und/oder des zweiten Teils abgebaut werden. Dabei findet die Verformung des ersten und/oder des zweiten Teils im Bereich der länglichen Öffnung statt. Die Verformung des ersten und/oder des zweiten Teils ist vorzugsweise irreversibel. Das Drehgelenk kann nach einer Verformung leicht entfernt und gegen ein neuwertiges Drehgelenk ausgetauscht werden.

Bei dem Drehgelenk sind das erste und das zweite Teil drehgelenkig miteinander gekoppelt. Die drehgelenkige Kopplung des ersten und des zweiten Teils wird durch das Koppelelement ermöglicht. Das Koppelelement kann ein integraler Bestandteil des ersten oder des zweiten Teils sein. Das Koppelelement kann an dem ersten oder zweiten Teil das Koppelelement ausgebildet, insbesondere ausgeformt, sein. Das Koppelelement kann mit dem ersten oder zweiten Teil nicht lösbar verbunden sein. Das Koppelelement kann mit einem der Teile form- und/oder stoffschlüssig verbunden sein. Mit dem Drehgelenk können Schienenfahrzeuge oder Schienenfahrzeugteile miteinander drehgelenkig gekoppelt werden. Gleichzeitig weist das Drehgelenk eine

Energieverzehrfunktion auf.

Besonders vorteilhaft kann das Drehgelenk im Bereich über einem Jakobs-Drehgestell angeordnet werden, wie nachfolgend noch beschrieben.

Das Koppelelement kann die längliche Öffnung mit dem eingreifenden Abschnitt durchdringen.

Das Koppelelement kann in der länglichen Öffnung drehbar sein oder nicht drehbar sein, wie nachfolgend an verschiedenen Ausführungsformen beschrieben.

In einer Ausführungsform weist eines der Teile eine Aussparung auf, in die das

Koppelelement einbringbar ist. In dieser Variante weist das Teil mit der Aussparung nicht die längliche Öffnung auf, und das andere Teil weist die längliche Öffnung auf. Die Aussparung ist beispielsweise eine durchgehende Aussparung, auch bezeichnet als Durchgangsloch, in welches das Koppelelement einsteckbar ist. Das Koppelement kann in der Aussparung drehbar sein. Die Aussparung ist vorzugsweise kreissymmetrisch ausgebildet.

Insbesondere weist das erste Teil und/oder das zweite Teil zumindest ein Federelement auf. Das Federelement ist insbesondere zwischen dem Koppelelement und dem ersten Teil oder zwischen dem Koppelelement und dem zweiten Teil angeordnet. Wenn eines der Teile eine vorangehend beschriebene Aussparung oder insbesondere eine durchgehende Aussparung aufweist, dann ist das Federelement vorzugsweise innerhalb der Aussparung des betreffenden Teils angeordnet, vorzugsweise zwischen dem

Koppelement und dem Teil. Das Federelement kann das Koppelelement umgreifen.

Das Federelement ist ausgebildet, kleinere Kräfte, insbesondere Stoßkräfte, die nicht ausreichen, um eine irreversible Verformung des ersten und/oder des zweiten Teils hervorzurufen, aufzunehmen. Das Federelement ist insbesondere als reversibles

Energieverzehrelement ausgebildet. Nachdem der Federweg des Federelements aufgebraucht ist, kann gemäß dem oben dargestellten Wirkmechanismus eine Aufweitung der länglichen Öffnung und eine vorzugsweise irreversible Verformung des Drehgelenks im Bereich der länglichen Öffnung erfolgen.

Weiterhin können durch das Federelement eine Nickbewegung und/oder eine

Wankbewegung zwischen dem ersten und dem zweiten Teil des Drehgelenks ermöglicht werden, bzw. eine Nickbewegungen und/oder eine Wankbewegung zwischen

Wagenteilen oder Waggons eines Schienenfahrzeugs, die über das Drehgelenk gekoppelt sind. Eine Nickbewegung ist eine relative Drehung des ersten Teils und des zweiten Teils, bzw. gekoppelter Wagenteile, um die Querachse (Y-Achse). Eine Wankbewegung ist eine relative Drehung des ersten Teils und des zweiten Teils, bzw. gekoppelter Wagenteile, um die Längsachse (X-Achse).

Vorzugsweise ist das Federelement als ein elastisch verformbares Element, z. B. als Elastomer-Kunststoff ausgebildet.

In einer Ausführungsform ist das Drehgelenk derart ausgestaltet, dass das erste Teil im Querschnitt gabelförmig ausgebildet ist und das zweite Teil im Querschnitt zungenförmig, anders ausgedrückt laschenförmig, ausgebildet ist. Somit kann das gabelförmig ausgebildete erste Teil das zungenförmig ausgebildete zweite Teil umfassen.

In einer speziellen Ausführungsform ist das Drehgelenk derart ausgestaltet, dass das Koppelelement einen rotationssymmetrischen Abschnitt aufweist, sodass das erste Teil und das zweite Teil relativ zueinander um die Rotationsachse des rotationssymmetrischen Abschnitts drehbar sind. Das erste und/oder das zweite Teil können um den

rotationssymmetrischen Abschnitt drehbar sein. Dieser rotationssymmetrische Abschnitt ist zu unterscheiden von einem Abschnitt, der in eine längliche Öffnung eingreift. Es kann ein Abschnitt, der in eine längliche Öffnung eingreift, rotationssymmetrisch ausgebildet sein oder nicht, wie unten noch ausgeführt. Insbesondere wenn ein Abschnitt, der in eine längliche Öffnung eines Teils des Drehgelenks eingreift, nicht rotationssymmetrisch ausgebildet ist, kann ein rotationssymmetrischer (nicht in eine längliche Öffnung eingreifender) Abschnitt vorhanden sein, der vorzugsweise in eine Öffnung in dem zweiten Teil eingeführt ist, wobei der rotationssymmetrische Abschnitt vorzugsweise passgenau zu der Öffnung ausgeführt ist, die Öffnung in dem zweiten Teil also

vorzugsweise ebenso rotationssymmetrisch ist. Die Öffnung in dem zweiten Teil kann innerhalb eines noch beschriebenen Federelements gebildet sein. In einer noch spezielleren Ausführungsform ist das Drehgelenk derart ausgestaltet, dass der eingreifende Abschnitt des Koppelelements rotationssymmetrisch ausgebildet ist. Das Koppelelement kann hierbei in der länglichen Öffnung drehbar sein. Insbesondere ist das Koppelelement durchgängig rotationssymmetrisch im Querschnitt. Das Koppelelement kann z. B. als Bolzen ausgebildet sein. Als besonders vorteilhaft erweist sich diese Ausführungsform bei der Herstellung des Koppelelements, da kreissymmetrische Formen einfacher als andere herzustellen sind.

In einer weiteren Ausführungsform kann der eingreifende Abschnitt des Koppelelements eine erste Seitenfläche und eine zweite Seitenfläche aufweisen, die vom ersten

Endbereich der zumindest einen länglichen Öffnung schräg zueinander in Richtung des zweiten Endbereichs der länglichen Öffnung zulaufen. Der eingreifende Abschnitt des Koppelelements weist insbesondere einen trapezförmigen Querschnitt auf. Diese

Ausführungsform bietet besondere Vorteile bei der Berechnung der Auslegung der Teile des Drehgelenks hinsichtlich einer zu absorbierenden Stoßenergie. Die erste Seitenfläche des eingreifenden Abschnitts kann an einer ersten Innenfläche der länglichen Öffnung anliegen und die zweite Seitenfläche des eingreifenden Abschnitts kann an einer zweiten Innenfläche der länglichen Öffnung anliegen. Die erste Innenfläche der länglichen Öffnung und die zweite Innenfläche der länglichen Öffnung laufen schräg zueinander in Richtung des zweiten Endbereichs der länglichen Öffnung zu. Die Flächen des eingreifenden Abschnitts des Koppelelements und die Innenflächen der länglichen Öffnung sind vorzugsweise plane Flächen.

Das erste Teil und das zweite Teil können jeweils zumindest ein Befestigungselement aufweisen, mit dem das erste und das zweite Teil an einem Schienenfahrzeug oder an einem Schienenfahrzeugteil befestigt werden kann. Insbesondere ist das

Befestigungselement in Draufsicht quadrat- oder rechteckförmig. Die Erfindung umfasst jedoch alle denkbaren Formen des Befestigungselements. Das Befestigungselement kann z. B. plattenförmig ausgebildet sein. Denkbar ist auch das Befestigungselement mit Befestigungsmitteln, wie z. B. schrauben, zusammenwirkt. Das Befestigungselement kann an dem ersten bzw. an dem zweiten Teil ausgebildet, insbesondere als integraler Bestandteil dieses Teiles ausgebildet, insbesondere ausgeformt, sein. Erfindungsgemäß wird auch Schienenfahrzeug vorgeschlagen, das mindestens ein vorangehend beschriebenes Drehgelenk aufweist. Mit dem Drehgelenk sind insbesondere benachbarte Schienenfahrzeugteile, vorzugsweise Wagenkästen oder Module, miteinander gekoppelt. Das Drehgelenk kann z. B. zwischen Untergestellen,

Strukturbauteilen, insbesondere Querträgern, oder Stirnwänden benachbarter

Schienenfahrzeugteile vorzugsweise Wagenkästen oder Modulen, angeordnet sein. Das Drehgelenk kann an Untergestellen, Strukturbauteilen, insbesondere Querträgern, oder Stirnwänden benachbarter Schienenfahrzeugteile, vorzugsweise Wagenkästen oder Modulen, befestigt sein. Denkbar ist auch, dass zwischen zwei Schienenfahrzeugteilen zwei oder mehr Drehgelenke vorhanden sind.

Weiterhin kann das Schienenfahrzeug ein Jakobs-Drehgestell aufweisen. Bei einem Schienenfahrzeug können zwei benachbarte Schienenfahrzeugteile, wie Wagenkästen oder Module, auf einem gemeinsamen, so genannten Jakobs-Drehgestell abgestützt werden. Bei einem Jakobs-Drehgestell stützen sich die beiden aufeinander folgenden Schienenfahrzeugteile gleichzeitig auf ein und demselben Drehgestell ab, so dass sich das Drehgestell direkt unter dem Übergang zweier fest verbundener

Schienenfahrzeugteile befindet. Insbesondere kann das Drehgelenk über dem Jakobs- Drehgestell zwischen Schienenfahrzeugteilen angeordnet werden, sodass benachbarte Schienenfahrzeugteile über das Jakobs-Drehgestellt und über das Drehgelenk miteinander gekoppelt werden können. Selbstverständlich kann das Schienenfahrzeug mehrere Drehgelenke und Jakobs-Drehgestelle aufweisen. Die Kombination des erfindungsgemäßen Drehgelenks mit einem Jakobs-Drehgestell ist vorteilhaft, weil im Bereich des Jakobs-Drehgestells ein Energieverzehrelement bereitgestellt wird. Das erfindungsgemäße Drehgelenk kann so ausgebildet sein, dass es keine

Seitwärtsverschiebungen von benachbarten Wagenkästen relativ zueinander zulässt. Vorgesehen sind Drehbewegungen um die Hochachse (Z-Achse), gegebenenfalls Drehbewegungen um die Querachse (Y-Achse, Nicken), gegebenenfalls

Drehbewegungen um die Längsachse (X-Achse, Wanken) und im Falle eines ausreichend großen Stoßes eine Translationsbewegung entlang der Längsachse, wobei ein

Energieverzehr stattfindet. Eine Translationsbewegung benachbarter Wagenkästen relativ zueinander entlang der Querachse ist vorzugsweise nicht vorgesehen, wie auch im Fall von Jakobs-Drehgestellen eine solche Translationsbewegung nicht vorgesehen ist. Daher kann das erfindungsgemäße Drehgelenks vorteilhaft mit einem Jakobs-Drehgestell kombiniert werden. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum drehgelenkigen Verbinden von

Schienenfahrzeugen oder Schienenfahrzeugteilen, wobei ein Drehgelenk eingesetzt wird, aufweisend:

ein erstes Teil und/oder ein zweites Teil, wobei das erste und/oder zweite Teil zumindest eine längliche Öffnung aufweist, wobei die Öffnung einen ersten Endbereich und einen zweiten Endbereich aufweist, wobei die Breite der Öffnung von dem ersten Endbereich in Richtung des zweiten Endbereichs abnimmt,

ein Koppelelement, wobei das erste Teil und das zweite Teil mit dem Koppelelement relativ zueinander drehbar gekoppelt werden, wobei das Koppelelement mit einem eingreifenden Abschnitt in die längliche Öffnung eingeführt wird, und der eingreifende Abschnitt in Normallage in dem ersten Endbereich der länglichen Öffnung angeordnet wird,

wobei das Koppelelement bei Stauchung des Drehgelenks in Richtung des zweiten Endbereichs bewegt wird, wobei die Öffnung durch die Bewegung des Koppelelements aufgeweitet wird und dadurch das erste Teil und/oder das zweite Teil verformt wird.

Weitere Vorteile sowie Einzelheiten des erfindungsgemäßen Drehgelenks ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der

beiliegenden Figuren. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines Drehgelenks, im

Längsschnitt,

Fig. 2 eine Draufsicht die Ausführungsform nach Fig. 1 ,

Fig. 3a eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform eines Drehgelenks, im

Längsschnitt,

Fig. 3b eine Draufsicht auf das erste Teil aus Fig. 3a,

Fig. 3c eine Ansicht einer länglichen Öffnung von oben,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Drehgelenks aus Fig.

3a,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer weiteren, gegenüber der

Ausführungsform nach Fig. 3 abgewandelten Ausführungsform, mit einer anderen als in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform eines Koppelelements,

Fig. 6 eine Draufsicht auf das erfindungsgemäße Drehgelenk aus Fig. 5, Fig. 7 schematisch zwei Waggons eines Schienenfahrzeugs, die miteinander über ein Jakobsdrehgestell und über ein Drehgelenk gekoppelt sind.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Seitenansicht eines Drehgelenks 10. Das Drehgelenk 10 umfasst ein erstes Teil 1 und ein zweites Teil 2. Das erste Teil 1 und das zweite Teil 2 weisen Befestigungselemente 6a und 6b auf, die T-förmig abgewinkelt sind. Das erste Teil 1 und das zweite Teil 2 sind über das Koppelement 3, ausgeführt als Bolzen, aneinander gekoppelt. Das erste Teil 1 und das zweite Teil 2 sind in diesem

Ausführungsbeispiel laschenförmig ausgebildet. Das Koppelelement 3 weist eingreifende Abschnitte 4a und 4b und zwei Endabschnitte 5 auf, die als verbreiterte Köpfe des Koppelelements 3 ausgebildet sind.

Das erste 1 und zweite Teil weisen längliche Öffnungen 1 1 , 12 (insbesondere in Fig. 3 gezeigt) auf. Das Koppelelement 3 befindet sich mit seinem ersten eingreifendem

Abschnitt 4a in der länglichen Öffnung 1 1 des ersten Teils 1 und mit seinem zweiten eingreifendem Abschnitt 4b in der länglichen Öffnung 12 des zweiten Teils 2. In diesem Ausführungsbeispiel sind die länglichen Öffnungen 1 1 , 12 durchgehend ausgebildet, durchdringen also jeweils das erste Teil 1 und das zweite Teil 2. Das Koppelement 3 ermöglicht, dass das erste Teil 1 und das zweite Teil 2 relativ zueinander um die

Längsachse 21 des Koppelelements 3 drehbar sind.

Es zeigt die Fig. 2 die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform des Drehgelenks und zwar in Draufsicht, wobei das erste Teil 1 die längliche Öffnung 1 1 und das zweite Teil die längliche Öffnung 12 aufweisen. Die Breite der länglichen Öffnung 1 1 des ersten Teils 1 nimmt von dem ersten Endbereich 1 1 a der länglichen Öffnung 1 1 ersten Teils 1 in Richtung des zweiten Endbereichs 1 1 b der länglichen Öffnung 1 1 des ersten Teils 1 ab. Analog nimmt die Breite der länglichen Öffnung 12 des zweiten Teils 2 von dem ersten Endbereich 12a der länglichen Öffnung 12 zweiten Teils 2 in Richtung des zweiten Endbereichs 12b der länglichen Öffnung 12 des zweiten Teils 2 ab. Es ist das

Koppelelement 3 in den ersten Endbereich 1 1 a der länglichen Öffnung 1 1 des ersten Teils 1 und in den ersten Endbereich 12a der länglichen Öffnung 12 des zweiten Teils 2 eingesteckt, wie in der Draufsicht der Fig. 2 zu sehen, in welcher der Endabschnitt 5 nicht gezeigt ist. Das Koppelelement 3 ist hier zum Zeigen seiner Anwesenheit im Querschnitt schraffiert dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Koppelelement, einschließlich dessen in die länglichen Öffnungen 1 1 , 12 eingreifenden Abschnitte 4a, 4b in Draufsicht rotationssymmetrisch ausgebildet.

Bei einem Crashfall bewegen sich das erste Teil 1 und zweite Teil 2 aufeinander zu.

Dabei kann das Koppelement 3 eine vorzugsweise lineare Bewegung vom ersten

Endbereich 12a der länglichen Öffnung 12 in Richtung des zweiten Endbereichs 12b der länglichen Öffnung 12 des zweiten Teils 2 ausführen. Durch diese Bewegung des

Koppelements 3 wird die längliche Öffnung 12 des zweiten Teils 2, insbesondere im zweiten Endbereich 12b der länglichen Öffnung 12, aufgeweitet. Durch die Aufweitung der länglichen Öffnung 12 des zweiten Teils 2 und die dadurch erfolgende Verformung des zweiten Teils 2 wird die Crashenergie absorbiert. In analoger Weise kann das

Koppelement 3 eine vorzugsweise lineare Bewegung vom ersten Endbereich 1 1 a der länglichen Öffnung 1 1 in Richtung des zweiten Endbereichs 1 1 b der länglichen Öffnung 1 1 des ersten Teils 1 ausführen, sodass die längliche Öffnung 1 1 des ersten Teils 1 aufgeweitet und das erste Teil 1 verformt wird. Es verformen sich das erste 1 und/oder zweite Teil 2 bei einem Crashfall vorzugsweise irreversibel.

In der in Fig. 3a dargestellten Ausführungsform eines Drehgelenks 100 ist das erste Teil 1 im Wesentlichen als Lasche, bis auf des Befestigungselement, und das zweite Teil 2 als Gabel ausgeführt. Das erste Teil 1 weist ein schraffiert dargestelltes Federelement 13 auf, das als ein ringförmiges Element ausgebildet ist und in eine Aussparung 1 10 des ersten Teils 1 , die in diesem Ausführungsbeispiel durchgehend ausgebildet ist, eingebracht ist. Die Schraffur des Teils 13 in Fig. 3a/3b soll die Lage und Abgrenzung des Teils darstellen, nicht den strukturellen Aufbau. Beispielsweise ist das Federelement ein Gummiring.

Das zweite Teil 2 weist zwei übereinander angeordnete und sich entlang der Achse x in Fig. 2 (welche vorzugsweise die Längsachse eines Fahrzeugs ist, erstreckende Schenkel 14, 15 auf. Jeder Schenkel 14, 15 weist jeweils eine längliche Öffnung 120 und 121 auf. Die beiden länglichen Öffnungen 120 und 121 sind durchgehend ausgebildet. Der vertikale Abstand zwischen den beiden Schenkeln 14, 15, d. h. der Abstand in y-Richtung in Fig. 2 ist so gewählt, dass zwischen den Schenkeln des zweiten Teils 14, 15 ein Freiraum zur Aufnahme des ersten Teils 1 verbleibt. Somit greift in diesem

Ausführungsbeispiel das erste Teil 1 mit dem laschenförmigen Abschnitt in den Raum zwischen den Schenkeln 14, 15 des zweiten Teils 2 ein. Das Koppelelement 3, in Form eines Bolzens, durchdringt die Aussparung 1 10 mit einem mittleren eingreifenden Abschnitt 4c, der durch punktierte Striche abgegrenzt ist, und wird vom Federelement 13 umfasst. Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Federelement an anderer Stelle vorgesehen ist und der mittlere eingreifende Abschnitt 4c zur formschlüssigen Verbindung in eine entsprechend enger dimensionierte Aussparung 1 10 eingebracht ist. Ein unterer eingreifender Abschnitt 4a des Koppelelements 3 durchdringt die längliche Öffnung 12c des Schenkels 14 des zweiten Teils 2. Weiter durchdringt ein oberer eingreifender Abschnitt 4b des Koppelelements 3 die längliche Öffnung 121 des weiteren Schenkels 15 des zweiten Teils 2. Der Bolzen 13 ist, bei Lage der Abschnitte 4a und 4b in den Endbereichen 120a und 121 a, innerhalb der Aussparungen 120, 121 drehbar. Die Endbereiche 120a und 121 a der Öffnungen 120, 121 sind im engeren Sinn die Bereiche, in denen sich die Abschnitte 4a und 4b des Bolzens 13 befinden, was mit dem Bezugszeichenstrich in dieser Ansicht aufgrund der Deckungsgleichheit nur unzulänglich darstellbar ist. Die Bezugszeichenstriche zu 120a und 121 a sind etwas neben die Abschnitte 4a und 4b gesetzt, wobei diese Stellen der Öffnungen 120, 121 dem Endbereich hier auch noch zugerechnet werden. Eine analoge Darstellung wurde in Fig. 2 gewählt. In Fig. 3c ist die längliche Öffnung 121 des zweiten Teils 2 (alternativ könnte es die Öffnung 120, 1 1 oder 12 sein) ohne eingebrachtes Koppelelement und mit der Lage der Endbereiche 121 a und 121 b (alternativ könnten es die Endbereiche 1 1 a/1 1 b, 12a/12b oder 120a/120b sein) gezeigt.

In Fig. 3b ist das erste Teil 1 gemäß der in Fig. 3a dargestellten Ausführungsform der Erfindung in Draufsicht dargestellt. Zu erkennen ist das Federelement 13. In der Mitte des Federelements 13 befindet sich der eingreifende Abschnitt 4c des Koppelements 3, der von dem Federelement 13 umgeben ist. Die Darstellung ist nicht maßstabsgleich zu Fig. 3a und 3c, wie auch die Fig. 3a, 3b und 3c nicht untereinander maßstabsgleich sind. Beispielsweise ist dies dran erkennbar, dass der Bolzen 3 in Fig. 3b einen kleineren Durchmesser aufweist als in Fig. 3a und beispielsweise nicht passgenau in den ersten Endbereich 121 a der Fig. 3c passen würde, so wie dies in Fig. 3a und 4 gezeigt ist.

Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht der in Fig. 3a dargestellten Ausführungsform der Erfindung. Erkennbar ist in dieser Ausführungsform die Form der länglichen Öffnungen 120, 121 , welche die gleiche Form aufweist, wie die länglichen Öffnungen 1 1 , 12 in der Ausführungsform der Fig. 1 und 2. Bei einem Crashfall bewegen sich das erste 1 und zweite Teil 2 aufeinander zu. Wie oben anhand der Fig. 2 anhand einer länglichen Öffnung 12 erläutert, wird das Koppelelement 3 nun in beiden länglichen Öffnungen 120, 121 des zweiten Teils 2 verschoben und in von den ersten Endbereichen 120a, 121 a in Richtung der zweiten Endbereiche 102b, 121 b der länglichen Öffnungen 120, 121 bewegt, wodurch die länglichen Öffnungen 120, 121 aufgeweitet und die Laschen 14, 15 des zweiten Teils 2 verformt werden. Dadurch wird die Crashenergie absorbiert.

Fig. 5 zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform des

erfindungsgemäßen Drehgelenks 101 . Diese Ausführungsform unterscheidet sich durch die Form des in die länglichen Öffnungen 122, 123 eingreifenden Abschnitte des abgewandelten Koppelelements 30 sowie in der Form der länglichen Öffnungen 122, 123. Die in die länglichen Öffnungen 122, 123 eingreifenden Abschnitte des Koppelements 30 sind als trapezförmige Köpfe ausgebildet, von denen in Fig. 5 nur ein oberer eingreifender Abschnitt 40b zu erkennen ist. Vergleichsweise wird hierzu auch auf die Fig. 3a verwiesen, wo die Form der in länglichen Öffnungen 121 , 122 eingreifenden Abschnitte 4a und 4b im Querschnitt rund ist. In der Ausführungsform der Fig. 5 sind die analogen eingreifenden Abschnitte trapezförmig im Querschnitt und die Enden der länglichen Öffnungen 121 , 122 sind eckig ausgeführt, wobei das breitere Ende der länglichen Öffnung den trapezförmigen Abschnitt von drei Seiten passgenau umschließt. Der eingreifende Abschnitt 40b nimmt dieselbe Lage in dem Drehgelenk 101 ein wie der eingreifende Abschnitt 4b in Fig. 3. Die Verbindung des Koppelelements 30 mit dem ersten Teil 1 ist identisch wie die Verbindung des Koppelelements 3 mit dem ersten Teil 1 Fig. 3a und 3b. Es ist ebenso ein eingreifender Abschnitt 4c vorhanden, der

rotationssymmetrisch ausgebildet ist. In der Ausführungsform der Fig. 5 kann das

Koppelelement 30 mit dem nicht gezeigten, zu Fig. 3a/3b analogen Abschnitt 4c innerhalb der Aussparung 1 10 in dem ersten Teil 1 rotieren, wodurch die drehgelenkige Verbindung der Teile 1 , 2 hergestellt ist. Das Koppelelement 30 kann zusammen mit dem Gummiring 13 innerhalb der Aussparung 1 10 rotieren, oder innerhalb des Gummirings 13 rotieren. In dem zweiten Teil 2 bzw. in der länglichen Öffnung 122 (und einer gleichen Öffnung auf der Rückseite) ist das Koppelelement 30 aufgrund des trapezförmig ausgestalteten eingreifenden Abschnitts 40b nicht rotierbar. Anders in der Ausführungsform der Fig. 3: Dort sind die eingreifenden Abschnitte 4a, 4b rund und in den länglichen Öffnungen 120, 121 drehbar, sodass das Koppelelement 3 gegen das Teil 2 drehbar ist. Weiterhin kann in der Ausführungsform der Fig. 3 der eingreifende Abschnitt 4c des Bolzens 3 in der Aussparung 1 10 drehbar sein, beispielswiese innerhalb des Gummirings 13 oder zusammen mit dem Gummiring 13, oder er kann dort nicht drehbar sein, weil die

Drehbarkeit des Bolzens innerhalb der länglichen Öffnungen für die gelenkige Verbindung ausreicht. Bei einer drehbaren Anordnung des Abschnittes 4c in der Aussparung 1 10 können an den Enden des Bolzens 3 jeweils verbreitere Köpfe 5 vorgesehen sein, wie in Fig. 1 gezeigt, um ein Verrutschen des Bolzens 3 zu verhindern. In analoger Weise können in der Ausführungsform der Fig. 5 solche verbreiteten Köpfe vorgesehen sein.

Fig. 6 zeigt eine Ansicht der Ausführungsform aus Fig. 5 von oben. Der trapezförmige eingreifende Abschnitt 40b ist ein dem ersten Endbereich 122a der länglichen Öffnung 12 angeordnet. Der eingreifende Abschnitt weist eine erste Seitenfläche 16 und eine gegenüber liegende zweite Seitenfläche 17 auf, welche vom ersten Endbereich 122a der länglichen Öffnung 122 schräg zueinander in Richtung des zweiten Endbereichs 122b der länglichen Öffnung 122 zulaufen. Die Seitenflächen 16, 17 des trapezförmigen

eingreifenden Abschnitts 4 liegen an Seitenflächen 25, 26 der länglichen Öffnung 122 an.

In analoger, und spiegelbildlicher Weise weist auf der anderen Seite des Drehgelenks 101 ein in die längliche Öffnung 123 eingreifender, trapezförmiger Abschnitt des

Koppelelements 30 zwei schräg aufeinander zulaufende Seitenflächen (nicht gezeigt) auf.

Der Wirkmechanismus und Energieverzehr bei einem Crashfall ist ähnlich wie bei der Ausführungsform der Fig. 3 und 4. Der im Querschnitt trapezförmige eingreifende

Abschnitt 40b des Koppelelements wird in der länglichen Öffnung 12 von dem ersten Endbereich 122a in Richtung des zweiten Endbereiches 122b verschoben, wobei die Seitenflächen 16, 17 des eingreifenden Abschnitts 40b an den Seitenflächen 25, 26 der länglichen Öffnung 12 entlang gleiten und die Öffnung 122 aufgeweitet wird. Durch die Aufweitung der länglichen Öffnung 122 des zweiten Teils 2 wird die Crashenergie absorbiert.

Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der zuvor in Fig. 3 und 4 gezeigten Ausführungsform durch Ausgestaltung der eingreifenden Abschnitte 4a, 4b und 4c des Koppelelements 3 und die Form der länglichen Öffnungen 12c , 12d des zweiten Teils 2. Die in die länglichen Öffnungen 12c, d eingreifenden Abschnitte 4 a, 4b des

Koppelements 3 sind als trapezförmige Köpfe ausgebildet, von denen in Fig. 5 nur ein oberer eingreifender Abschnitt 4b zu erkennen ist.

In Fig. 7 ist ein Schienenfahrzeug 500 in einem Ausschnitt gezeigt. Es ist ein erster Waggon 200 mit einem weiteren Waggon 300 über ein Jakobsdrehgestell 400 und über ein erfindungsgemäßes Drehgelenk 10 verbunden. Das Drehgelenk 10 (oder 100 oder 101 ) ist oberhalb des Jakobsdrehgestells 400 angeordnet. Das erfindungsgemäße Drehgelenk 10 ist beispielsweise an Trägern einer Wagenkastenstruktur der Waggons 300, 400, insbesondere an Querträgern, angeordnet wird. Insbesondere sind die Waggons 200 und 300 miteinander über ein Jakobsdrehgestell und das Drehgelenk 10 derart gekoppelt, dass keine Seitwärtsverschiebung der Waggons 200, 300 relativ zueinander möglich ist.

Claims

Patentansprüche:

1 . Drehgelenk (10; 100; 101 ) zum drehgelenkigen Verbinden von Schienenfahrzeugen oder Schienenfahrzeugteilen, wobei das Drehgelenk aufweist:

- ein erstes Teil (1 ) und ein zweites Teil (2), wobei das erste Teil (1 ) und/oder das zweite Teil (2) zumindest eine längliche Öffnung (1 1 , 12; 120, 121 ; 122, 123) aufweist, wobei die Öffnung (1 1 , 12; 120, 121 ; 122, 123) einen ersten Endbereich (1 1 a, 12a; 120a, 121 a; 122a) und einen zweiten Endbereich (1 1 b, 12b; 120b, 121 b, 122b) aufweist, wobei die Breite der Öffnung (1 1 , 12; 120,

121 ; 122, 123) von dem ersten Endbereich (1 1 a, 12a; 120a, 121 a; 122a) in Richtung des zweiten Endbereichs (1 1 b, 12b; 120b, 121 b, 122b) abnimmt,

- ein Koppelelement (3; 30), über welches das erste Teil (1 ) und das zweite Teil (2) relativ zueinander drehbar gekoppelt sind, wobei das Koppelelement (3; 30) mit einem eingreifenden Abschnitt (4a, 4b; 40b) in die längliche Öffnung (1 1 ,

12; 120, 121 ; 122) eingreift, und der eingreifende Abschnitt (4a, 4b; 40b) in Normallage in dem ersten Endbereich (1 1 a, 12a; 120a, 121 a; 122a) der länglichen Öffnung (1 1 , 12; 120, 121 ; 122, 123) angeordnet ist,

wobei das Koppelelement (3; 30) bei Stauchung des Drehgelenks in Richtung des zweiten Endbereichs (1 1 b, 12b; 120b, 121 b, 122b) bewegbar ist, wobei die Öffnung (1 1 , 12; 120, 121 ; 122, 123) durch die Bewegung des Koppelelements (3; 30) aufweitbar ist und dadurch das erste Teil (1 ) und/oder das zweite Teil (2) verformbar ist.

2. Drehgelenk (100; 101 ) nach Anspruch 1 , wobei das erste Teil (1 ) und/oder das zweite Teil (2) zumindest ein Federelement (13) aufweist.

3. Drehgelenk (100; 101 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Teil (1 ) im Querschnitt gabelförmig ausgebildet ist und das zweite Teil (2) im

Querschnitt zungenförmig ausgebildet ist, wobei das gabelförmig ausgebildete erste Teil (1 ) das zungenförmig ausgebildete zweite Teil (2) umfasst.

4. Drehgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Koppelelement (3) einen rotationssymmetrischen Abschnitt (4c) aufweist, sodass das erste Teil (1 ) und das zweite Teil (2) relativ zueinander um die Rotationsachse des rotationssymmetrischen Abschnitts drehbar sind.

5. Drehgelenk (10; 100) nach einem der Ansprüche 1 -4, wobei der eingreifende

Abschnitt (4a, 4b) des Koppelelements (3) rotationssymmetrisch ausgebildet ist.

6. Drehgelenk (101 ) nach einem der Ansprüche 1 -4, wobei der eingreifende Abschnitt (40) des Koppelelements (30) eine erste Seitenfläche (16) und eine zweite

Seitenfläche (17) aufweist, die vom ersten Endbereich (122a) der zumindest einen länglichen Öffnung (122) schräg zueinander in Richtung des zweiten Endbereichs (122b) der länglichen Öffnung (122) zulaufen.

7. Drehgelenk (10; 100; 101 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Teil (1 ) und das zweite Teil (2) zumindest ein Befestigungselement (6a, 6b) aufweisen, mit dem das erste (1 ) und das zweite Teil (2) an einem Schienenfahrzeug oder an einem Schienenfahrzeugteil befestigt werden kann.

8. Schienenfahrzeug (500) aufweisend mindestens ein Drehgelenk (10; 100; 101 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

9. Schienenfahrzeug (500) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das

Schienenfahrzeug ein Jakobs-Drehgestell aufweist.

10. Verfahren zum drehgelenkigen Verbinden von Schienenfahrzeugen oder

Schienenfahrzeugteilen, wobei ein Drehgelenk (10; 100; 101 ) eingesetzt wird, aufweisend:

- ein erstes Teil (1 ) und/oder ein zweites Teil (2), wobei das erste (1 ) und/oder zweite Teil (2) zumindest eine längliche Öffnung (1 1 , 12; 120, 121 ; 122, 123) aufweist, wobei die Öffnung (1 1 , 12; 120, 121 ; 122, 123) einen ersten Endbereich (1 1 a, 12a; 120a, 121 a; 122a) und einen zweiten Endbereich (1 1 b, 12b; 120b, 121 b, 122b) aufweist, wobei die Breite der Öffnung (1 1 , 12; 120,

121 ; 122, 123) von dem ersten Endbereich (1 1 a, 12a; 120a, 121 a; 122a) in Richtung des zweiten Endbereichs (1 1 b, 12b; 120b, 121 b, 122b) abnimmt,

- ein Koppelelement (3; 30), wobei das erste Teil (1 ) und das zweite Teil (2) mit dem Koppelelement (3; 30) relativ zueinander drehbar gekoppelt werden, wobei das Koppelelement (3; 30) mit einem eingreifenden Abschnitt (4a, 4b; 40b) in die längliche Öffnung (1 1 , 12; 120, 121 ; 122) eingeführt wird, und der eingreifende Abschnitt (4a, 4b; 40b) in Normallage in dem ersten Endbereich (1 1 a, 12a; 120a, 121 a; 122a) der länglichen Öffnung (1 1 , 12; 120, 121 ; 122) angeordnet wird,

wobei das Koppelelement (3) bei Stauchung des Drehgelenks in Richtung des zweiten Endbereichs (1 1 b, 12b; 120b, 121 b, 122b) bewegt wird, wobei die Öffnung (1 1 , 12; 120, 121 ; 122, 123) durch die Bewegung des Koppelelements (3) aufgeweitet wird und dadurch das erste Teil (1 ) und/oder das zweite Teil (2) verformt wird.